3.2单管交流电压放大电路

3.2 单管交流电压放大电路

一、实验目的

1. 学习调整并测试单级放大电路的静态工作点的方法。

2. 学习测试单级放大电路的电压放大倍数、输入电阻和输出电阻的方法。 3. 研究集电极电阻RC和负载电阻RL对电压放大倍数的影响。 4. 学习放大器频率特性的测量方法。 5. 进一步熟悉几种常用仪器的使用方法。

二、设计与仿真

1.在EWB中创建如图3.2-1所示电路，仿真测量基本共射放大电路的各静态值：UCE、UBE、URC、IB、IC、RB ，其中RB值可直接算出，也可用万用表测量。所得结果填入表3.2-1中。图中三极管的电流放大系数为β=100。

图3.2-1 测量静态工作点的仿真电路

2. 在EWB中创建如图3.2-2所示电路，仿真分析RC和RL对放大倍数的影响。RC分别取

3kΩ和1.2kΩ；RL分别取3kΩ和∞（开路）。由信号发生器提供1000HZ，15mV以内的正弦交流信号US，得到相应的Ui、U0值，填入表3.2-2中。

表3.2-2

R、R不同取值时输入与输出电压

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图3.2-2 测量动态参数的仿真电路

3. 改变RB值，用示波器观测输入输出电压波形，RB增加u0将出现何种失真？RB减小u0将出现何种失真？

三、实验原理

本实验采用图3.2-3最简单的基本共射放大电路和图3.2-4 所示的分压式偏置电路（选做）。图3.2-3所示电路当RB合适时能够满足发射结正偏，集电结反偏的条件，可以使得电路处于正常放大状态，调节RB（即调节电位器W1）可以改变电路的静态工作点值。RB增大则IB减少，静态工作点沿直流负载线下移，直至进入截止区；反之进入饱和区，RB一经选定，静态工作点也随之确定。有关静态工作点估算公式如下：

IB=

UC-U

RB

BE

ri=

IC=βIB=

U

RC

RC

UCE=UC-ICRC

放大器的输入电阻

输出电阻

UiU

s

-Ui

Rs

r0=(

UOOUOL

-1)RL

式中UOO为负载开路时的电压，UOL为带负载时的电压。 放大倍数

Au=

UU

Oi

， Aus=

UOUS

=

RiRi+Rs

Au（考虑信号源内阻RS的放大倍数）。

图3.2-3 共发射极放大电路原理图 图3.2-4 分压式偏置电路原理图

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四、实验仪器设备

1. 2. 3. 4.

DMS综合实验箱 6502型双踪示波器

XD22PS型低频信号发生器 数字万用表

5. 直流微安表

五、实验内容与步骤

1. 静态工作点的调整与测试

按图3.2-3接好线路，输入端短路，并且注意留出测量电流IB、IC的位置（参见图3.2-1仿真图）。接通电源，用万用表测量UCE值，同时调整电位器W1使UCE ≈ 5 ~ 6V，按经验此时静态工作点合适，这时保持W1不变，视为静态工作点确定完毕。

用万用表直流电压档测量UCE、UBE、URC；用微安表（毫安表）测量IB、IC；用万用表2MΩ电阻档测量RB(测量时断开电源UCC)，将测量值填入表3.2-3中。

2. 研究集电极电阻RC和负载电阻RL对放大倍数的影响

保持表3.2-3中的值不变，令低频信号发生器输出15mv（用万用表交流电压挡测量），f =1000HZ

的正弦波信号，作为Us加入电路中，并测量出相应的Ui值。

用双踪示波器观察输入和输出波形，若输出波形无失真，则实验继续进行，若波形出现失真则返回步骤1重新确定静态工作点。

在不失真的情况下，用万用表分别测量RC=1.2K和3K，RL=3K和断开四种情况下的U0值，填入表3.2-4中并计算出AU和AUS。其中。

表3.2-4

R、R不同取值时输入与输出电压 （表中A=U/U，A=U/U）

3.测量放大器的输入和输出电阻

在表3.2-4中取RC=3KΩ的两组数据，填入表3.2-5中并计算出ri和r0。其中UOO为RL=∞时的输出值，而UOL为RL=3KΩ时的输出值。（实测ri

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=

UiU

s

-Ui

Rs

，r0

=(

UOOUOL

-1)RL

）

表3.2-5 输入、输出电阻的计算

1）保持Ui不变，调节W1使RB增加，用示波器观察输出电压U0的波形，判断出现何种失真。 2）保持Ui不变，调节W1使RB减小，用示波器观察输出电压U0的波形，判断出现何种失真。 5.测量放大器的频率特性

令负载RL开路， 改变输入信号的频率，保持输入信号Us =15mV不变（因低频信号发生器的输出电压Us随频率变化稍有改变，应随时调整Us），然后分别测量不同频率时的输出电压Uo值，填入表3.2-6中。

表3.2-6 频率特性的测量

6. 分压式偏置电路的测量内容同上。

六、注意事项

1. 正确连接电路，经指导教师检查允许后方可接通电源。 2. 微安表内阻较大，测完静态工作点后应及时去掉微安表。

3. 微安表和毫安表的测量端是表笔形式，切记插到电路中的正确位置，以免损坏仪表。

七、实验预习要求

1. 课前认真预习本实验的所有内容，清楚实验目的与实验原理，画出实验数据表格。

2. 整理出静态工作点IB、IC、UCE估算公式和动态参数AU、ri、ro的理论及与实测计算公式，写入预习报告。

3. 预先计算好理论AU填入表3.2- 4中；计算出理论上ri、ro填入表3.2-5中。 4. 在EWB上创建图3.2-1和图3.2-2，将仿真结果填入表3.2-1和表3.2-2中。 5*. 弄清什么是通频带，怎样求出上下限截止频率。.

八、实验报告要求

1. 整理好实验数据表格，将各有关计算项目填入表中。 2. 解答下列问题

1）根据实测出的β值和RB值估算出IB、IC、UCE，与实测值进行比较，分析产生误差的原因。

2）将理论上的AU、ri、ro之值与实测值进行比较，分析产生误差的原因。

3）静态工作点对波形失真有无影响？当RB减小时，波形可能出现何种失真？定性画出该波形。 4）结合表3.2- 4分析RL和RC对放大倍数有什么影响？

5*）绘制频率特性曲线，求出通频带的上下限截止频率。

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