西工大模电实验实验一：晶体管单级放大器

晶体管单级放大器
一、实验目的
1.掌握用Multisim 仿真软件分析单极放大器主要性能指标。

2.掌握晶体管放大器静态工作点的测试和调整方法，观察静态工作点对放大器输出波形的影响。

3.测量放大器的放大倍数、输入电阻和输出电阻。

二、实验原理
1.静态工作点的选择和测量 静态工作点的测量：在接通电源电压后放大器输入端不加信号时，测量晶体管的集电极电流CQ I 和管压降CEQ V 。

其中CEQ V 可直接用万用表直流电压档测C-E 极间的电压既得，而CQ I 的测量则有直接法和间接法两种：
（1）直接法：将万用表电流档串入集电极电路直接测量。

此法精度高，但要断开集电极回路，比较麻烦。

（2）间接法：用万用表直流电压档先测出RC 上的压降，然后根据已知RC 算出
CQ I ，此法简单，在实验中常用，但其测量精度差。

为了减小测量误差，应选用内阻较高的电压表。

2.电压放大倍数的测量：
电压放大倍数是指放大器的输入电压O U 输出电压i U 之比
i O V U U A /=
用示波器分别测出O U 和i U ，便可求得放大倍数，电压放大倍数与负载R 6有关。

输入电阻Ri 用电流电压法测得，电路如图2.1-3所示。

在输入回路中串接电阻Ω=K R 1，用示波器分别测出电阻两端电压V i 和V s ，则可求得输入电阻R i 为
)R)/(V *(/s i i i i i V V I V R -==
电阻R 不宜过大，否则引入干扰；也不宜过小，否则误差太大。

通常取与Ri 同一数量级。

输出电阻R o 可通过测量输出端开路时的输出电压V o ’，带上负载R 6后的输出电
压V
o。

R o =（V
o
’/V
o
-1）×R
6
三、实验内容
（1）电路仿真
利用Multisim完成仿真电路图如下：
1.静态工作点的调整和测量
放大器的基本任务是不失真地放大小信号。

为此应设置合适的静态工作点。

为了获得最大不失真的输出电压，静态工作点应选在输出特性曲线上交流负载的中点，若工作点选得太高则容易引起饱和失真；而选得太低，又易引起截至失真。

本实验中，静态工作点的调整，就是用示波器观察输出的波形，让输出信号达到最大限度的不失真。

当按照上述要求搭接好电路，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整步骤如表格1所示。

表格 1 静态工作点调整现象动作归纳
现象出截止失真出现饱和失真两种失真都出现无失真
动作减小RW 增大RW 减小输入信号加大输入信号根据示波器上观察到的现象，做出不同的调整动作，反复进行。

（1）仿真电路
（2）实验得最大不失真，电位器位置为9%
（3）撤掉信号发生器，用万用表进行测量
表2.1-2 静态工作点（仿真）
理论估算值实际测量值
VB VC VE VCE IC VB VC VE VCE IC
5.26V 3.4V 1.81V 3.4 4.18 4.48 3.77 0.71 3.77 4.162
V
2.电压放大倍数的测量
电压放大倍数是指放大器输出电压错误！未找到引用源。

与输入电压错误！未找到引用源。

之比
用示波器分别测量输出电压错误！未找到引用源。

和输入电压错误！未找到引用源。

便可按上式求得电压放大倍数，此值与负载错误！未找到引用源。

有关。

计算电压放大倍数：Vi=6.651mv，V’o=499mv。

Au=499/6.651=75.0263
R
有负载后放大倍数减小，此时Rc相当于Rc//
L
3.输入电阻和输出电阻的测量
（1）输入电阻。

放大器的输入电阻错误！未找到引用源。

可用电流电压法测量求得。

（2）输出电阻。

放大电路的输出电阻错误！未找到引用源。

可通过测量放大电路输出端开路时的输出电流V’o,带上负载错误！未找到引用源。

后的输出电压错误！未找到引用源。

由此可得输出电阻为：
表2.1-3 放大电路动态指标测试，计算结果【仿真】理论估算值实际测量值
参数Vi V o Av Ri Ro Vi V o Av Ri Ro
开路10 - 100-
300 4 无穷8.418
mv
891.1
mv
105.8 3.709 无穷
Rl=2
k
10 - - 4 2 9.603 800.5 83.30 3.651 2.206 （2）实验室测量部分
理论估算值实际测量值（峰峰值）
VB VC VE VCE IC VB VC VE VCE IC 4.18 4.48 3.77 0.71 3.77 4.62V 6.52V 3.20V 3.32V 2.22m
a
理论估算值实际测量值
参数Vi V o Av Ri Ro Vi V o Av Ri Ro 开路10 - 100-
300
4 无穷9 891.1 89.1 3.709 无穷
Rl=2
k
10 - - 4 2 11.58 460 43.72 3.651 2.22
四、思考与讨论
（1）差异主要来自不同三极管的不同PN结压降；
（2）RL会影响输入电阻、输出电阻、放大倍数。