单极管放大电路实验报告

实验三 晶体管单管共射放大电路实验报告

一、 实验目的：

1．学习电子线路安装、焊接技术。

2．学会放大器静态工作点的测量和调试方法，分析静态工作点对放大器性能的影响。 3．掌握放大器交流参数：电压放大倍数、输入电阻、输出电阻、最大不失真输出电压和频率特性的测试方法。

4．进一步熟悉常用电子仪器及模拟电路设备的使用方法和晶体管β值测试方法。

二、实验原理：

（一）实验电路

图3.1中为单管共射基本放大电路。

（二）理论计算公式： ① 直流参数计算：

C

CQ CEQ BQ EQ CQ BEQ B

BEQ

BQ R I VCC V I I I V

7.0V ;

R V VCC I -=β⋅=≈≈-≈

式中：

② 交流参数计算：

图2－1 共射极单管放大器实验电路

()

C

O be B i V

i

S i

VS L

C L be

'L V

'

bb EQ 'bb be R R r //R R A R R R A R R R ;

r R A 300r (mA)

I (mV)26β1r r ≈=*+=

='*β-=

++≈∥Ω

的默认值可取式中：

（三）放大电路参数测试方法

由于半导体元件的参数具有一定的离散性，即便是同一型号的元件，其参数往往也有较大差异。设计和制作电路前，必须对使用的元器件参数有全面深入的了解。有些参数可以通过查阅元器件手册获得；而有些参数，如晶体管的各项有关参数（最重要的是β值），常常需要通过测试获取，为电路设计提供依据。另一方面，即便是经过精心设计和安装的放大电路，在制作完成后，也必须对静态工作点和一些交流参数进行测试和调节，才能使电路工作在最佳状态。一个优质的电子电路必定是理论设计和实验调试相结合的产物。因此，我们不但要学习电子电路的分析和设计方法，还应认真学习电子调节和测试的方法。

1． 放大器静态工作点的调试和测量：

晶体管的静态工作点对放大电路能否正常工作起着重要的作用。对安装好的晶体管放大电路必须进行静态工作点的测量和调试。

① 静态工作点的测量：

晶体管的静态工作点是指V BEQ 、I BQ 、V CEQ 、I CQ 四个参数的值。这四个参数都是直流量，所以应该使用万用电表的直流电压和直流电流档进行测量。

测量时，应该保持电路工作在“静态”，即输入电压V i ＝0。要使V i =0，对于阻容耦合电路，由于存在输入隔直电容，所以信号源的内阻不会影响放大器的静态工作点，只要将测试用的信号发生器与待测放大器的输入端断开，即可使V i =0；但是输入端开路很可能引入干扰信号，所以最好不要断开信号发生器，而是将信号发生器的“输出幅度”旋钮调节至“0”的位置，使V i =0。对于直接耦合放大电路，由于信号源的内阻直接影响待测放大器的静态工作点，所以在测量静态工作点时必须将信号发生器连接在电路中，而将输出幅度调节至0。

在实验中，为了不破坏电路的真实工作状态，在测量电路的电流时，尽量不采用断开测点串入电流表的方式来测量，而是通过测量有关电压，然后换算出电流。在本实验中，只要测出V BQ 、V CQ 、VCC 电压值，便可计算出V BEQ 、V CEQ 、I CQ 、I BQ 。计算公式如下（计算前，需知道R B 、R C 的值）：

式中：R B = R 1 + RW

B

BQ

BQ C CQ

CQ CQ

CEQ BQ BEQ R V VCC I R V VCC I V V ;V V -=

-===

为减小测量误差，应选用内阻较高的直流电压表。（500型万用表的直流电压档内阻为20K Ω／V ，数字万用表直流电压档的内阻为10M Ω。）

② 静态工作点的调节方法：

静态工作点的设置是否合适，对放大器的性能有很大的影响。静态工作点对放大器的“最大不失真输出幅值”和电压放大倍数有直接影响。当输入信号较大时，如果静态工作点设置过低，就容易产生截止失真（NPN 管的输出波形为顶部失真。见图3.2（a ））；如果静态工作点设置较高，就容易出现饱和失真（NPN 管的输出波形为底部失真。见图3.2（b ））。当静态工作点设置在交流负载线的中点时，如果出现失真，将是一种上下半周同时削峰的失真（见图3.2（c ））。这时放大器有最大的不失真输出幅值。

前置放大器，由于处理的信号幅度较小，不容易出现截幅现象，而应着重考虑放大器的噪声、增益、输入阻抗、稳定性等方面，所以一般设置静态工作点在交流负载线中点以下偏低位置。

调节静态工作点一般通过改变R B 的阻值来进行。若减小R B 的阻值 ，可使I CQ 增大，V CEQ 减小；增大R B 则作用相反。调节工作点前，应先用图解法根据交流负载线确定最佳工作点的值（I CQ 、V CEQ ），然后给待测放大器加电后，用万用表测量V CEQ

，调节R B ，使V CEQ 达到设计值。必要时，需要在放大器输入端输入一定幅度的正弦信号，用示波器观察输出波形，并调节R B ，使输出信号的失真最小。实验中，为调节静态工作点方便，R B 采用了可变电阻RW （当然，如果改变VCC 和其它元件的数值也会影响静态工作点，但都不如调节R B 方便）。实际应用电路中在Q 点调节好后，将RW 换为阻值相同的固定电阻。

2． 放大器动态指标测试：

本次实验中要测试的动态指标如下：电压放大倍数A V 、输入电阻R i 、输出电阻R o 、最大不失真输出幅值和通频带f bw 。实用放大电路常常还要测试谐波失真系数、噪声系数、灵敏度、最大不失真输出功率、电源效率等参数。这些参数也很重要，但限于实验课时限制，本次实验不进行测试。

① 电压放大倍数A V 的测量： 首先调节放大器静态工作点至规定值。

用低频信号发生器（XD22型）输出1KHz 正弦波信号V S ，用屏蔽线将正弦波信号接至放大器的输入端（线路图中的A 点和地之间，注意将屏蔽线的外层屏蔽网接地）。调节信