模拟电路实验——三极管放大电路

模拟实验三三极管及其放大电路

一．实验目的

1．对晶体三极管(3DG6、9013)、场效应管（3DJ6G）进行实物识别，了解它们的命名方法和主要技术指标。

2．学习用数字万用表、模拟万用表对三极管进行测试的方法。

3．用图3-10提供的电路，对三极管的β值进行测试。

4．学习共射、共集电极（*）、共基极放大电路静态工作点的测量与调整，以及参数选取方法，研究静态工作点对放大电路动态性能的影响。

5．学习放大电路动态参数（电压放大倍数、输入电阻、输出电阻、最大不失真输出电压）的测量方法。

6. 调节CE电路相关参数，用示波器观测输出波形，对饱和失真和截止失真的情况进行研究。

7．用Multisim软件完成对共射极、共集电极、共基极放大电路性能的分析，学习放大电路静态工作点的测试及调整方法，观察测定电路参数变化对放大电路的静态工作点、电压放大倍数及输出电压波形的影响。加深对共射极、共集电极、共基极基本放大电路放大特性的理解。

二．知识要点

1．半导体三极管

半导体三极管是组成放大电路的核心器件，是集成电路的组成元件，在电路中主要用于电流放大、开关控制或与其他元器件组成特殊电路等。

半导体三极管的种类较多，按制造材料不同有硅管、锗管、砷化镓管、磷化镓管等；按极性不同有NPN 型和PNP型；按工作频率不同有低频管、高频管及超高频管等；按用途不同有普通管、高频管、开关管、复合管等。其功耗大于1W的属于大功率管，小于1W的属于小功率管。

半导体三极管的参数主要有电流放大倍数β、极间反向电流I CEO、极限参数（如最高工作电压V CEM、集电极最大工作电流I CM、最高结温T jM、集电极最大功耗P CM）以及频率特性参数等。有关三极管命名、类型以及参数等可查阅相关器件手册。

下面给出几种常用三极管的参数举例如表3-01所示：

表3-01 几种常用三极管的参数

2．半导体三极管的识别与检测

半导体三极管的类型有NPN型和PNP型两种。可根据管子外壳标注的型号来判别是NPN型，还是PNP 型。在半导体三极管型号命名中，第二部分字母A、C表示PNP型管；B、D表示NPN型管；而A、B表示锗材料；C、D表示硅材料。另外，目前市场上广泛使用的9011～9018系列高频小功率9012、9015为PNP 型，其余为NPN型。半导体三极管的型号和命名方法，与半导体二极管的型号及命名方法相同，详见康华光第四版P44页附录或者参考有关手册。

(1)三极管的电极和类型判别

1) 直观辨识法。

半导体三极管有基极(B)、集电极(C)和发射极(E)三个电极，如图3-11所示，常用三极管电极排列有E-B-C、

B-C-E、C-B-E、E-C-B等多种形式。

2) 特征辨识法。如图3-01所示，有些三极管用结构特征标识来表示某一电极。如高频小功率管3DGl2、3DG6的外壳有一小凸起标识，该凸起标识旁引脚为发射极；金属封装低频大功率管3DD301、3AD6C的外壳为集电极等。

图3-11 三极管结构特征标识极性

3) 万用表欧姆档判别法

如图3-12所示，选用指针式万用表欧姆档R×lkΩ档。首先判定基极b方法：用万用表黑表笔碰触某一极，再用红表笔依次碰触另外两个电极，并测得两电极间阻值。若两次测得电阻均很小(为PN结正向电阻值)，则

黑表笔对应为基极且此管为NPN型；或

者两次测得电阻值均很大(为PN结反向

电阻值)，但交换表笔后再用黑笔去碰触

另两极，也测量两次，若两次阻值也很小，

则原黑表笔对应为管子基极，且此管为

PNP型。注意：指针式万用表欧姆档时，

黑表笔则为正极，红表笔为负极；这与（a）（b）

数字式万用表不同。图3-12 万用表欧姆档判别法

其次，判别集电极和发射极。其基本原理是把三极管接成基本放大电路，利用测量管子的电流放大倍数值β的大小，来判定集电极和发射极。

以NPN管为例说明，如图3-12b所示，基极确定后，不管基极，用万用表两表笔分别接另两电极，用100kΩ的电阻一端接基极，电阻的另一端接万用表黑表笔，若表针偏转角度较大，则黑表笔对应为集电极，红表笔对应为发射极。也可用手捏住基极与黑表笔(但不能使两者相碰)，以人体电阻代替l00kΩ电阻的作用(对于PNP型，手捏红表笔与基极)。

上面这种方法，实质上是把三极管接成了正向偏置状态，若极性正确，则集电极有较大电流。

(2)硅管、锗管的判别根据硅材料PN结正向电阻较锗材料大的特点，可用万用表欧姆R×1kΩ档测定，若测得PN结正向阻值约为3～l0kΩ，则为硅材料管；若测得正向阻值约为50～1kΩ，则为锗材料管。或测量发射结(集电结)反向电阻值，若测得反向阻值约为500kΩ，则为硅材料管；若测得反向阻值约为100k Ω，则为锗材料管。

3．三极管场效应管放大电路

共射极放大电路既有电流放大作用，又有电压放大作用，故常用于小信号的放大。改变电路的静态工

作点，可调节电路的电压放大倍数。而电路工作点的调整，主要是通过改变电路参数(R b 、R c )来实现。(负载电阻R L 的变化不影响电路的静态工作点，只改变电路的电压放大倍数。)该电路信号从基极输入，从集电极输出。输入电阻与相同材料的二极管正向偏置电阻相当，输出电阻较高，适用于多级放大电路的中间级。 共集电极放大电路信号由晶体管基极输入，发射极输出。由于其电压放大倍数A v 接近于l ，输出电压具有随输入电压变化的特性，故又称为射极跟随器。该电路输入电阻高，输出电阻低，适用于多级放大电路的输入级、输出级，还可以作为中间阻抗变换级。

共基极放大电路信号由晶体管发射极输入，集电极输出。其电流放大倍数A i 接近于1但恒小于1，(又叫电流跟随器)，电压放大倍数A v 共射极放大器相同，且输入电压与输出电压同相。其输入电阻低，只有共射放大电路的l ／(1+β)倍，输出电阻高，输入端与输出端之间没有密勒电容，电路频率特性好，适用于宽带放大电路。

下面以图3-13基本共射放大电路为例进行说明。 (1)放大电路静态工作点的测量和调试 由于电子元件性能的分散性很大，在 制作晶体三极管放大电路时，离不开测量 和调试技术。在完成设计和装配之后，还 必须测量和调试放大电路的静态工作点及 各项指标。一个优质的放大电路，一个最 终的产品，一定是理论计算与实验调试相 结合的产物。因此，除了熟悉放大电路的 理论设计外，还必须掌握必要的测量和调 试技术。 放大电路的测量和调试主要包括放大 电路静态工作点的测量和调试、放大电路 图3-13 基本共射放大电路（固定偏置式）

各项动态指标的测量和调试、消除放大电路的干扰和自激等。在进行测试之前，务必先检查 三极管的好坏，并确定具体的β值。

1)静态工作点Q 的测量

放大电路静态工作点的测量是在不加输入信号(即VI =0)的情况下进行的。

静态工作点的测量是指三极管直流电压V BEQ 、V CEQ 和电流I CQ 的测量。应选用合适的直流电压表和直流毫安表，分别测量三极管直流电压V BEQ 、V CEQ 和I CQ 。为了避免更改接线，采用电压测量法来换算电流。例如，只要测出实际的R b 、R C 的阻值，即可由Rb

V VCC I BEQ

BQ -=

；BQ CQ I I β=；（或Rc

V VCC I CEQ

CQ -=

）

提示：在测量各电极的电位时最好选用内阻较高的万用表，否则必须考虑到万用表内阻对被测电路的

影响。

2)静态工作点的调整

测量静态工作点I CQ 和V CEQ 的目的是了解静态工作点的设置是否合适。若测出V CEQ <0.5 V ，则说明三极管已进入饱和状态；如果V CE ≈VCC ，则说明三极管工作在截止状态。对于一个放大双极性信号(交流信号)的放大电路来说，这两种情况下的静态偏置都不能使电路正常工作，需要对静态工作点进行调整。如果是出现测量值与选定的静态工作点不一致，也需要对静态工作点进行调整。否则，放大后的信号将出现严重的非线性失真和错误。

通常，VCC 、R c 都已事先选定，当需要调整工作点时，一般都是通过改变偏置电阻R b 来实现。应当注意的是．如果偏置电阻R b 选用的是电位器，在调整静态工作点时，若不慎将电位器阻值调整过小(或过大)，则会使I C 过大而烧坏管子，所以应该用一只固定电阻与电位器串联使用。图3-18电路中是用R b1和电位器R b2串联构成R b 。