模电实验单级共射放大电路

单极共射放大电路

一、实验目的

（1）掌握用Multisim 13 仿真软件分析单极放大电路主要性能指标的方法。

（2）熟悉掌握常用电子仪器的使用方法，熟悉基本电子元器件的作用。

（3）学会并熟悉“先静态后动态”的电子线路的基本调试方法。

（4）分析静态工作点对放大器性能的影响，学会调试放大器的静态工作点。

（5）掌握放大器的放大倍数、输入电阻、输出电阻及最大不失真输出电压的测试方法。

（5）测量放大电路的频率特性。

二、实验原理

1.基本电路

电路在接通直流电源CC V 而未加入输入信号时（通过隔直流电容1C 将输入端接地），电路中产生的电流、电压为直流量，记为BEQ V ，CEQ V ，BQ I ，CQ I ，由它们确定了电路的一个工作点，称为静态工作的Q 。三极管的静态工作点可用下式近似估算：

)7.0~6.0(=BEQ V V 硅管； （0.2~0.3）V 锗管

()e c CQ CC CEQ R R I V V +-=

CC P BQ V R R R R V 2

12++= E

BEQ

BQ EQ CQ R V V I I -=≈ βCQ BQ I I =

2.静态工作点的选择

放大器静态工作点的选择是指对三极管集电极电流C I （或CE V ）的调整与测试。

在晶体管低频放大电路中，静态工作点的选择及稳定具有举足轻重的作用，直接关系到放大电路能否正常可靠地工作。若工作点偏高（C I 放大），则放大器在加入交流信号以后易产生饱和失真，此时输出信号o u 的负半周将被削底；若工作点偏低，则易产生截止失真，即o u 的正半周被削顶（一般截止失真不如饱和失真明显）。这些情况都不符合不失真放大的要求。所以在选定工作点以后还必须进行动态调试，即在放大电路的输入端加入一定的输入电压i u ，并检查输出电压o u 的大小和波形是否满足要求。如不满足，则应调节静态工作点的位置。

还应说明的是，上面所说的工作点“偏高”或“偏低”不是绝对的，应该是相对信号的幅度而言。若输入信号幅度很小，则即使工作点较高或较低也不一定会出现失真。所以确切地说，产生波形失真是信号幅度与静态工作点设置配合不当所致。若须满足较大信号幅度的要求，则静态工作点最好尽量靠近输出特性曲线上交流负载线的中点，如图Q 点，使静态CE V 大致等于电源电压的一半。这样可使交流信号输入时，工作点Q 沿着交流负载线向上或向下移动较大围，使得输出电压的动态围大致在2CEQ V 围变化，从而获得较大的输出电压幅度，且波形上下对称。

实际工作中往往通过调节基极偏置电阻的大小，观察输出波形的变化。当输入电阻逐渐放大时，若要输出波形正、负同时出现削波现象，即表明此时放大电路的静态工作点选择合适，此时放大电路动态围最大。

按照图连好电路，在输入端引入正弦信号，用示波器观察输出。静态工作点

具体的调节步骤如下：

据示波器上观察到的现象，做出不同的调整动作，反复进行。直到输入信号略微增大，两种失真同时出现；输入信号略微减小，两种失真同时消失时，可以认为此时的静态工作点正好处于交流负载线的中点。去掉输入信号，测量BEQ V ，CEQ V ，BQ I ，CQ I ，就得到了该电路的最佳静态工作点。 3.电压放大倍数的测量

电压放大倍数是指输出电压o V 和输入电压i V 之比，其值与负载L R 有关，是衡量放大电路放大能力的指标。

i

o V V V A = 4.输入电阻和输出电阻的测量

（1）输入电阻。输入电阻是指从放大器输入端看进去的等效电阻，它表明放大器对信号源的影响程度。一般采用间接法进行测量。

当被测电路的输入电阻不太高时（与毫伏级电压表阻相比），采用如图

的电路进行测量。在信号源与被测放大器的输入端之间串入一已知电阻R ，在放大器正常工作的情况下（保证输出电压不失真），用交流毫伏表测出s V 和i V ，根据输入电阻的定义可得：

R V V V R

V V I V R i s i R

i i i i -===

测量时应注意，电阻R 值不宜取得过大，易引入干扰；但也不宜取得过小，否则测量误差较大。通常取与i R 为同一数量级比较合适，本实验取R=1~2kΩ。

（2）输出电阻。输出电阻是指从放大器输出端看进去信号源的等效电阻，用来描述信号输出方式和带负载的能力。

输出电阻也用间接法测量，原理如图，根据戴维南定理，放大器的输出

端可以等效为一个理想的电压源和输出电阻o R 相串联。

实验中可以通过测量放大器空载时的输出电压o V 和加上已知负载后的

输出电压L V ，根据式子测试其输出电阻o R 。

o L

o L L V R R R V += 由此可求输出电阻L L o o R V V R ⎪⎪⎭

⎫ ⎝⎛-=1（L R 为阻值已知的电阻，一般情况下为数千欧）。

5.幅频特性的测量

放大器放大的实际信号由不同的谐波组成，只有当放大器对不同频率信号的放大能力相同时，放大信号才能不失真。但实际上，放大器的交流放大电路含有耦合电容、旁路电容、分布电容和晶体管极间电容等电抗元件，使得放大倍数与信号的频率有关，此关系即为放大器的频率特性。

放大器的幅频特性是指放大器的电压放大倍数V A 与输入信号频率i f 之间的关系曲线，如图。在一个较宽的频率围，曲线平坦，放大倍数不随频率而变，这一段频率围称为中频段。在中频段以外，随着频率的减小或增大，放大倍数都将下降。当放大倍数降为中频段放大倍数的0.707时，相对应的低频频率和高频频率分别称为下限频率L f 和上限频率H f 。通频带BW f 定义为

L H BW f f f ==

三、实验容及步骤

（一）仿真分析

1.静态工作点的调整

（1）用示波器同时观察图所示电路的输入和输出波形。输入信号设为正弦波、频率kHz f i 1=、信号电压峰值mV v ip 100=。

（2）进行仿真分析。双击示波器XSC1图标，打开示波器面板，观察放大电路的输入、输出信号波形。

（3）逐渐增大输入信号的幅度，使放大电路的输出信号略有失真（饱和失真或截止失真），调节电位器p R ，消除失真。

（4）重复步骤（3），直到略微增大输入信号幅值，输出信号同时出现饱和和截止失真；再略微减小输入信号的幅值，输出信号的失真现象同时消失。此时得到的输出信号电压，即为最大不失真输出电压。

2.静态工作点测量

用万用表测量。将万用表接入电路，单击仿真开关，进行电路分析。此时，万用表显示的数值即为放大电路的静态工作点。

3.放大电路的动态指标测试

（1）电压放大倍数测量。调整放大器到合适的静态工作点，在图示电路中，闭合开关1J ，2J ，调整输入电压mV v ip 100=，频率kHz f i 1=。单击仿真开关进行仿真，打开示波器，观察输入、输出电压波形。在输出波形不失真的情况下，用万用表测出i v 和o v 的有效值i V 和o V ，根据式子计算电压放大倍数。

（2）输入电阻测量。在图示电路中，断开开关1J ，闭合开关2J ，调整输入