1、單管放大電路一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 掌握放大電路直流工作點(diǎn)的調(diào)整與測(cè)量方法；2掌握放大電路主要性能指標(biāo)的測(cè)量方法；3了解直流工作點(diǎn)對(duì)放大電路動(dòng)態(tài)特性的影響；4掌握射極負(fù)反饋電阻對(duì)放大電路特性的影響；5了解射極跟隨器的基本特性。二、實(shí)驗(yàn)電路 實(shí)驗(yàn)電路如圖2.1所示。圖中可變電阻RW是為調(diào)節(jié)晶體管靜態(tài)工作點(diǎn)而設(shè)置的。三、實(shí)驗(yàn)原理1.靜態(tài)工作點(diǎn)的估算將基極偏置電路，和用戴維南定理等效成電壓源。開路電壓，內(nèi)阻則 ， 可見，靜態(tài)工作點(diǎn)與電路元件參數(shù)及晶體管均有關(guān)。在實(shí)際工作中，一般是通過改變上偏置電阻RB1（調(diào)節(jié)電位器RW）來調(diào)節(jié)靜態(tài)工作點(diǎn)的。RW調(diào)大，工作點(diǎn)降低（ICQ減?。琑W調(diào)小，工作點(diǎn)升高（ICQ增

2、加）。一般為方便起見，通過間接方法測(cè)量，先測(cè)，。2.放大電路的電壓增益與輸入、輸出電阻 式中晶體管的輸入電阻rberbb（1）VT/IEQ rbb（1）26/ICQ（室溫）。3.放大電路電壓增益的幅頻特性放大電路一般含有電抗元件，使得電路對(duì)不同頻率的信號(hào)具有不同的放大能力，即電壓增益是頻率的函數(shù)。電壓增益的大小與頻率的函數(shù)關(guān)系即是幅頻特性。一般用逐點(diǎn)法進(jìn)行測(cè)量。測(cè)量時(shí)要保持輸入信號(hào)幅度不變，改變信號(hào)的頻率，逐點(diǎn)測(cè)量不同頻率點(diǎn)的電壓增益，以各點(diǎn)數(shù)據(jù)描繪出特性曲線。由曲線確定出放大電路的上、下限截止頻率fH、fL和頻帶寬度BWfHfL。需要注意，測(cè)量放大電路的動(dòng)態(tài)指標(biāo)必須在輸出波形不失真的條件下進(jìn)

3、行，因此輸入信號(hào)不能太大，一般應(yīng)使用示波器監(jiān)視輸出電壓波形。三、預(yù)習(xí)計(jì)算1. 當(dāng)ICQ=1mA時(shí)由實(shí)驗(yàn)原理知計(jì)算結(jié)果如下：IEQ=+1ICQ=1mAIBQ=1ICQ=4.878AUCQ=VCC-ICQRC=8.7VUEQ=IEQRE=11.2=1.2VUCEQ=UCQ-UEQ=8.7-1.2=7.5Vrbe=rbb+1+UTIEQ=650+206261=6.006kUBQ=UEQ+0.7=1.9VVCC-UBQRw+Rb1=IBQ+UBQRb2可以解出Rw=40.78k由此可以計(jì)算出該放大電路的輸入電阻Ri=Rw+Rb1Rb2rbe=4.06k輸出電阻為RoRC=3.3k電壓增益Au=UoUi

4、=-RCRLrbe=-68.392. 當(dāng)ICQ=2mA時(shí)由實(shí)驗(yàn)原理知計(jì)算結(jié)果如下：IEQ=+1ICQ=2mAIBQ=1ICQ=9.76AUCQ=VCC-ICQRC=5.4VUEQ=IEQRE=21.2=2.4VUCEQ=UCQ-UEQ=5.4-2.4=3Vrbe=rbb+1+UTIEQ=650+206262=3.328kUBQ=UEQ+0.7=3.1V利用回路的分壓特性UBQRb2Rw+Rb1+Rb2VCC可以解得Rw=5.12k由此可以計(jì)算出該放大電路的輸入電阻Ri=Rw+Rb1Rb2rbe=2.5k輸出電阻為RoRC=3.3k電壓增益Au=UoUi=-RCRLrbe=-123.43.當(dāng)CE

5、與RE2并聯(lián)時(shí)ICQ=1mA時(shí)，可知Rw=40.78k仍然成立，而此時(shí)：Au=U0Ui=-RCRLrbe1RE1=-8.7Ri=Rw+Rb1Rb2rbe+1RE1=9.91 kRoRC=3.3k四、仿真結(jié)果搭建電路如下：1.靜態(tài)工作點(diǎn)的調(diào)整用參數(shù)掃描找到靜態(tài)時(shí)使ICQ=1mA的電阻Rw=38.9k同時(shí)測(cè)得：UCQ=8.7V UEQ=1.2V UCEQ=UCQ-UEQ=7.5V 如下：用參數(shù)掃描找到靜態(tài)時(shí)使ICQ=2mA的電阻Rw=3.83k 如下圖：同時(shí)測(cè)得：UCQ=5.4V UEQ=2.4V UCEQ=UCQ-UEQ=3V 如下：總結(jié)數(shù)據(jù)如下：ICQRw/kUCQ/VUEQ/VUCEQ/V1

6、mA38.98.69451.20777.48692mA3.835.4002.4122.98772.工作點(diǎn)對(duì)放大電路動(dòng)態(tài)特性的影響當(dāng)ICQ=1mA時(shí)，電路如下：示波器顯示如下：故放大倍數(shù)Au=-480.5097.069=-68.0測(cè)量輸入電阻時(shí)電路如下：示波器顯示如下：故Ri=5.5817.070-5.581=3.75 k 測(cè)量輸出電阻。當(dāng)負(fù)載電阻接入時(shí)電路如下：示波器顯示如下：當(dāng)負(fù)載電阻不接入時(shí)，電路如下：示波器顯示如下：故輸出電阻R0=U0U0-1RL=774.155480.642-1*5.1 k=3.114 k當(dāng)ICQ=2mA時(shí)，電路如下：示波器顯示如下：故放大倍數(shù)Au=-884.2767

7、.070=-125.1測(cè)量輸入電阻時(shí)電路如下：示波器顯示如下：故Ri=4.7937.068-4.793=2.11 k 測(cè)量輸出電阻。當(dāng)負(fù)載電阻接入時(shí)電路如下：示波器結(jié)果如下：當(dāng)負(fù)載電阻不接入時(shí)，電路如下：示波器顯示如下：故輸出電阻R0=U0U0-1RL=1393884.2-1*5.1 k=2.935 k綜上結(jié)果如下（表中電壓均為最大值）：電壓增益輸入電阻輸出電阻ICQUi/mVUo/mVAuUi1/mVUi2/mVRi/kUo1/mVUo2/mVRo/k1mA7.069480.509-68.05.5917.0703.75774.155490.6423.1142mA7.070884.276-12

8、5.14.7937.0682.114.7937.0682.113.幅頻特性由于隔直電容比較小，此處近似認(rèn)為輸入電壓的幅值變化不大，仿真輸出曲線與數(shù)據(jù)見附圖，整理如下：ICQ=1mA時(shí)的幅頻特性曲線ICQ=2mA時(shí)的幅頻特性曲線數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)如下表：ICQAuAu/2fL/Hzfh/HzBW/Hz1mA-73.3-51.83130.181.181.12mA-138.05-97.60248.0172.8872.88五、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與數(shù)據(jù)記錄1.利用學(xué)習(xí)機(jī)上的晶體管輸出特性測(cè)出三極管的放大倍數(shù)= 205 2. 調(diào)節(jié)Rw，使ICQ=1mA、2mA、，測(cè)量UCEQ的值。ICQRw/kUCEQ/V1mA43.47.

9、472mA5.362.913.ICQ=1mA、2mA情況下，測(cè)量放大電路的動(dòng)態(tài)特性（電壓增益、輸入電阻、輸出電阻）和幅頻特性。動(dòng)態(tài)特性（電壓均為有效值）：電壓增益輸入電阻輸出電阻ICQUi/mVUo/mVAuUi1/mVUi2/mVRi/kUo1/mVUo2/mVRo/k1mA5341-68.24.1054.565553403.232mA51582-116.43.752.859405793.18幅頻特性：ICQAuAu/2fL/Hzfh/MHzBW/Hz1mA68-48.08146.13.333.33M2mA124.4-87.96296.32.2472.247MICQ理論計(jì)算仿真結(jié)果實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)仿

10、真與理論誤差實(shí)驗(yàn)與理論誤差實(shí)驗(yàn)與仿真誤差Rw/k1mA40.838.943.44.657%-11.568%11.568%2mA5.123.835.3625.195%-39.948%39.948%UCEQ/V1mA7.57.48697.470.175%0.226%-0.226%2mA32.98772.910.410%2.601%-2.601%Au1mA68.3968.068.20.570%-0.294%0.294%2mA123.4125.1116.4-1.378%6.954%-6.954%Ri/k1mA4.063.754.567.635%-21.600%21.600%2mA2.552.112.8

11、517.255%-35.071%35.071%Ro/k1mA3.33.1143.235.636%-3.725%3.725%2mA3.32.9353.1811.061%-8.348%8.348%fl/Hz1mA130.1146.112.298%2mA248.01296.319.471%fh/Hz1mA81.1M3.33M-95.894%2mA72.88M2.247M-96.917%4.數(shù)據(jù)匯總與誤差分析由表格可以看出：1.理論計(jì)算、仿真數(shù)據(jù)與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)較為接近，部分?jǐn)?shù)據(jù)與理論值相差較大，主要是理論值對(duì)于晶體管設(shè)定為理想，與實(shí)際元件有所差別。2.比較仿真與實(shí)際實(shí)驗(yàn)的頻率響應(yīng)可以看到下限截止頻率可比，

12、而上限截止頻率差別較大，這應(yīng)該與兩個(gè)因素有關(guān)：第一，實(shí)驗(yàn)中所使用的晶體管不夠理想，級(jí)間電容與仿真軟件中元件差別較大；第二，實(shí)驗(yàn)中使用實(shí)際示波器，而仿真中采用的是理想示波器，示波器的電容對(duì)于上限截止頻率造成影響。但是靜態(tài)電流增加時(shí)，上限截止頻率變小，下限截止頻率增加，頻帶變窄的特性仍然不變。3.整體上看來，理論計(jì)算和仿真實(shí)驗(yàn)可以在一定范圍符合實(shí)際情況，指導(dǎo)實(shí)際實(shí)驗(yàn)?！痉治鰧?shí)驗(yàn)誤差產(chǎn)生的原因】：1.實(shí)驗(yàn)儀器的誤差實(shí)際試驗(yàn)的示波器并不理想，有內(nèi)阻也有電容，測(cè)上限截止頻率時(shí)，會(huì)受到示波器中電容等內(nèi)部元件的影響，并且由于示波器分辨率的問題導(dǎo)致數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確；此外頻率信號(hào)發(fā)生器也會(huì)給電路帶來影響；用數(shù)字萬用表

13、測(cè)電阻以及靜態(tài)工作點(diǎn)時(shí)，也會(huì)帶入儀器誤差。2.實(shí)驗(yàn)元器件的誤差由于實(shí)際晶體管與理想晶體管有一定差別，其工作區(qū)的線性程度也不能完全得到保證，因此導(dǎo)致一定誤差。3. Rw的理論值偏差較大分析若考慮射極電阻的影響，Rw的實(shí)測(cè)值和仿真值都很準(zhǔn)確。 測(cè)量fH時(shí)，即使探頭使用*10檔，所測(cè)結(jié)果與實(shí)際仍有很大差距。示波器輸入電容降低了原電路的上限截止頻率。六、思考題1.若將圖2.1 所示放大電路的直流工作點(diǎn)調(diào)至最佳狀態(tài)（即當(dāng)輸入信號(hào)幅度增大時(shí)，輸出波形同時(shí)出現(xiàn)飽和與截止失真），列表說明RC,RL各參量的單獨(dú)變化（增大或減少）對(duì)輸出信號(hào)動(dòng)態(tài)范圍有何影響。如果輸入信號(hào)幅度增大， 在上述各種情況下輸出信號(hào)波形首先

14、將產(chǎn)生什么性質(zhì)的失真？ 答：列表如下所示：變化輸出動(dòng)態(tài)范圍的影響首先失真RC增大增大飽和失真減小減小截止失真RL增大增大飽和失真減小減小截止失真2.能否用數(shù)字萬用表測(cè)量圖2.1 所示放大電路的增益及幅頻特性，為什么？ 答：不能用數(shù)字萬用表測(cè)量幅頻特性。萬用表的工作頻率范圍較小，不能完全滿足測(cè)量要求。使用萬用表可以在一定范圍內(nèi)測(cè)量增益。但是因?yàn)闊o法估計(jì)萬用表內(nèi)部電容對(duì)于所測(cè)增益點(diǎn)的頻率響應(yīng)，并不能保證萬用表測(cè)量值的準(zhǔn)確性。（即通頻帶較窄，不易找到合適的測(cè)量點(diǎn)）。并且使用數(shù)字萬用表時(shí)測(cè)出的是電壓的有效值，但因無法觀察到波形，故無法判斷波形是否失真，失真時(shí)算出的電壓增益沒有意義。示波器可以克服以上問

15、題，還可以保證較高精度，同時(shí)能顯示相位差等相關(guān)特性，更實(shí)用方便。3、測(cè)量放大電路輸入電阻時(shí)，若串聯(lián)電阻的阻值比其輸入電阻大得多或小得多，對(duì)測(cè)量結(jié)果會(huì)有什么影響？答：若電壓表測(cè)量誤差為+/-0.1，則當(dāng)串聯(lián)電阻的阻值比其輸入電阻大得多或小得多時(shí)，必有一處電壓值會(huì)過小，電壓測(cè)量的相對(duì)誤差0.1/U就會(huì)很大，造成所得輸入電阻的相對(duì)誤差增大。5、一般是改變上偏置電阻Rb1來調(diào)節(jié)工作點(diǎn)，為什么？改變Rb2或Rc可以嗎？為什么？答： Vbb=Vcc*Rb2/（Rb2+Rb1）=Vcc/(Rb1/Rb2+1)所以可以通過調(diào)節(jié)Rb1來調(diào)節(jié)工作點(diǎn)； 從上述公式看來，改變Rb2也是可以的；但改變Rc不可以，調(diào)節(jié)R

16、c只能改變管壓降，改變不了Ic。七、實(shí)驗(yàn)結(jié)論放大電路直流工作點(diǎn)主要參數(shù)包括、，與電路元件參數(shù)、及晶體管的均有關(guān)，在實(shí)際工作中一般通過上偏置電阻來調(diào)節(jié)靜態(tài)工作點(diǎn)。放大電路主要性能參數(shù)中，靜態(tài)參數(shù)主要借助萬用表直接或間接測(cè)量，動(dòng)態(tài)參數(shù)則主要借助示波器測(cè)量。單管放大電路中直流工作點(diǎn)的設(shè)置會(huì)影響動(dòng)態(tài)參數(shù)如電壓增益、輸入電阻、頻帶寬度等。發(fā)射極負(fù)反饋電阻會(huì)對(duì)放大電路的動(dòng)態(tài)特性造成影響，如減小電壓增益，展寬頻帶等，但會(huì)穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)。八、實(shí)驗(yàn)小結(jié)與收獲本次實(shí)驗(yàn)是我做的第一個(gè)完整的電子電路實(shí)驗(yàn)，從開始的預(yù)習(xí)理論計(jì)算到仿真模擬分析，再到時(shí)基搭建電路測(cè)量，在這整個(gè)過程中，我更深入的了解了單管放大電路的工作原理以及每個(gè)變量對(duì)放大電路的影響情況。在本次實(shí)驗(yàn)中我也發(fā)現(xiàn)提前明白實(shí)驗(yàn)測(cè)量原理的必要性，只有清楚自己該做什么了才能在實(shí)驗(yàn)中有條不紊，才能在