1、模擬電路單元及系統(tǒng)實(shí)驗(yàn) 華南理工大學(xué) 呂念玲 主編 甘偉明 劉鳳軍 參編及課件制作 機(jī)械工業(yè)出版社 出版本實(shí)驗(yàn)要掌握的知識(shí)點(diǎn)：掌握放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)（ICQ、VCEQ）的調(diào)整與測(cè)量方法；了解靜態(tài)工作點(diǎn)的選擇對(duì)輸出波形的影響；掌握放大電路動(dòng)態(tài)特性（ AV、Ri、Ro、通頻帶 ）的測(cè)量以及靜態(tài)工作點(diǎn)對(duì)上述指標(biāo)的影響； 共射極放大電路用于對(duì)小信號(hào)的放大處理，通過控制三極管的b極電流，從而改變c極電流的大小，得到與輸入信號(hào)相位相反、幅度放大的輸出信號(hào)。 值得注意的是：三極管的電流雖由輸入信號(hào)控制，但電路消耗的總功率是由直流電源轉(zhuǎn)化而來的。術(shù)語定義靜態(tài)工作點(diǎn)靜態(tài)工作點(diǎn)與截止失真、飽和失真的關(guān)系A(chǔ)V、Ri

2、、Ro、通頻帶實(shí)驗(yàn)電路板結(jié)構(gòu) 第二級(jí)電路第二級(jí)電路RP調(diào)整電位器RP（即Rb1）,可改變ICQ。且RP變化方向與ICQ相反11置1:接通R1有vs-vi=v（1k）K1置:斷開R1 有vs=vi2置ON： 置OFF：接通負(fù)載RL 斷開負(fù)載RL測(cè)得vo L 測(cè)得vO隔直電容100電阻未接入隔直電容旁路電容，使1k射極電阻交流短路，降低Av，不影響靜態(tài)工作點(diǎn)實(shí)驗(yàn)測(cè)量框圖直流穩(wěn)壓電源函數(shù)發(fā)生器示波器單放實(shí)驗(yàn)板交流毫伏表交流輸入交流輸出注意：6V直流電源在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中保持不變vsvo 6V（恒定）實(shí)驗(yàn)電路板與儀器連接圖電 源信號(hào)發(fā)生器示波器毫伏表6V6VViVoVs 1.RP調(diào)至最大或最小位置時(shí)靜態(tài)

3、工作點(diǎn)ICQ和VCEQ的測(cè)量。2.RP 旋到最大或最小 1.令Vi=0，即不接信號(hào)發(fā)生器ceVCEQ3.測(cè) RC上的電壓求ICQVRC6V如何判斷RP順時(shí)針還是逆時(shí)針調(diào)整是增大？具體操作方法表格一：靜態(tài)工作點(diǎn)的測(cè)量。 4.用萬用表接三極管C、E兩極測(cè)VCEQ表格一：靜態(tài)工作點(diǎn)改變對(duì)輸出波形的影響 2.RP調(diào)至最大、最小位置時(shí)對(duì)輸出波形影響的調(diào)整。ViVo6V2. 從10mVpp逐漸增大Vi具體操作步驟輸出波形上半波大,下半波小的不對(duì)稱現(xiàn)象,這是由于晶體管的非線性失真引起。為了便于觀察，建議把示波器的T/DIV旋鈕置于1ms位置，高度調(diào)至示波器熒光屏的格。5. 用示波器測(cè)出VOPP的值?；騌P調(diào)

4、至最大時(shí)上削波RP調(diào)至最小時(shí)上削波4. 用毫伏表測(cè)出Vi的值。3. 直至輸出波形剛出現(xiàn)上或下削波6V固定不變1.送出1kHz正弦波表格二：用實(shí)驗(yàn)手段和理論方法計(jì)算Av 、 Ri 、 Ro并觀察靜態(tài)工作點(diǎn)對(duì)上述指標(biāo)的影響1.按要求設(shè)置相應(yīng)的ICQ，定下了靜態(tài)工作點(diǎn)再接入動(dòng)態(tài)信號(hào)；2.表格二的實(shí)驗(yàn)中，始終將開關(guān)K1置“1”（即串入R1），調(diào)整vs使vi處的信號(hào)為f=1kHz，Vi=10mV（有效值）的正弦信號(hào)（注意，此時(shí)VS-Vi=V(1k)）；3.保持Vi=10mV（有效值），用毫伏表分別測(cè)量Vs、Vo和VoL的值；4.利用課本P5的串聯(lián)電阻法以及P6的換算法計(jì)算出Av 、 Ri 、 Ro的實(shí)驗(yàn)

5、值；5.使用P72的公式4-44-8，計(jì)算出Av 、 Ri 、 Ro的理論值并與步驟4中的比較。提示：(1) 計(jì)算時(shí)，三極管取150，rbb取300歐姆。 (2) ICQ=0.5mA的VO的測(cè)量值一般在500mV600mV之間, VOL的測(cè)量值一般在 300mV400mV之間。 (3)當(dāng)測(cè)量值與理論值不相符時(shí)，要及時(shí)檢查電路是否有故障，如：電路是否實(shí) 現(xiàn)放大作用、連接線極性是否正確、測(cè)量?jī)x器出錯(cuò)還是信號(hào)傳輸過程出錯(cuò)、 測(cè)量方法和儀器選擇是否正確。具體操作步驟1.開關(guān)K1往上打（即串入R1）2.毫伏表CH1通道接源信號(hào) 端（VS）ViVs3.毫伏表CH2通道接電阻Rb1兩端（Vi）4. 調(diào)整信號(hào)

6、發(fā)生器輸出電壓5.使Vi=10mV（有效值）6.則CH1通道的讀數(shù)為Vs表格二：用實(shí)驗(yàn)手段和理論方法計(jì)算Av 、 Ri 、 Ro并觀察靜態(tài)工作點(diǎn)對(duì)上述指標(biāo)的影響表格三：幅頻特性曲線的描繪 f (Hz)Av 因信號(hào)采樣頻率范圍較寬，作圖時(shí)，采用頻率的對(duì)數(shù)值(Lgf )為橫坐標(biāo)與Av為縱坐標(biāo)并描點(diǎn)所得, 橫坐標(biāo)只是用對(duì)數(shù)間隔標(biāo)注，坐標(biāo)標(biāo)記仍是頻率f ,而不是用頻率的對(duì)數(shù)(Lgf )表示。注意: 必須用方格紙畫圖10307050100 101k01000k100k10k 20 50AV -（f ） 曲線90頻率特性：放大電路對(duì)不同頻率的正弦信號(hào)的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)放大電路的頻率特性可用電壓增益Av對(duì)信號(hào)頻率的

7、關(guān)系式表示，如下圖：表格三：幅頻特性曲線和通頻帶的測(cè)量 f (Hz) 20 50 100 200 500 1k2kVOL(mv) f (Hz) 5k 10k 20k 50k 100k150k200kVOL(mv)1.將開關(guān)K1置“2”（即不接入R1），而K2置“ON”（接入負(fù)載）。2.令I(lǐng)CQ=0.5mA3.使輸入信號(hào)為f=1kHz，10mV（有效值）的正弦波，4.按照2-5-10的變化規(guī)律逐漸改變頻率，測(cè)出不同頻率點(diǎn)下的VoL值。注意當(dāng)f 改變時(shí)，保持 Vi 不變。對(duì)數(shù)坐標(biāo)的應(yīng)用:繪制頻率特性曲線 在繪制頻率特性曲線時(shí),頻率軸坐標(biāo)若使用均勻刻度表示,而頻率范圍往往很寬,因此頻率軸應(yīng)采用對(duì)數(shù)坐

8、標(biāo)。頻率軸引入對(duì)數(shù)標(biāo)尺刻度,它能使低頻段展寬而高頻段壓縮,只有這樣,才能在很寬的頻率范圍內(nèi)將頻率特性的特點(diǎn)清晰地反映出來,否則低頻部分將被壓縮,難以將低頻段內(nèi)曲線細(xì)微的變化反映出來,如下圖所示。取對(duì)數(shù)標(biāo)尺后,其刻度是對(duì)數(shù)的,并非等分的,但它的整刻度(log)是等分的。應(yīng)當(dāng)注意,對(duì)數(shù)坐標(biāo)是將坐標(biāo)軸按對(duì)數(shù)規(guī)律進(jìn)行刻度,并不是對(duì)頻率取對(duì)數(shù)。所用坐標(biāo)系被稱為半對(duì)數(shù)坐標(biāo)系(x軸為對(duì)數(shù)刻度,y軸為均勻刻度)。 對(duì)橫坐標(biāo)的取值取對(duì)數(shù)，得： Lg20=1. 3, Lg50=1.69，Lg100=2.0 Lg200=2.3 ，Lg500=2.69 其結(jié)果幾乎以等間隔分布，因此，橫坐標(biāo)用對(duì)數(shù)標(biāo)注顯得更為方便，如圖

9、：靜態(tài)工作點(diǎn)：保持接通直流電源，輸入信號(hào)為零（輸入端懸空）的條件下， ICQ、 VCEQ和VBEQ的值，即直流環(huán)境下的三極管電流電壓值。靜態(tài)工作點(diǎn)的意義： 1.與放大電路直流功耗有關(guān)； 2. ICQ的選擇直接影響以下參數(shù)的數(shù)值： AV、r、Ri 3.ICQ與Q點(diǎn)的位置相關(guān)，Q點(diǎn)位置可用于判斷輸出波形的失真類型（截止或飽和）ICQ=VRC/RCICQVBQVCEQ靜態(tài)工作點(diǎn)的設(shè)置 調(diào)整Rb1可改變ICQ的大小，從而改變VCEQ的大小靜態(tài)工作點(diǎn)的測(cè)量：1.VCEQ和VBEQ用數(shù)字 萬用表直接測(cè)量2.ICQ用間接法測(cè)量， ICQ=VRC/RCBACK靜態(tài)工作點(diǎn)對(duì)動(dòng)態(tài)范圍的影響 為了使放大電路不失真地

10、放大信號(hào),靜態(tài)工作點(diǎn)設(shè)置要合適，Q點(diǎn)應(yīng)設(shè)置在交流負(fù)載線的中間附近,如圖所示的Q1點(diǎn)。靜態(tài)工作點(diǎn)Q選擇過高或過低,都會(huì)出現(xiàn)失真: （1）截止失真是由于靜態(tài)工作點(diǎn)的電流取得太小而引起的,此時(shí)集電極電壓很大。如圖中Q2點(diǎn)所示。 （2）飽和失真是由于靜態(tài)工作點(diǎn)電流取得太大而引起的，此時(shí)集電極電壓很小。如圖中Q3點(diǎn)所示。 用示波器觀測(cè)輸出電壓的截止失真和飽和失真的波形，對(duì)NPN型管來說，前者為vo的正半周失真，后者為vo的負(fù)半周失真。Q點(diǎn)對(duì)輸出波形的影響輸出交流信號(hào)vo是疊加在靜態(tài)電壓VCEQ之上，隨著vi的增大，vo進(jìn)入削波狀態(tài)VCE1ICQ1BACKAV、Ri、Ro、通頻帶的定義AV：電路放大倍數(shù)，

11、通過測(cè)量VOL、Vi由VOL/Vi算出通頻帶：放大電路對(duì)處于該頻率范圍內(nèi)的輸入信 號(hào)放大倍數(shù)基本一致。 10307050100 101k0100k10k900.707AvAvfL fHAv最大值的0.707倍，對(duì)應(yīng)的兩個(gè)頻率點(diǎn)fh、fl分別為通頻帶的上限、下限截止頻率通頻帶的意義： 頻帶越寬，則放大電路對(duì)不同頻率的信號(hào)適應(yīng)能力越強(qiáng) 頻帶越窄，則放大電路對(duì)頻帶中心頻率的選擇能力越強(qiáng)Ri：電路輸入電阻，電路輸入端與地之間的等效 電阻；理論計(jì)算值：Ri=Rb1/Rb2/rbe實(shí)驗(yàn)測(cè)量： 對(duì)照?qǐng)D一、二可得，圖一中R1與圖二的Rs對(duì)應(yīng)，圖二中Ri則為圖一放大電路vi端與地之間往右的等效輸入電阻。 實(shí)則R

12、s與Ri為串聯(lián)關(guān)系，共同對(duì)信號(hào)發(fā)生器輸出電壓Vs進(jìn)行分壓，利用下式可算得Ri的大小。圖一圖二 Ri/Rs=vi/（vs-vi）, vi、vs均用毫伏表測(cè)量輸入電阻的意義： 輸入電阻越大，則驅(qū)動(dòng)放大電路所需的電流越小，且放大電路的輸入電壓Vi越接近信號(hào)源電壓VsRiRO：電路輸出電阻，電路輸出端與地之間往左看 的等效電阻；理論計(jì)算值：Ro=Rc實(shí)驗(yàn)測(cè)量： 對(duì)照?qǐng)D一、二可得，圖一中RL與圖二的RL對(duì)應(yīng)，圖二中Ro則為圖一放大電路vo端與地之間往左的等效輸出電阻。 實(shí)則RL與Ro為串聯(lián)關(guān)系，共同對(duì)放大電路輸出電壓Vs進(jìn)行分壓，利用下式可算得Ro的大小。 圖一圖二其中，Vo與VoL用毫伏表測(cè)量輸出電阻的意義： Ro越大，則RL的全范圍變化對(duì)輸出電流的影響較小，即穩(wěn)定輸出電流能力越強(qiáng) Ro越小，則RL的全范圍變化對(duì)輸出電壓的影響較小，即穩(wěn)定輸出電壓能力越強(qiáng)BACKRo實(shí)驗(yàn)原理圖實(shí)驗(yàn)電路圖名詞說明ICQ=VRC/RCvs ：信號(hào)源電壓（s=source）vi ：放大電路輸入電壓Vo ：放大電路空載時(shí)輸出電壓voL ：放大電路有載輸出電壓(L=load)ICQVBQVCEQICQ用間接測(cè)量法測(cè)量VCEQ直接測(cè)量即可測(cè)量?jī)x器：數(shù)字萬用表計(jì)算公式靜態(tài)：VBQ=VCCRb2/(Rb1+Rb2)IEQ=(VBQ-VBEQ)/