模拟电子技术实验指导书

河海大学文天学院

电子技术实验指导书

模拟电子技术

王飞

2014.2

实验一 晶体管单管放大电路

一、实验目的

1．学习放大电路静态工作点调试方法，分析静态工作点对放大电路性能的影响。

2．学习放大电路电压放大倍数及最大不失真输出电压的测量方法。 3．测量放大电路输入、输出电阻。 4．进一步熟悉各种电子仪器的使用。

二、实验原理

图1－1为电阻分压式静态工作点稳定放大电路，它的偏置电路采用R B1 = R W1 + R 3和R B2 = R W2 + R 4组成的分压电路，并在发射级中接有电阻R E = R 6，用来稳定静态工作点。当在放大电路输入端输入信号U i 后，在放大电路输出端便可得到与U i 相位相反、被放大了的输出信号U 0，实现了电压放大。R 1和R 2组成输入信号的分压电路，其目的是防止输入信号过大，损坏三极管。

图1－1

在电路中静态工作点为：

CC B B B B U R R R U 212

+=

E

E

E BE B E R U R U U I =

-=

)(E C C CC CE R R I U U +-=

动态参数： 电压放大倍数k 3.3//50==-==

R R R R U U A C be

L

C i U γβ

其中)

mA ()

mv (26)

1(300E be I r β++=

输入电阻：若开关合上，即R 7短接 be B B i r R R r ////21= 输出电阻：5R R r C o ==

放大电路输入电阻测试方法：若输入信号源U S 经R 1 = 5.1k 与C 1串联后再接到三极管

V 1的基极，测得U S 和'i U ，即可计算出1'

'

R U U U r i

S i i ⋅-= 输出电阻可用下式计算：L R U U r )1(0

'00-= 其中'

0U 为R L 未接入时（R L = ∞）U 0之值，U 0为接入R L 时U 0之值。

1．静态工作点的测试 1）静态工作点的测量

放大电路的静态工作点是指在放大电路输入端不加输入信号U i 时，在电源电压V CC 作用下，三极管的基极电流I B ，集电极电流I C 以及集成极与发射极之间的电压U CE 等。测量静态工作点时，应使放大电路输入信号U i = 0，即将信号源输出旋钮旋至零（通常需将放大电路输入端与地短接）。然后测出I C ，或测出R E 两端电压，间接计算出I C 来，I B = I C / β, U BE , U CE 用数字式直流电压表进行测量，在测试中应注意：

a) 测量电压U BE 、U CE 时，为防止引入干扰，应采用先测量B 、C 、E 对地的电位后进行计算，即：

U BE = U B – U E U CE = U C – U E

b) 为了测量I B 、I C 和I E ，为了方便起见，一般先直接测量出U E 后，再由计算得到： E

E

E C R U I I == β

C

B I I =

总之，为了测量静态工作点只需用直流电压表测出U C 、U B 、U E 即可推算出。

2）静态工作点的调试：

放大电路的基本任务是在不失真的前提下，对输入信号进行放大，故设置放大电路静态工作点的原则是：保证输出波形不失真并使放大电路具有较高的电压放大倍数。

改变电路参数U CC 、R C 、R B 都将引起静态工作点的变化，通常以调节上偏置电阻取得一合适的静态工作点，如图1－1中调节R W1。R B1减小将引起I C 增加，使工作点偏高，放大电路容易产生饱和失真，如图1－2－a 所示，U 0负半周被削顶。当R B1增加，则I C 减小，使工作点偏低，放大电路容易产生截止失真，如图1－2－b 所示。U 0正半周被缩顶。适当调节R b1可得到合适的静态工作点。

图1－2

2．电压放大倍数的测量

测量电压放大倍数的前提是放大电路输出波形不应失真，在测量时应同时观察输出电压波形。在U 0不失真条件下分别测量输出电压U 0和输入电压U i 的值，则：i

U U U A 0=。

电压放大倍数大小和静态工作点位置有关，因此在测量前应先调试好一定的静态工作点。 3．最大不失真输出电压的测量

为了在动态时获得最大不失真输出电压，静态工作点应尽可能选在交流负载线中点，因此在上述调试静态工作点的基础上，应尽量加大U i ，同时适当调节偏置电阻R B1（R W1），若加大U i 先出现饱和失真，说明静态工作点太高，应将R B1增大，使I C 小下来，即静态工作点低下来。若加大U i 时先出现截止失真，则说明静态工作点太低，应减小R B1使I C 增大。直至当U i 增大时截止失真和饱和失真几乎同时出现，此时的静态工作点即在交流负载线中点。这时，再慢慢减小U i ，当刚刚出现输出电压不失真时，此时的输出电压即为最大不失真输出。

四、实验步骤

1．用图示仪测量所用管子的β值

测量V CE = 6V, I C = 1mA 和I C = 3mA 时的β值。 β1 = 2．静态工作点测试：

a) 将三极管V 1的信号输入端H 与地短接（即用一短线将H 端接地端连通）。用线短接电位器R W2和电阻R 7。连接R 6和C 2的上面两端。

b) 调节R W1，使I C = 2mA ，测U C 、U B 、U E 值计入表1－1中。 表1－1 β =

3．电压放大倍数的测量

a) 将H、K点用一短线接通，保持I C = 2mA，调节函数发生器，使其输出正弦波信号，频率为f = 1kHz，信号加在U S和接地端之间，逐渐加大输出信号幅度，使U i = 5mV，（注意：U i是H端对地的电压），同时用示波器观察输出信号U0的波形，在U0不失真情况下，测量下述二种情况下的U0值。记入表1－2中

（1）R C = 3.3k R L = ∞

（2）R C = 3.3k R L = 2kΩ

b) 用示波器观察U i、U0间相位关系，描绘之。

4．静态工作点对电压放大倍数的影响

使R L = ∞，U i = 5mV，用示波器监视U0波形，在U0不失真的范围内，测出数组I C和U0值。记入表1－3。

5．最大不失真输出电压的测量

使R L= ∞，尽量加大U i，同时调节R W1改变静态工作点，使U0波形同时出现削顶失真和缩顶失真，再稍许减小U i，使U0无明显失真，测量此时的U imax和U omx及I C值。记入表1－4。

6．静态工作点对放大电路失真的影响

取I C = 1.5mA，R L = ∞，调节U i，使之略小于U imax，此时U0波形不失真，测量U CE和I C值，并绘出U0波形，调节R W1，使I C减小，观察U0波形的变化，当U0波形出现失真后，绘出U0波形，然后将函数发生器输出信号幅度调节旋钮至零，测量此时的U C、U CE。

调节R W1，使I C增大，当U0波形产生失真后，绘出U0波形，然后将信号源输出旋钮旋至零，测量此时U CE、I C值，将上述结果记入表1－5。