模电基础知识

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1.2 晶体管共射极放大电路
1.2.1 实验目的
1．熟悉放大器静态工作点的调试方法，分析静态工作点对放大器性能的影响。 2．掌握放大器电压放大倍数、输入电阻、输出电阻及最大不失真输出电压的测试方法。 3．熟悉常用电子仪器的使用。
1.2.2 实验设备与器件
1．直流稳压电源 2．函数信号发生器 3．双踪示波器 4．万用表 5．NPN 型三极管 3DG6 1 只 6．电阻器、电容器若干
是将放大器输入端与地端短接，为了避免断开集电极测量 IC ，可以用直流电压表测出晶体
管各个电极的对地电位VE 、VC 、VB ，然后由下列公式计算出静态工作点的各个参数：
VBE = VB − VE
IC
= VCC − VC RC
IB
=
IC β
VCE = VC − VE
调节偏置电阻 Rw 可以改变静态工作点。 为了减小误差，提高测量精度，应选用内阻较高的直流电压表测量各电极电位。 3．放大器动态性能指标 放大器动态性能指标包括电压放大倍数、输入电阻、输出电阻、最大不失真输出电压等 参数。 （1）电压放大倍数
置“AC”位置，调节扫描开关及 CH1、CH2 灵敏度开关位置，此时在荧屏上将显示出 v1 和 v2
两个相位不同的正弦波形如图 1-1-3(b)所示，则两波形相位差（即 RC 移相网络的阻抗角） 为
φ = D1 × 3600 D2
式中： D1 ──两波形在 x 轴方向差距格数
4
D2 ──波形一周期所占格数
为读数和计算方便，可适当调节扫描开关及微调旋钮，使波形一周期占整数格。 将相关数据填入表 1-1-2 中。
一周期格数
D2
表 1-1-2 波形相位差数据表
两波形 x 轴差距格数
相位差 φ
D1
实测值
计算值
3．二极管限幅电路的测试 按图 1-1-4 连接实验电路，将函数信号发生器的输出电压调至频率为 1KHZ、幅值为
1.2.3 实验原理
1．实验电路
图 1-2-1 共射极放大电路 实验电路如图 1-2-1 所示, 电路采用自动稳定静态工作点的分压式射极偏置电路，温度
稳定性较好。其中三极管选用的是 ICEO 较小的硅管 3DG6，电位器 Rw 用来调整静态工作点。
2．静态工作点
在图 1-2-1 电路中，当流过偏置电阻 Rb1 和 Rb2 的电流远大于晶体管的基极电流 I B 时
1．示波器
图 1-1-1 模拟电子电路中常用电子仪器布局图
1
示波器的产品类型有很多，本教材以 YB4320 型双踪示波器为例，介绍其使用方法。 YB4320 型双踪示波器的带宽为 20MHz，最小垂直偏转因数为 1mV/cm, 扫描时间因数为 20ns/cm 。 (1) 寻找扫描光迹点 在开机半分钟后，如仍找不到光点，可调节垂直（POSITION↓↑）和水平（POSITION ← →）移位旋钮，将光点移至荧光屏的中心位置，然后调节“辉度”(INTEN)、“聚焦”(FOCUS) 和“亮度”(ILLUM)等旋钮，使“水平线”最清晰。 （2) 为显示稳定的波形，需注意 YB4320 示波器面板上的下列几个控制开关（或旋钮） 的位置。 ①“扫描速率(SEC/DIV)”开关──它的位置应根据被观察信号的周期来确定。 ②“触发源（TRIGGER SOURCE）”选择开关（内、外）──CH1（CH2）：在双踪显示时， 触发信号来自 CH1（CH2）通道，在单踪显示时，触发信号来自被显示的通道；交替（ALT）： 在双踪交替显示时，触发信号来自于两个 Y 通道，此方式用于同时观察两路不相关的信号； 电源（LINE）：触发信号来自于市电；外接（EXT）：用于外触发，外触发输入端口（EXT INPUT）。 耦合方式（COUPLING）用于外触发。 ③“扫描方式（SWEEP MODE）”开关──置于“自动(AUTO)”位置时观察频率高于 50Hz 的信号，当频率低于 50Hz 时选择“常态（NORM）”。 （3）示波器有五种显示方式(VERT MODE) “CH1”、“CH2”、“ADD”、“ALT”与“CHOP”。作单踪显示时，有“通道 1”(CH1) 和“通道 2”(CH2)显示方式；作双踪显示时，通常采用“ALT”交替显示方式；仅当被观察 信号频率很低时（如几十赫兹以下），为在一次扫描过程中同时显示两个波形，才采用“CHOP” 断续显示方式。 例如，当信号从“CH1X”端输入时，属于单踪显示，显示方式(VERT MODE)应选“CH1”， 内触发开关(INT TRIG)置于“CH1(X-Y)”。
图1-1-2 示波器与函数信号发生器连接图
(1) 用函数信号发生器产生输出信号 按下函数信号发生器“波形选择”开关中的“正弦波”键，“频率”分挡开关选择“1kHz” (或“10kHz”)，转动函数信号发生器的“频率调节”刻度盘，调节输出信号频率；旋转“输 出幅度”旋钮，改变输出信号幅值。 (2) 用交流毫伏表测量正弦波信号电压，把测量结果填入表 1-1-1 中。 (3) 正确调节示波器，使它显示出稳定的信号波形 调节示波器，将“扫描开关”和“幅度开关”的微调旋钮顺时针旋至最底，使它能显示 出稳定的信号波形。由“扫描开关”所指值(TIME/DIV)和一个波形周期的格数决定信号周期
1.1.4 预习要求
1. 认真阅读实验原理,了解各实验仪器的功能、面版旋钮的使用方法。
2．已知 C＝0.01μF、R＝10KΩ，计算图 1-1-3 RC 移相网络的阻抗角φ 。
3．预习实验内容，自拟记录测量二极管限幅电路输入、输出电压波形的表格。
1.1.5 实验内容
1．信号发生器、示波器、交流毫伏表使用练习 接线如图 1-1-1 所示，把示波器与函数信号发生器相连。
40 mV 80 mV 200 mV
2．用示波器测量两波形间的相位关系 （1）观察双踪显示波形“交替”与“断续”两种显示方式的特点 CH1、CH2 均不加输入信号，扫描开关置扫速较低挡位（如 0.5s／DIV 挡）和扫描较高 挡位（如 5μs／DIV 挡）， 把“显示方式”开关分别置于“交替”和“断续”位置， 观 察两条扫描线的显示特点。 （2）用双踪示波器测量两波形的相位关系 按图 1-1-3（a）连接实验电路， 将函数信号发生器的输出电压调至频率为 1KHZ、幅值
1.1.3 实验原理
在模拟电子电路实验中，经常使用的电子仪器有示波器、函数信号发生器、直流稳压电 源、交流毫伏表等，它们和万用电表一起，可以完成对模拟电子电路的静态和动态工作情况 的测试。
实验中要对各种电子仪器进行综合使用，可按照信号流向，以连线简捷、调节顺手、观 察与读数方便等原则进行合理布局，各仪器与被测实验装置之间的布局与连接如图 1-1-1 所 示。接线时应注意，为防止外界干扰，各仪器的公共接地端应连接在一起，称共地。信号源 和交流毫伏表的引线通常用屏蔽线或专用电缆线，示波器接线使用专用电缆线，直流电源的 接线用普通导线。
1.1 常用电子仪器的使用
1.1.1 实验目的
1．学习模拟电子电路实验中常用的电子仪器──函数信号发生器、交流毫伏表、示波 器、直流稳压电源、万用电表等的主要技术指标、性能及正确使用方法。
2．初步掌握用双踪示波器观察各种信号波形和读取波形参数的方法。
1.1.2 实验设备与器件
1．直流稳压电源 2．函数信号发生器 3．双踪示波器 4．交流毫伏表 5．万用表 6．二极管 DIN4148 1 只 7．2kΩ电阻 1 只
1．用示波器观察信号波形时，要达到下列要求，应调节哪些旋钮？
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（1）波形清晰 （2）波形稳定 （3）改变示波器屏幕上可视波形的周期数 （4）改变示波器屏幕上所视波形的幅度
2．用双踪方式显示波形，并要求比较两者的相位时，为了使荧光屏上得到稳定的波形， 应怎样选择各个开关的位置？
（1）垂直方式显示选择 （2）触发方式选择 （3）触发信号选择
T ，即
周期T = 所占格数×（TIME DIV） 由“幅度开关” 所指值和波形在垂直方向显示的坐标(格数)决定信号幅值，即
幅值＝所占格数×（VOLTS DIV） 而信号有效值为：
3
有效值＝幅值 2
信号频率
表1-1-1 信号发生器输出信号测量数据
毫伏表读数
示波器读数
周期
幅值
1.2 kHz 35 kHz 120 kHz
1．1．8 注意事项
1. 函数信号发生器作为信号源使用时，它的输出端不允许短路。 2．使用交流毫伏表测量时，为了防止其过载而损坏，测量前一般先将量程开关置 于量程较大位置处，然后在测量中逐挡减小量程；读完数据后，再把量程开关拨回量程 较大位置处，然后断开连线。 3. 拨动仪器面板上的各旋钮时，用力要适当，不可过猛，以免造成机械损坏。
(4) 用“校准信号”(VP-P)检查示波器。 该端供给频率为 1kHz、电压为 0.5V 的方波信号。 将示波器校准信号输出端通过专用电缆线与“CH1X”(或“CH2Y”)输入插口接通(用红 色夹子连校准信号输出端)，“CH1X”(或“CH2Y”)旁边的“AC-GND-DC”开关选“AC”或“DC”， 调节示波器扫描开关“TIME/DIV”，选 1ms 位置，Y 轴幅度开关“VOLTS/DIV”置于 0.5V 位 置，则在荧光屏上可显示出数个周期的方波。 2. 函数信号发生器 函数信号发生器的产品型号也有很多，以 DF1642A 型函数信号发生器为例，它可输出正 弦波、方波、三角波等波形，由“波形选择”开关控制，频率调节范围为 0.1Hz～5MHz，且 具有内扫频功能。 输出信号频率可以通过“频率”分挡开关和“频率调节”旋钮进行调节，并由“6 位数 码显示屏”显示出频率值。输出信号电压幅度可由“输出幅度”调节旋钮进行连续调节。 函数信号发生器作为信号源，它的输出端不允许短路。 3. 交流毫伏表 交流毫伏表用于测量正弦交流电压的有效值。DF2175A 型号的交流电压表适用于 5Hz～ 2MHz、30mV～300V 的交流信号电压有效值的测量。 为了防止过载而损坏，测量前一般先把量程开关置于量程较大位置处，然后在测量中逐 挡减小量程。 另外，交流毫伏表在接通电源后，要将输入端短接，进行调零，然后断开短路线，才可 开始进行测量。
3 2 V（有效值为 3V）的正弦波接于电路的输入端，电压VREF 由直流稳压电源提供，并用
数字万用表的直流挡测量，使VREF ＝2V。用示波器观察输入电压 vi 、输出电压 vo 的波形，
并记录于自拟的实验表格中。
图 1-1-4 二极管限幅电路
1.1.6 实验报告要求
1．分析表 1-1-1 中的数据，总结测量信号频率(周期)、幅值(有效值)的最佳方式。
为 2V 的正弦波，经 RC 移相网络获得频率相同但相位不同的两路信号 v1 和 v2 ，分别加到双
踪示波器的 CH1 和 CH2 输入端。
(a)
(b)
图 1-1-3 两波形间相位差测量电路 把示波器的显示方式开关置“交替”位置，将 CH1 和 CH2 输入耦合方式开关置“GND”， 调节 CH1、CH2 的↑↓移位旋钮，使两条扫描基线重合，再将 CH1、CH2 输入耦合方式开关
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4. 直流稳压电源 DF1731SD2A 型直流稳压电源由两路直流电源组成，每路输出电压为 0～30V，且连续可 调。其工作方式如下： (1) 两路电压源单独使用，同时输出两路电压。 (2) 两路电压源串联使用，两路输出电压相加。 (3) 两路电压源并联使用，两路输出电流相加。 注意，红端是输出电压的正端，黑端是输出电压的负端。 5．万用表 VC9802A 型数字万用表, 可以根据需要测量直流电压、交流电压、直流电流、交流电流 及电阻值,并可以进行二极管通断测试及晶体三极管 hFE 参数测试。
（一般 5～10 倍），则它的静态工作点可用下式估算：
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VB
≈
Rb1
+
Rb1 Rb2
Vcc + Rw
IE
=
VB − VBE R f 1 + Re
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≈ IC
IB = IC β
VCE = VCC − I C (Rc + R f 1 + Re )
实验中，测量放大器的静态工作点的过程，应在输入信号V&i ＝0 的情况下进行， 也就
2．分析 RC 移相网络的工作原理，理论计算其阻抗角φ ，画出实验中用双踪示波器
观察到的波形，将实测的相位差与理论值比较，分析产生误差的原因。
3．分析图 1－1－4 二极管限幅电路的工作原理，画出实测的 vi 、 vo 的波形，与理
论分析做比较。 4．总结各种常用电子仪器的使用方法。
1．1．7 思考题