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三极管共射极放大电路.ppt


三极管共射极放大电路

一、实验目的
1. 学习共射放大电路的设计方法与调试技术; 2. 掌握放大器静态工作点的测量与调整方法,了解在 不同偏置条件下静态工作点对放大器性能的影响;

3. 学习放大电路的电压放大倍数、输入电阻、输出电
阻及频率特性等性能指标的测试方法; 4. 了解静态工作点与输出波形失真的关系,掌握最大不 失真输出电压的测量方法; 5. 进一步熟悉示波器、函数信号发生器、交流毫伏表的

使用。

二、相关知识 实验准备: 阅读实验说明部分内容。 使用EDA软件对电路进行仿真。 做好实验预习报告备查。

二、相关知识
在电路中静态工作点为:
UB ? RB 2 U CC RB1 ? RB 2

IE ?

U B ? U BE U E ? RE RE

U CE ? U CC ? I C ( RC ? RE )

动态参数:

电压放大倍数
其中: r
be

U0 RC // RL AU ? ? ?? Ui ? be
26(mv) I E (mA)

RC ? R5 ? 3.3k

? 300 ? (1 ? ? )

二、相关知识
要使放大器不失真地放大,工作点必须选择合适。 初选静态工作点时,可以选取直流负载线的中点, 即VCE=1/2×VC或IC=1/2×ICS。

(ICS为集电极饱和电流,ICS≈VC/RC)。
这样便可获得较大输出动态范围。当放大器输出端 接有负载RL时,因交流负载线比直流负载线要陡,所以

放大器动态范围要变小,如图1所示。当发射极接有电
阻时,也会使信号动态范围变小。要得到最佳静态工作 点,还要通过调试来确定,一般用调节偏置电阻RW1的 方法来调整静态工作点。

二、相关知识

图1 放大器最佳静态工作点

二、相关知识(测量线)
信号输入

屏蔽线

同轴连接 器

信号参考

二、相关知识(电路原理图)

二、相关知识(Pspice电路原理图)

二、相关知识

上页电路图共射放大电路的基极偏置电路采 用RB1 = RW1 + R3和RB2 = RW2 + R4组成的分压电 路,并在发射级中接有电阻RE = R6,用来稳定 静态工作点。当在放大电路输入端输入信号Vi后, 在放大电路输出端便可得到与Vi相位相反、被放 大了的输出信号Vo,实现了电压放大。

注意: Vi与Vs的区别, Vi是输入信号, Vs是
为了测量输入电阻的附加信号。

二、相关知识(晶体管管脚图)

四、实验内容 1. 静态工作点的调整和测量

2. RL=∞及RL=2K时,电压放大倍数的测量
3.最大不失真输出电压Vomax(有效值)

4. 输入电阻和输出电阻的测量
5. 放大电路上限频率fH、下限频率fL的测量

6. 观察静态工作点对输出波形的影响

1. 静态工作点的调整和测量 1. 按所设计的放大器的元件连接电路,根据电路原理图 仔细检查电路的完整性。 2. 开启实验箱电源,用万用表检测15V工作电压,确认 后,关闭实验箱电源。 3. 将放大器电路板的工作电源端与15V直流稳压电源接 通。然后,开启实验箱电源。此时,放大器处于工作

状态。

1. 静态工作点的调整和测量
4. 将K1用连接线短路(闭合),RW2用连接线短路,调 节电位器RW1,使电路满足设计要求(ICQ=1.5mA)。 为方便起见,测量ICQ时,一般采用测量电阻Rc两端 的压降VRc,然后根据ICQ =VRc/Rc计算出ICQ 。

5. 测量晶体管共射极放大电路的静态工作点,并将测量
值与理论估算值记录在下表中。
① 要充分考虑到万用表直流电压档内阻对被测电路的影响 。
② 如果测出VCEQ<0.5V,则说明三极管已经饱和;如果 VCEQ≈+VC则说明三极管已经截止。 ③ 晶体管若VBEQ >2V,估计该晶体管已被击穿。

1. 静态工作点的调整和测量
测量值 理论估算值

VBQ(V) VBEQ(V) VCEQ(V) ICQ(mA) VBQ(V) VBEQ(V) VCEQ(V) ICQ(mA)

2. 电压放大倍数的测量

测量电压放大倍数Au的方框图
(放大电路的工作电源未表示)

2. 电压放大倍数的测量

测量最大不失真输出电压Vomax方框图
(放大电路的工作电源未表示)

2. 电压放大倍数的测量 1. 保持放大器的静态工作点不变,调节函数信号发生器, 使其输出频率f=1kHz、幅度为10mV的正弦波,并将它 加到放大电路的输入端,作为信号源电压Vs。不接输出 负载电阻,即:RL=∞(开路)。放大电路的输出端接示 波器,观察示波器所显示的输出电压Vo,当波形无失真 现象时,用交流毫伏表分别测出Vs、Vi、V’ o( RL=∞) 的大小,将其值记录在下表中。然后根据公式算出电压 放大倍数Au。 2.增大输入信号幅度,用示波器监视输出波形、交流毫伏 表测出最大不失真输出电压Vomax,并记录在下表中。

2. 电压放大倍数的测量
3. 放大电路输出端接入负载电阻RL= 2KΩ ,保持函数 信号发生器输出频率f=1kHz、幅度为10mV的正弦波 不变,测出此时的输出电压Vo( RL= 2KΩ ),将其

值记录在下表中。然后根据公式计算电压放大倍数 Au,

并分析负载对放大电路电压放大倍数的影响。
4. 增大输入信号幅度,用示波器监视输出波形、交流毫

伏表测出最大不失真输出电压Vomax,并记录在下表中。

2. 电压放大倍数的测量 表:
测试条件 RL=∞ RL=2KΩ 实测值(有效值) Vs(mV) Vi(mV) V’o或Vo(V) Vomax (V)
Au

理论值
Au

5. 用示波器双踪观察Vo和Vi的波形,测出它们的大小和

相位。并将波形画在同一坐标纸上。
注意 在做最后一个实验之前,应一直保持静态工作点不变。如 果不小心调了电位器RW1,则应重新进行静态调试,然后再继 续完成各个实验。

3. 输入电阻和输出电阻的测量
(1) 放大电路的输入电阻Ri 的测量 放大电路的输入电阻Ri可用电阻分压法来测量,图

中R为已知阻值的外接电阻,用交流毫伏表分别测出Vs
和Vi,则
Vi Vi Vi Ri ? ? ? R I i (Vs ? Vi ) / R Vs ? Vi

图 放大电路输入电阻的测量

若R为可变电阻,调节R的阻值,使Vi=1/2Vs,则Ri=R。 这种方法称为半压法测输入电阻。

3. 输入电阻和输出电阻的测量
? 按图接线,用示波器监视输出波形,交流毫伏表测 出Vs和Vi有效值。

输入电阻测量原理方框图
(放大电路的工作电源未表示) ? 由于R两端没有电路的公共接地点,若用交流毫伏表直接测R 上的压降,则会引入干扰,造成测量误差。

3. 输入电阻和输出电阻的测量
(2) 放大电路的输出电阻Ro 的测量 放大电路的输出电阻可用增益改变法来测量,分别 测出负载开路时的输出电压V ' o和带上负载RL后的输出 电压Vo,则 ' ? ? RL V ' o ? RL ? 1 Vo ? Vo Ro ? ? ?V ? Ro ? RL ? o ?

? 也可采用半压法测输出 电阻。 图 放大电路输出电阻的测量

3. 输入电阻和输出电阻的测量
? 按图接线,用示波器监视输出波形,用交流毫伏表 分别测出空载和带载时的输出有效值。

输出电阻测量原理方框图
(放大电路的工作电源未表示)

4. 放大电路上限频率fH、下限频率fL的测量 放大电路的通频带
通常当电压增益下降到中频增益0.707倍时(按功率分贝数即 下降3dB)所对应的上下限频率用 fH和 fL表示,如图所示,则fH与 fL之间的范围就称为放大电路的通频带宽度BW 。 即 BW ? f H ? f L ? f H

频率特性曲线图

4. 放大电路上限频率fH、下限频率fL的测量 测量方法

(1)在ICQ=1.5mA,RL=∞情况下,将频率为1KHz的
正弦信号加在放大器的输入端,增大输入信号幅度,监 视输出电压Vo仍保持不失真的正弦波。 用交流毫伏表

测出此时输出电压值Vo;
(2)保持信号源输出信号幅度不变,改变信号源输出

频率(增加或减小) ,当交流毫伏表测数的输出电压值
达到Vo×0.707值时,停止信号源频率的改变,此时信 号源所对应的输出频率即为上限频率fH或下限频率fL。

4. 放大电路上限频率fH、下限频率fL的测量

上下限频率测量原理方框图
(放大电路的工作电源未表示)

5. 观察静态工作点对输出波形的影响
静态工作点对输出电压波形的影响: ? ICQ↑,vo出现饱和失真,形状 为“削顶”失真。 ? ICQ↓,vo出现截止失真,形状 为“缩顶”失真。 ? ICQ正常,当加大输入信号时, vo同时出现饱和与截止失真。

5. 观察静态工作点对输出波形的影响
在ICQ=1.5mA,RL=∞情况下,将频率为1KHz的正弦信号加 在放大器的输入端,增大输入信号幅度,监视输出电压Vo仍保持

不失真的正弦波。 a) 将电位器RW1的滑动端调到最下端,使静态电流ICQ下降, 用示波器观察输出波形是否出现失真、记录此时的波形, 并测出相应的集电极静态电流 。若失真不够明显,可适当 增大输入信号。 b) 将电位器RW1的滑动端调到最上端,此时静态电流ICQ增大, 观察输出波形失真的变化,记录此时的波形,并测出相应 的集电极静态电流 。 根据上述两种情况下所观察到的波形,说明集电极偏置电流 的大小对放大电路输出动态范围的影响。

五、思考题 1. 在测试放大器的各项参数时,为什么要用示波器监视 输出波形不失真? 2. 在测试Au、Ri和Ro时,怎样选择输入信号Vi的大小 和频率? 3. 测试中,如果将信号源、毫伏表、示波器中的任一仪 器的二个测试端上接线换位(即各仪器的接地端不再

连在一起)。此时示波器上的波形将发生什么变化?

五、思考题 4. 用示波器同时观察放大电路输入、输出波形的相位关 系时,示波器上有关按钮应置什么位置? 5. 当静态工作电流ICQ通过测量VE或VC来间接地得到时, 分析万用表内阻对测量误差的影响。 6. 试分析电路中的Re、Ce起什么作用? 7. 如何判断放大器的截止和饱和失真?当出现这些失真 时应如何调整静态工作点?

六、实验报告要求
1. 实验目的、实验器材、实验电路及主要内容。 2. EDA电路图与仿真波形。 3. 画出测试放大电路的Au、Vomax、Ri和Ro等电路时,有关仪 器的接线图。

4. 整理实验数据(列表或作图表示),并与理论计算值相比较。
5. 分析输出电压波形与输入电压波形的相位关系、静态工作点对 输出波形的影响,画出失真的波形。 6. 记录最大不失真输出电压幅度。 7. 简述实验体会及收获。


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