晶体管共射极单管放大器实验报告例文
时间：2020-11-15 16:45:46 来源：勤学考试网 本文已影响 人 
篇一:[晶体管共射极单管放大器实验报告]实验二 晶体管共射极单管放大器
实验二 晶体管共射极单管放大器
一、实验目的
1、掌握共射单管放大电路的设计方法。
2、学会放大器静态工作点的调试方法，理解电路元件参数对静态工作点和放大器性能的影响。
3、 掌握放大器电压放大倍数、输入电阻、输出电阻及最大不失真输出电压的测试方法。
4、熟悉常用电子仪器及模拟电路实验设备的使用。
二、放大电路设计要求
1、设计一个负载电阻为RL=4KΩ，电压放大倍数为|Au|>50的静态工作点稳定的放大电路。晶体管可选择3DG6、9011电流放大系数β=60～150，ICM≥100mA， PCM≥450mW。
2、画出放大电路的原理图，可以利用Multisim 8进行仿真或者在实验设备上实现，并按要求测量出放大电路的各项指标。
三、实验原理
1、原理简述
图1为电阻分压式静态工作点稳定放大器电路。它的偏置电路采用RB1和RB2组成的分压电路，并在发射极中接有电阻RE，以稳定放大器的静态工作点。当在放大器的输入端加入输入信号ui后，在放大器的输出端便可得到一个与ui相位相反，幅值被放大了的输出信号u0，从而实现了电压放大。
图1 共射极单管放大器实验电路
2、静态参数分析
在图1电路中，当流过偏置电阻RB1和RB2 的电流远大于晶体管T 的
基极电流IB时（一般5～10倍），则它的静态工作点可用下式估算
（2-1）
（2-2）
UCE＝UCC－IC（RC＋RE） （2-3）
3、动态参数分析
电压放大倍数
（2-4）
输入电阻
Ri＝RB1 // RB2 / / rbe （2-5）
输出电阻
RO≈RC （2-6）
4、电路参数的设计
(1)电阻RE的选择
根据式（2-1）和（2-2）得
（2-7）
式中β的取值范围为60-150之间，UB选择3-5V，IB可根据β和ICM选择。
(2)电阻RB1，RB2的选择
流过RB2的电流IRB一般为（5-10）IB，所以，RB1，RB2可由下式确定
（2-8）
（2-9）
(3)电阻RC的选择
根据式（2-3）得
（2-10）
式中，具体选择RC时，应满足电压放大倍数|Au|的要求。此外，电容C1、C2和Ce可选择10μF左右的电解电容。
测量与调试
放大器的静态参数是指输入信号为零时的IB、IC、UBE和UCE。动态参数为电压放大倍数、输入电阻、输出电阻、最大不失真电压和通频带等。
(1) 静态工作点的测量
测量放大器的静态工作点，应在输入信号ui＝0的情况下进行，即将放大器输入端与地端短接，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UB、UC和UE。一般实验中，为了避免断开集电极，所以采用测量电压UE或UC，然后算出IC的方法，例如，只要测出UE，即可用
算出IC（也可根据，由UC确定IC），
同时也能算出UBE＝UB－UE，UCE＝UC－UE。
为了减小误差，提高测量精度，应选用内阻较高的直流电压表。
(2) 静态工作点的调试
放大器静态工作点的调试是指对管子集电极电流IC（或UCE）的调整与测试。
静态工作点是否合适，对放大器的性能和输出波形都有很大影响。如工作点偏高，放大器在加入交流信号以后易产生饱和失真，此时uO的负半周将被削底，如图2(a)所示；如工作点偏低则易产生截止失真，即uO的正半周被缩顶（一般截止失真不如饱和失真明显），如图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，即在放大器的输入端加入一定的输入电压ui，检查输出电压uO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。
(a) (b)
图2 静态工作点对uO波形失真的影响
改变电路参数UCC、RC、RB（RB1、RB2）都会引起静态工作点的变化，如图3所示。但通常多采用调节偏置电阻RB2的方法来改变静态工作点，如减小RB2，则可使静态工作点提高等。
图3 电路参数对静态工作点的影响
所谓的工作点“偏高”或“偏低”不是绝对的，应该是相对信号的幅度而言，如输入信号幅度很小，即使工作点较高或较低也不一定会出现失真。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。如需满足较大信号幅度的要求，静态工作点最好尽量靠近交流负载线的中点。
(3) 电压放大倍数AV的测量
调整放大器到合适的静态工作点，然后加入输入电压ui，在输出电压uO不失真的情况下，用交流毫伏表测出ui和uo的有效值Ui和UO，则
（2-11）
(4) 输入电阻Ri的测量
为了测量放大器的输入电阻，按图4电路在被测放大器的输入端与信号源之间串入一已知电阻R，在放大器正常工作的情况下， 用交流毫伏表测出US和Ui，则根据输入电阻的定义可得
（2-12）
图4 输入、输出电阻测量电路
测量时应注意下列几点:
① 由于电阻R两端没有电路公共接地点，所以测量R两端电压 UR时必须分别测出US和Ui，然后按UR＝US－Ui求出UR值。
② 电阻R的值不宜取得过大或过小，以免产生较大的测量误差，通常取R与Ri为同一数量级为好，本实验可取R＝1～2KΩ。
(5) 输出电阻R0的测量
按图4电路，在放大器正常工作条件下，测出输出端不接负载 RL的输出电压UO和接入负载后的输出电压UL，根据
（2-13）
即可求出
（2-14）
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。
(6) 最大不失真输出电压UOPP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。为此在放大器正常工作情况下，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uO，当输出波形同时出现削底和缩顶现象（如图5）时，说明静态工作点已调在交流负载线的中点。然后反复调整输入信号，使波形输出幅度最大，且无明显失真时，用交流毫伏表测出UO（有效值），则动态范围等于。或用示波器直接读出UOPP来。
图 5 静态工作点正常，输入信号太大引起的失真
(7) 放大器幅频特性的测量
放大器的幅频特性是指放大器的电压放大倍数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的幅频特性曲线如图6所示，Aum为中频电压放大倍数，通常规定电压放大倍数随频率变化下降到中频放大倍数的倍，即0.707Aum所对应的频率分别称为下限频率fL和上限频率fH，则通频带fBW＝fH－fL
放大器的幅率特性就是测量不同频率信号时的电压放大倍数AU。为此，可采用前述测AU的方法，每改变一个信号频率，测量其相应的电压放大倍数，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，且输出波形不得失真。
3DG 9011 (NPN)
3CG 9012 (PNP)
9013 (NPN)
图 6 幅频特性曲线 图7 晶体三极管管脚排列
四、实验设备与器件
1、＋12V直流电源 2、函数信号发生器
3、双踪示波器 4、交流毫伏表
5、直流电压表 6、直流毫安表
7、频率计 8、万用电表
9、晶体三极管3DG6 (β＝50～150)或9011 （管脚排列如图7所示）
电阻器、电容器若干
五、实验内容与步骤
实验电路如图1所示。各电子仪器可按常用电子仪器使用的实验中所介绍的方式连接，为防止干扰，各仪器的公共端必须连在一起，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零。接通＋12V电源、调节RW，使IC＝0mA（即UE＝0V）， 用直流电压表测量UB、UE、UC及用万用电表测量RB2值。记入表1。
表1 IC＝2mA
测 量 值
计 算 值
UB（V）
UE（V）
UC（V）
RB2（KΩ）
UBE（V）
UCE（V）
IC（mA）
2、测量电压放大倍数
在放大器输入端加入频率为1KHz的正弦信号uS，调节函数信号发生器的输出旋钮使放大器输入电压Ui10mV，同时用示波器观察放大器输出电压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，记入表2。
表2 Ic＝0mA Ui＝ mV
RC（KΩ）
RL(KΩ)
Uo(V)
AV（计算）
观察记录一组uO和u1波形
4
∞
2
∞
4
4
*3、观察静态工作点对电压放大倍数的影响
置RC＝4KΩ，RL＝∞，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，记入表3。
表3 RC＝4KΩ RL＝∞ Ui＝ mV
IC(mA)
0
UO(V)
AV（计算）
测量IC时，要先将信号源输出旋钮旋至零（即使Ui＝0）。
4、观察静态工作点对输出波形失真的影响
置RC＝4KΩ，RL＝4KΩ， ui＝0，调节RW使IC＝0mA，测出UCE值，再逐步加大输入信号，使输出电压u0 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u0的波形，并测出失真情况下的IC和UCE值，记入表4中。每次测IC和UCE 值时都要将信号源的输出旋钮旋至零。
表4 RC＝4KΩ RL＝∞ Ui＝ mV
IC(mA)
UCE(V)
u0波形
失真情况
三极管工作状态
0
5、测量最大不失真输出电压
置RC＝4KΩ，RL＝4KΩ，按照实验原理(6)中所述方法，同时调节输入信号的幅度和电位器RW，用示波器和交流毫伏表测量UOPP及UO值，记入表5。
表5 RC＝4K RL＝4K
IC(mA)
Uim(mV)
Uom(V)
UOPP(V)
6、测量输入电阻和输出电阻
置RC＝4KΩ，RL＝4KΩ，IC＝0mA。输入f＝1KHz的正弦信号，在输出电压uo不失真的情况下，用交流毫伏表测出US，Ui和UL记入表6。
保持US不变，断开RL，测量输出电压Uo，记入表6。
表6 Ic＝2mA Rc＝4KΩ RL＝4KΩ
US
(mv)
Ui
(mv)
Ri（KΩ）
UL（V）
UO（V）
R0（KΩ）
测量值
计算值
测量值
计算值
*7、测量幅频特性曲线
取IC＝0mA，RC＝4KΩ，RL＝4KΩ。
保持输入信号ui的幅度不变，改变信号源频率f，逐点测出相应的输出电压UO，记入表7。
表7 Ui＝ mV
fl fo fn
f（KHz） UO（V） AV＝UO/Ui为了信号源频率f取值合适，可先粗测一下，找出中频范围， 然后再仔细读数。
说明本实验内容较多，其中3、7可作为选作内容。
六、实验总结
1、 列表整理测量结果，并把实测的静态工作点、电压放大倍数、输入电阻、输出电阻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RC，RL及静态工作点对放大器电压放大倍数、输入电阻、输出电阻的影响。
3、讨论静态工作点变化对放大器输出波形的影响。
4、分析讨论在调试过程中出现的问题。
七、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β＝100，RB1＝20KΩ，RB2＝60KΩ，RC＝4KΩ，RL＝4KΩ。
估算放大器的静态工作点，电压放大倍数AV，输入电阻Ri和输出电阻RO
2、阅读实验附录中有关放大器干扰和自激振荡消除内容。
3、 能否用直流电压表直接测量晶体管的UBE？ 为什么实验中要采用测UB、UE，再间接算出UBE的方法？
4、怎样测量RB2阻值？
5、当调节偏置电阻RB2，使放大器输出波形出现饱和或截止失真时，晶体管的管压降UCE怎样变化？
6、改变静态工作点对放大器的输入电阻Ri有否影响？改变外接电阻RL对输出电阻RO有否影响？
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？
8、测试中，如果将函数信号发生器、交流毫伏表、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？
篇二:[晶体管共射极单管放大器实验报告]《模拟电路》晶体管共射极单管放大电路
篇三:[晶体管共射极单管放大器实验报告]单管共射放大电路的相关知识
一、晶体管放大电路的概述由三极管组成的放大电路，它的主要作用是将微弱的电信号（电压、电流）放大成为所需要的较强的电信号。根据放大电路输入、输出回路变化信号公共端的晶体管电极，我们把晶体管放大电路分为共射、共基、共集三类。二、单管共射放大电路的组成及元件作用单管共发射极电路（如下图）需要放大的电压信号Ui接在放大电路输入端；放大后的电压Uo，从放大电路的集电极与发射极输出。发射极E是输入信号和输出信号的公共端，组成共发射极放大电路。
三极管V实现电流放大。集电极直流电源UCC :确保三极管工作在放大状态。集电极负载电阻RC :将三极管集电极电流的变化转变为电压变化，以实现电压放大。基极偏置电阻RB :为放大电路提供静态工作点。耦合电容C1和C2 :隔直流通交流。三、单管共射放大电路的工作原理ui直接加在三极管V的基极和发射极之间，引起基极电流iB作相应的变化；通过三极管VT的电流放大作用，VT的集电极电流iC也将变化；iC的变化引起V的集电极和发射极之间的电压uCE变化；uCE中的交流分量uce经过电容C2畅通地传送给负载RL，成为输出交流电压uo,，实现了电压放大作用。四、单管共射放大电路的特性1、输入信号与输出信号反相；2、有电压放大作用；3、有电流放大作用；4、功率增益最高（与共集电极、共基极比较）；5、适用于电压放大与功率放大电路。五、单管共射放大电路的静态工作情况放大电路没有信号输入，即Uin=0时的工作状态称为静态。这时输入端相当于短路，如上图（a）。在直流电源Ucc的作用下，三极管各级电流和极间电压都是直流值，其值称为静态值或静态工作点。静态分析的首要任务是确定放大电路的静态值IB、IC、UCE。放大电路的质量与静态值关系极大。为了分析静态值常需要画出直流通路。因电容C1、C2具有隔离作用，对直流而言相当于开路，如上图（b）。六、单管共射放大电路的动态工作情况放大电路有输入信号（Uin≠0）时的工作状态称为动态，这时放大电路在流量电源UCC和输入交流信号UIN的共同作用下，电路中的电流和电压既有直流分量，又有交流分量（交流信号用小写字母表示）。当交流信号UIN通过电容C1加到三极管的基极和发射极间时， UBE就发生了变化，从而引起基极电路iB的变化。由于iB是输入电压引起的交流iB和直流IBQ叠加而成的。如果IBQ的数值大于iB的幅值，那么iB=iB交流+IBQ就始终是单方向的脉动直流。这样使发射结始终处于正偏，保证放大器工作在放大状态，输出波形不至于失真。
