极管共射极放大电路

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三极管共射极放大电路 一、实验目的学习共射放大电路的设计方法与调试技术；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；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；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；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。 在电路中静态工作点为：动态参数：电压放大倍数其中：二、相关知识 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）同轴连接器信号参考屏蔽线信号输入 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、实验内容静态工作点的调整和测量RL＝∞及RL＝2K时，电压放大倍数的测量最大不失真输出电压Vomax（有效值）输入电阻和输出电阻的测量放大电路上限频率fH、下限频率fL的测量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。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。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。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。要充分考虑到万用表直流电压档内阻对被测电路的影响。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。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。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。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。测试条件实测值（有效值）理论值Vs（mV）Vi（mV）V’o或Vo（V）Vomax（V）AuAuRL=∞RL=2KΩ表：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输入电阻测量原理方框图（放大电路的工作电源未表示）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。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图放大电路输出电阻的测量(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，则也可采用半压法测输出电阻。 3.输入电阻和输出电阻的测量输出电阻测量原理方框图（放大电路的工作电源未表示）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。 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） 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 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。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。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？在测试Au、Ri和Ro时，怎样选择输入信号Vi的大小和频率？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？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。试分析电路中的Re、Ce起什么作用？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、实验报告要求实验目的、实验器材、实验电路及主要内容。EDA电路图与仿真波形。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。整理实验数据（列表或作图表示），并与理论计算值相比较。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。记录最大不失真输出电压幅度。简述实验体会及收获。