参考资料_单管放大电路.docx

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1、晶体管单管共射放大电路一、实验目的：1 .学习电子线路安装、焊接技术。2 .学会放大器静态工作点的测量和调试方法，分析静态工作点对放大器性能的影响。3 .掌握放大器交流参数：电压放大倍数、输入电阻、输出电阻、最大不失真输出电压和频率特性的测试方法。4 .进一步熟悉常用电子仪器及模拟电路设备的使用方法和晶体管B值测试方法。二、实验原理：(-)实验电路图3.1中为单管共射基本放大电路二1 .元件作用：RB基极偏流电阻，提供静态工作点所需基极电流。RB是由R1和RW串联组成，RW是可变电阻，用来调节三极管的静态工作点，R(3K)起保护作用，避免RW调至O端使基极电流过大，损坏晶体管。RS是输入电流取

2、样电阻，输入电流Ii流过Rs,在Rs上形成压降，测量RS两端的电压便可计算出1。RC一集电极直流负载电阻。R1一交流负载电阻。CkC2一耦合电容。(二)理论计算公式：直流参数计算：VCC-Vbeo4Ibq式中：Vbeq0.7VKBICQ【EQ=IBQPVCC-IcqRc交流参数计算：式中：*bb的默认值可取300RI=RCR1,一26(mV)rbcSSrbb+P)I/a：%Q(mA)rbcRiAVS=*AyRs+%Ri=Rb/rbeRORC（）放大电路参数测试方法由于半导体元件的参数具有一定的离散性，即便是同一型号的元件，其参数往往也有较大差异。设计和制作电路前，必须对使用的元器件参数有全面深

3、入的了解。有些参数可以通过查阅元器件手册获得；而有些参数，如晶体管的各项有关参数（最重要的是。值），常常需要通过测试获取，为电路设计提供依据。另一方面，即便是经过精心设计和安装的放大电路，在制作完成后，也必须对静态工作点和一些交流参数进行测试和调节，才能使电路工作在最佳状态。一个优质的电子电路必定是理论设计和实验调试相结合的产物。因此，我们不但要学习电子电路的分析和设计方法，还应认真学习电子调节和测试的方法。1 .放大器静态工作点的调试和测量：晶体管的静态工作点对放大电路能否正常工作起着重要的作用。对安装好的晶体管放大电路必须进行静态工作点的测量和调试。静态工作点的测量：晶体管的静态工作点是指

4、VBEq、Ibq、Vceq.Icq四个参数的值。这四个参数都是直流量，所以应该使用万用电表的直流电压和直流电流档进行测量，测量时，应该保持电路工作在“静态”，即输入电压Vi=0。要使Vi=O,对于阻容耦合电路，由于存在输入隔直电容，所以信号源的内阻不会影响放大器的静态工作点，只要将测试用的信号发生器与待测放大器的输入端断开，即可使Vi=O;但是输入端开路很可能引入干扰信号，所以最好不要断开信号发生器，而是将信号发生器的“输出幅度”旋钮调节至“0”的位置，使Vi=0。对于直接耦合放大电路，由于信号源的内阻直接影响待测放大器的静态工作点，所以在测量静态工作点时必须将信号发生器连接在电路中，而将输出

5、幅度调节至0。前，需知道Rb、RC的值）：在实验中，为了不破坏电路的真实工作状态，在测量电路的电流时，尽量不采用断开测点串入电流表的方式来测量，而是通过测量有关电压，然后换算出电流。在本实验中，只要测出Vbq、Vcq、VCC电压值，便可计算出Vbeq、Vceq、Icq、Mq。计算公式如下（计算=VBQ；VCEQ=VCQVCC-VeQRCVCC-Vbqbq=f-式中：Rb=Ri+RW为减小测量误差，应选用内阻较高的直流电压表。（500型万用表的直流电压档内阻为20K/V,数字万用表直流电压档的内阻为IOMQ）静态工作点的调节方法：静态工作点的设置是否合适，对放大器的性能有很大的影响。静态工作点对

6、放大器的“最大不失真输出幅值”和电压放大倍数有直接影响。当输入信号较大时，如果静态工作点设置过低，就容易产生截止失真（NPN管的输出波形为顶部失真。见图3.2（a）;如果静态工作点设置较高，就容易出现饱和失真（NPN管的输出波形为底部失真。见图3.2（b）。当静态工作点设置在交流负载线的中点时，如果出现失真，将是一种上下半周同时削峰的失真（见图3.2（c）o这时放大器有最大的不失真输出幅值。图3.2静态工作点与输出波形的关系因此，当放大器需要处理大信号时，应将静态工作点设置在交流负载线的中点；对于前置放大器，由于处理的信号幅度较小，不容易出现截幅现象，而应着重考虑放大器的噪声、增益、输入阻抗、

7、稳定性等方面，所以一般设置静态工作点在交流负载线中点以下偏低位置。调节静态工作点一般通过改变RB的阻值来进行。若减小RB的阻值，可使ICQ增大，VCEQ减小；增大RB则作用相反。调节工作点前，应先用图解法根据交流负载线确定最佳工作点的值（Icq、Vceq）,然后给待测放大器加电后，用万用表测量Vceq,调节RB，使VCEQ达到设计值。必要时，需要在放大器输入端输入一定幅度的正弦信号，用示波器观察输出波形，并调节Rb，使输出信号的失真最小。实验中，为调节静态工作点方便，RB采用了可变电阻RW（当然，如果改变VCC和其它元件的数值也会影响静态工作点，但都不如调节RB方便）。实际应用电路中在Q点调节

8、好后，将RW换为阻值相同的固定电阻。2 .放大器动态指标测试：本次实验中要测试的动态指标如下：电压放大倍数Av、输入电阻Ri、输出电阻R。、最大不失真输出幅值和通频带fbw,实用放大电路常常还要测试谐波失真系数、噪声系数、灵敏度、最大不失真输出功率、电源效率等参数。这些参数也很重要，但限于实验课时限制，本次实验不进行测试。电压放大倍数AV的测量：首先调节放大器静态工作点至规定值。用低频信号发生器（XD22型）输出IKHZ正弦波信号VS,用屏蔽线将正弦波信号接至放大器的输入端（线路图中的A点和地之间，注意将屏蔽线的外层屏蔽网接地）。调节信号发生器输出幅度为规定值，用示波器（XJ4241型）观察输

9、出电压Vo的波形，注意输出不应产生失真。如果存在失真，应再次检查静态工作点和电路元件的数值，这些方面都正确的话，应减小输入信号的幅值。图3.3晶体管单管共射放大电路交流参数测试用电子管亳伏表（GB-9型）测量Vs、Vi、Vo,由下式计算：图中Vi、V。以电子管亳伏表测得，用示波器观察输出波形在不失真情况下测量。输入电阻Ri的测量：根据输入电阻的公式可知：由于输入电流Ii的直接测量比较困难（直接在输入端串入电流表测量Ii将对放大器引入较大的干扰信号），所以在测量Ii时，采用了间接测量的方法。在电路输入端串入采样电阻Rs,用电子管毫伏计测量RS两端的电压VS和Vi,由RS上的电压降便可换算出输入电

10、流Iio公式如下：根据Vi和Ii便可计算出Ri。输出电阻Ro的测量：根据输出电阻的公式可知：式中：V。，一负载电阻R1开路时的输出电压（将图3.1中的C、D开路）V0一带负载输出电压，连接R1后测得。然后按公式计算Roo在上述测量过程中注意保持输入电压Vi的频率和幅值不变。最大不失真输出幅值的测量：（最大动态范围）放大器的静态工作点确定之后，其“最大不失真输出幅值”就确定了，但由于Q点不一定是在交流负载线的中点，所以不一定是该电路能够达到的最大值。测试“最大不失真输出幅度”的电路接线同AV的测试电路相同。在测量过程中，将输入信号VS的幅值由小逐渐增大，并注意观测Vo的波形，当波形刚开始出现失真

11、时，这时的输出电压VO的幅度就是该电路对应当前工作点的“最大不失真输出幅度”。记录该波形和幅值，并注意首先出现的是“截止失真”还是“饱和失真”，可分析出静态工作点是偏低（首先出现截止失真）还是偏高（首先出现饱和失真）。参看图3.2的失真波形。为使电路能达到最大的不失真输出幅度，应该将静态工作点调节到交流负载线的中点。为此，应根据当前工作点情况，将Q点适当调高（Q点偏低时）或调低（Q点偏高时）。同时，逐步增大输入信号的幅度，用示波器监视输出波形，每当波形出现失真时，就根据失真情况微调RW,改变静态工作点，使失真消除。当波形上下半周同时出现削峰现象时，说明静态工作点已调节在交流负载线的中点上，用示

12、波器测量最大不失真输出电压的幅值Vop.p,或用电子管毫伏表测量最大不失真输出电压的有效值VoM球。两者之间的关系为：VOP-P=2VVom有效。放大器频率特性的测量放大器频率特性反映了放大器对不同频率输入信号的放大能力。放大器的频率特性用频率特性曲线来表示。频率特性曲线直观的反映出电压放大倍数AV、附加相移与输入信号的频率f之间的关系。单管阻容耦合放大器的频率特性曲线如图3.4所示。AVm为中频（信号频率fo=1KHz）电压放大倍数。当输入信号频率的变化时，电压放大倍数下降3dB（为中频放大倍数的Vr-0.707倍）时对应的频率分别称为下限截止频率和（九）和上限截止频率（fn）,并定义通频带

13、fbw为：fbw=fH-ft由于放大器的AV不能直接测得,而是测出Vi和V。之后根据公式：Av=.计算而得，Vi所以一般采用如下方法测量放大器的上、下限截止频率：固定信号发生器的输出Vi的幅值不变，改变其输出频率，这时VO的变化即代表了AV的变化。先将信号发生器的频率设为IKHz,用示波器观察放大电路的输出波形不失真，测量这时示波器显示的输出幅值VomP或用毫伏表测量放大电路的输出有效值Vom,在保证输出信号不失真的前提下，可微调信号发生器的输出幅度，使放大器的输出电压易于读数（指针指示某整数值）。然后保持信号发生器的输出幅值不变，逐渐改变信号发生器的输出频率，记录对应该频率点的放大器输出电压

14、V。，当信号频率较低或较高时，VO将下降。这时应减小每次的频率变化增量，仔细寻找使VO=O.707Vom时的频率值f，该频率值就是九或fHo为减少测量所用的时间，在中频段，因放大电路的输出电压有较宽的一段基本不变，所以调节频率可适当粗一些，而在放大器输出电压发生变化时，应多测几点，以保证测量的准确性。测试时，必须保证输入信号的幅值不变，只改变频率。所以应使用双踪示波器同时监视Ui和U。，当改变输入信号频率时，如果幅值有所改变，应调整信号发生器的输出幅值旋钮使Ui幅值与初始值相同。干扰和自激振荡的消除：参看附录。三、实验内容：实验电路如图3.1所示。先画出装配图，然后焊接电路。电路焊接好后，经检

15、查无误，将实验电路与各电子仪器正确连接，再次检查无误后（特别要注意稳压电源的输出电压和极性、万用电表的量程），向下进行通电调试。为防止干扰，信号发生器、示波器、毫伏表的屏蔽线外层屏蔽网和稳压电源的负极应接在公共地线上。（一）焊接电路1 .用数字万用表的HFE档或晶体管图示仪JT-I测量实验中使用的晶体管T的电流放大系数B,作为分析计算的依据。2 .根据原理图在纸上画出电路装配图。在画装配图时，要注意以下几点：注意晶体管的管脚位置，E、B、C的方向。画装配图时要考虑元件的实际大小尺寸。装配图上安排元件位置时最好遵照原理图的信号流向，要注意输入回路应尽量远离输出回路，避免输出信号反馈到输入端，引起放大器不能正常工作。 要有一根公用地线，作为输入、输出的公共端和元件的接地端的接地线。在实际应用电路中，公共地线通常使用较粗的裸铜线。 对于初学者，可根据原理图的元件位置来布置电路板元件位置，便于理解工作原理和调试检查。实际应用电路中，要根据具体条件充分考虑散热、避免电磁干扰、避免有害反馈等因素，元件安排要整齐美观，并尽量缩小电路板面积。3.根据电路装配图，在实验电路板上焊接电路。焊接电路时，要注意以下几点：使用的电烙铁功率要合适，功率太大容易烫坏元件；功率太小焊接困难，