模电实验-BJT单管共射电压放大电路

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学院： 电子与信息工程学院 实验人姓名(学号)： 日期： 2017 年 月

日

实验一 BJT单管共射电压放大电路

一、实验目的

专业： 参加人姓名： 室温：

年级： 相对湿度： 1、掌握放大电路静态工作点的测试方法，分析静态工作点对放大器性能的影响。 2、掌握放大电路动态性能(电压增益、输入电阻、输出电阻、最大不失真输出电压以及幅频特性等) 的测试方法。

3、进一步熟练常用电子仪器的使用。

二、实验原理

图1-1为射极偏置单管放大电路。它由Rbl 和Rb2 组成分压电路，并在发射极中接有电阻Re,以稳定放大器的静态工作点。当在放大电路的输入端加入输入信号Vi后，在放大电路的输出端便可得到一个与vi相位相反，幅值被放大了的输出信号vo,从而实现电压放大。

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RoRc

在设计和制作放大电路前,应测量所用元器件的参数,为电路设计提供必要的依据，在完成设计和装配以后，还必须测量和调试放大器的静态工作点和各项性能指标。实践表明，新安装的电路板，往往难于达到预期的效果。这是因为在设计时，不可能周全地考虑到电子器件性能的分散性及元件值的误差、寄生参数等各种复杂的客观因素的影响等，此外，电路板安装中仍有可能存在没有被查出来的错误。通过电路板的调整和测试，可发现利纠正设计方案的不足，并查出电路安装中的错误，然后采取措施加以纠正和改进，才能使之达到预定的技术要求。一个优质放大器，必定是理论设计与实验调整相结合的产物。

放大电路的测前和调试一般包括:放大电路静态工作点的测量与调试，消除干扰与自激振荡及放大电路各项动态参数的测量与调试等。

放大电路的测量与调试 1. 通电观察

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对于新安装好的线路板，在确认安装正确无误后，才可把经过准确测量的电源电压接人路，电源接入电路之后，也不应急于测量数据，而应先观察有无异常现象，这包括电源输出是否正常(有无短路现象)、电路中有无冒烟、有无异常气味以及元器件是否发烫等。如出现异常现象，则应立即切断电源，检查电路，排除故障，待故障排除后方可重新接通电源，然后再进行测试。在今后的每个实验中，对于新安装的线路板，都必须遵循这一操作程序。

2. 静态测试

(1)静态工作点的测量

测量放大电路的静态工作点，应在输入信号V=0 的情况下进行，即将放大电路输入端与地端短接，然后选用量程合适的直流毫安表和直流电压表，分别测量晶体管的集电极电流Ic以及各电极对地的电位VB、VC和VE。一般实验中，为了避免断开集电极，所以采用测量电压VE或Vc,然后算出Ie的方法，例如，只要测出Ve，即可用ICIEVCCVC由VC确定Ie)， RCVE算出Ic (也可RE根据IC同时也能算出VBEVB-VE，VCEVCVE。

在实验过程中，要不断将测量值与理论估算值相比较。若偏差不大，则可调整电路有关电阻，使电位值达到所需要的值；若偏差太大或不正常，则应检查电路有没有故障，测量有没有错误，以及读数是否看错等。 (2)静态工作点的调试

放大电路静态工作点的调试是指对管子集电极电流Ic(或VCE)的调整与测试。 静态工作点是否合适，对放大电路的性能和输出波形都有很大影响。如工作点偏高，放大电路在加入交流信号以后易产生饱和失真，此时V0的负半周将被削底，如图1-2(a)所示；如工作点偏低则易产生截止失真，即VO的正半周被缩顶(一般截止失真不如饱和失真明显)，

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如图1一2(b)所示。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交流信号电压Vi，检查输出电压VO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。

需要指出，上面所说的静态工作点“偏高”或“偏低”不是绝对的，而是相对于信号的幅度来说的，如果输入信号幅度很小，即使工作点较高或较低也不一定会出现失真。只有在所设置的静态工作点不能满足信号幅度要求时才会出现失真。显然，如果要求信号不失真输出幅度最大，静态工作点应该选在交流负载线的中点。如果静态工作点已处于交流负载线的中点，而波形两头又出现失真，则表明在此时的电路条件已不能满足幅值要求，需要加大电源电压VCC并适当调整静态工作点才能解决。

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3. 动态指标测试

放大电路的动态调试应在静态调试已完成的基础上进行。动态调试的目的是为了使放大电路增益、输出电压动态范围(最大不失真输出电压)、波形失真、输入、输出电阻、通频带等性能达到要求。测试过程中，不能凭感觉和印象，要始终借助仪器仔细观察，要边测量，边记录，边分析，边解决问题。 （1）电压增益AV的测量

放大电路被调整到到合适的静态工作点后，加入输入交流信号电压vi，在输出电压v0不失真的情况下，用交流毫伏表测出vi和v。的有效值Vi和Vo，则AV（2）输入电阻Ri的测量

用伏安法测量输入电阻，为了测得放大电路的输入电流，按图1-4电路在被测放大电路的输入端与信号源之间串入一测量辅助电阻R，在放大电路正常工作的情况下，用交流毫伏表测出vs和vi，则根据输入电阻的定义可得

RiViViViRVIiVSViRRVo。 Vi

测量时应注意下列两点：

①由于电阻R 两端没有电路公共接地点，而交流毫伏表是测量节点交流电压的，所以测量R 两端电压VR时必须分别测出VS和Vi,然后按VR=Vs-Vi,求出VR值。

② R叫做测量辅助电阻，它的数值应选择适当，不宜太大或太小。R 太大，将使Vi的数值很小，容易受到干扰，从而加大Ri的测量误差; R太小则Vs与Vi读数又十分接近，导致(Vs-Vi）的误差增大，故也使Ri测量误差加大。通常取R与Ri为同一数量级为好，本实验可取R=1~2KΩ。 （3）输出电阻RO的测量

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在放大电路正常工作条件下，测出输出端不接负载RL的输出电压V和接入负载后的输出电压Vo，根据

VLRLVORORL

即可求出

RO(VO1)RLVL

在测试中应注意，必须保持RL接入前后输入信号的大小不变。 （4）最大不失真输出电压VO(P-P)的测量(最大动态范围)

如上所述，为了得到最大动态范围，应将静态工作点调在交流负载线的中点。为此在放大电路正常工作情况下，逐步增大输入信号的幅度，并同时调节Rw(改变静态工作点)，用示波器观察Vo,当输出波形同时出现削底和缩项现象时，说明静态工作点已调在交

流负载线的中点，如图1-5所示。然后反复调整输入信号，使波形输出幅度最大，无明显失真时，用交流毫伏表测出Vo (有效值)，则动态范围等于22VO或用示波器直接读出VO(P-P)来。

图1/5

（5）放大电路幅频特性的测量

放大电路的幅频特性是指放大电路的电压增益Au与输入信号频率f之间的关系曲线。单管阻容耦合放大电路特性曲线如图1-6所示，Avm为中频电压增益，通常规定电压增益

1fL随频率变化下降到中频电压增益的2倍，即0.707Avm所对应的频率分别称为下线频率

和上限频率

fH，则通频带

fBWfHfL

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放大电路的幅频特性就是测量不同频率信号时的电压增益Au。为此，可以采用前述测量Au的方法，每改变一个信号频率，测量其相对应的电压增益，测量时应注意取点要恰当，在低频段与高频段应多测几点，在中频段可以少测几点。此外，在改变频率时，要保持输入信号的幅度不变，且输出波形不能失真。 三、实验设备与器件

1.+12V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

四、实验内容

实验电路如图一所示。为防止干扰，各电子仪器的公共端必须接在一起，同时信号源、交流毫伏表和示波器的引线应采用专用电缆线或屏蔽线，如使用屏蔽线，则屏蔽线的外包金属网应接在公共接地端上。 1. 调试静态工作点

接通直流电源前，先将Rw调至最大，函数信号发生器输出旋钮旋至0。接通+12V电源，调节Rw，使Ic=2.0mA（UE=2.0V），测试获得以下数值：

Ic=2.0mA 测量值 理论计算值 5.万用电表 6.频率计

7.晶体三极管3DG6*1（β=50~100）或9011*1，电阻器，电容器若干

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UB/V 2.625 UE/V 2.001 UC/V 7.435 RB1/kΩ 60.361 表1-1

UBE/V 0.625 UCE/V 6 IC/mA 2 理论计算值通过获得其直流通路所得：

2. 测量电压放大倍数

在放大电路输入端加入频率为1000Hz的正弦信号Us，调节函数信号发生器的输出旋钮使放大电路的输出电压Ui≈5mV，同时用示波器观察放大电路输出电压Uo波形，在波形不失真的条件下用交流毫伏表测量下述三种情况下的Uo值，并用双踪示波器观察Uo和Ui的相位关系：

Ic=2.0mA Ui=5.003mV Rc/kΩ 2 1 2 RL/kΩ ∞ ∞ 2 表1-2

Ui-t Uo-t

Uo/V 0.676 0.348 0.335 Ui/V 135.12 69.56 66.96 --精品

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3.观察静态工作点对电压放大倍数的影响

置Rc=2kΩ，RL=∞（即将输出端短路），Ui适量，调节Rw，用示波器监视输出电压波形，在Uo不失真的条件下测量数组Ic和Uo值：

Rc=2kΩ RL=∞ Ui=4.865mV Ic/mA Uo/V Au 1.6 0.587 121 1.8 0.633 130 2.0 0.677 139 表1-3

测量Ic时，要先将信号源输出调节至0（Ui=0）。 4. 观察静态工作点对输出波形失真的影响

置Rc=2kΩ，RL=2kΩ，Ui=0，调节Rw使Ic=2.0mA，测出UCE的值（4.185V），再逐步加大输入信号，使输出电压Uo足够大但不失真。然后保持输入信号不变，分别增大和减小Rw，使波形出现失真，绘出Uo的波形，并测出失真情况下的Ic和UCE值：

每次测Ic和UCE值时都要将信号源的输出旋钮至0。 Rc=2kΩ RL=2kΩ Ui=5.050mV Ic/mA 1.1 2.0 3.4 五、实验总结

UCE/V 0.466 0.673 0.830 Uo波形 失真情况 截止失真 未失真 饱和失真 管子工作状态 截止区 工作区 饱和区 2.2 0.718 148 2.4 0.755 155 --精品

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1、列表整理测量结果，并把实测的静态工作点、电压增益、输入电阻、输出电阳之值与理论计算值比较(取一组数据进行比较)，分析产生误差原因。

2、总结Re R.及静态工作点对放大器电压增益、输入电阻、输出电阻的影响。

由表1-2可知Rc越大，Au越大；RL的变化几乎对Au无影响。而对于静态工作点，Ic在一定范围内越大，Au越大。而由于Rc、RL为输出量，所以它们的变化与输入电阻无关，与输出电阻同步变化（RORCRL）。

六、预习要求

1、阅读教材中有关单管放大电路的内容并估算实验电路的性能指标 假设: 3DG6 的B=100,Rb2=20KQ,Rb1=60KQ,R=2KQ,R=2K2S

估算放大电路的静态工作点，电压增益Av,输入电阻R;和输出电阻Ro。

IBQ26.7A，UCEQ6.393VAu1000*100rbe，Ri=15kΩ，

工作状态时Ro=2kΩ。

UBEQ0.7V则可得，满足假设。此外，

2、阅读实验附录中有关示波器的使用、品体管特性图示仪简介以及放大电路干扰和自激振

荡消除的内容。

3、能否用直流电压表直接测量品体管的Vbe?为什么实验中要采用测Vb、Ve,再间接算出Ve

的方法?

在静态工作点测量时，可考虑这种方法，但会导致较大的误差，因为iB的值太小，一次电压表的接入会导致明显分流，测UBUE的方法可以减小上述误差。

4、怎样则量Rb1阻值？

可在断开外电源的情况下使用欧姆表接在Rw两端接口直接测量。

5、当调节偏置电阻Rb1,使放大电路输出波形出现饱和或截止失真时，晶体管的管压降Vce

怎样变化?

饱和失真时

UBE太小直至UCE，截止失真时UCE已达到外电源VCC的值，发射结已反向接通。

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6、改变静态工作点对放大电路的输入电阻Ri有否影响? 改变外接电阻RL对输出电阻Ro有

否影响?

改变静态工作点均由Rw的变化得到，因此在交流等效电路中Rw的变化会导致Ri同步变化。由于Ro为电路本身性质因此RL的变化不会改变Ro而改变Au。

7、在测试Av,Ri和Ro时怎样选择输入信号的大小和频率?为什么信号频率一般选1KHz，而

不选100KHZ 或更高?

选择几个假定值粗测试，对于其中处于中频的信号选取出作为实验频率。选100kHz或者更高会导致电路的频率响应进入高频失真的状态。

8、测试中，如果将函数信号发生器、交流亳伏表、示波器中任一仪器的二个测试端子接线换位(即各仪器的接地端不再连在一起)，将会出现什么问题?

①可能使试验中某些数值反向 ②使电路进入截止或饱和区失去作用 ③仪器接入被测部分导致极大噪声。

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