实验5--单管交流放大电路
单管交流放大电路
一.实验目的
1.掌握单管放大器静态工作点的调整及电压放大倍数的测量方法。
2.研究静态工作点和负载电阻对电压放大倍数的影响,进一步理解静态工作点对放大器工作的意义。
3.观察放大器输出波形的非线性失真。
4.熟悉低频信号发生器、示波器及晶体管毫伏表的使用方法。
二.电路原理简述
单管放大器是放大器中最基本的一类,本实验采用固定偏置式放大电路,如图2-1所示。其中RB1=100KΩ,RC1=2KΩ,RL1=100Ω,RW1=1MΩ,RW3=2.2kΩ,C1=C2=10μF/15V,T1为9013(β=160-200)。
图2-1 为保证放大器正常工作,即不失真地放大信号,首先必须适当取代静态工作点。工作点太高将使输出信号产生饱和失真;太低则产生截止失真,因而工作点的选取,直接影响在不失真前提下的输出电压的大小,也就影响电压放大倍数(Av=V0/Vi)的大小。当晶体管和电源电压Vcc=12V选定之后,电压放大倍数还与集电极总负载电阻RL’(RL’=Rc//RL)有关,改变Rc或RL,则电压放大倍数将改变。
在晶体管、电源电压Vcc及电路其他参数(如Rc等)确定之后,静态工作点主要取决于IB的选择。因此,调整工作点主要是调节偏置电阻的数值(本实验通过调节Rw1电位器来实现),进而可以观察工作点对输出电压波形的影响。
三.实验设备
名称 数量 型号
1. 直流稳压电源 1台 0~30V可调
2. 低频信号发生器 1台 3. 示波器 1台 4. 晶体管毫伏表 1只 5. 万用电表 1只
6. 电阻 3只 100Ω*1 2kΩ*1
100 kΩ*1
7. 电位器 2只 2.2 kΩ*1 1MΩ*1 8. 电容 2只 10μF/15V*2 9. 三极管 1只 9013*1
10. 短接桥和连接导线 若干 P8-1和50148 11. 实验用9孔插件方板 297mm×300mm
四. 实验内容与步骤 1.调整静态工作点
实验电路见9孔插件方板上的“单管交流放大电路”单元,如下图2-2所示。 方板上的直流稳压电源的输入电压为+12V,用导线将电源输出分别接入方板上的“单管交流放大电路”的+12V和地端,将图2-2中J1、J2用一短线相连,J3、J4相连(即Rc1=5kΩ),J5、J6相连,并将RW3放在最大位置(即负载电阻RL=RL1+RW3=2.7kΩ左右),检查无误后接通电源。
图2-2
使用万用表测量晶体管电压VCE,同时调节电位器RW1,使VCE=5V左右,从而使静态工作点位于负载线的中点。
为了校验放大器的工作点是否合适,把信号发生器输出的f=1kHz的信号加到放大器的输入端,从零逐渐增加信号υi的幅值,用示波器观察放大器的输出电压υ0的波形。若放大器工作点调整合适,则放大器的截止失真和饱和失真应该同时出现,若不是同时出现,只要稍微改变RW1的阻值便可得到合适的工作点。 此时把信号Vi移出,即使Vi=0,使用万用表,分别测量晶体管各点对地电压Vc、VB和VE,填入表2-1中,然后按下式计算静态工作点。
IC=
VCC-VC
RC1
IB≈
IC
β
, β值为给定的
VCC-VB
得出IB,式中VB≈0.7V,VCE=VC。 RB
注:测量RB阻值时,务必断开电源。同时应断开J4、J2间的连线。
*或者量出RB(RB=RW1+RB1),再由IB=
表2-1
2.测量放大器的电压放大倍数,观察RC1和RL对放大倍数的影响。
在步骤1的基础上,将信号发生器调至f=1kHz、输出为5mV。随后接入单级放大电路的输入端,即Vi=5mV,观察输出端υ0的波形,并在不失真的情况下分两种情况用晶体管毫伏表测量输出电压V0΄值和V0值:
带负载RL,即J5、J6相连,测V0’值不带负载RL,即J5、J6不连,测V0值。
再将RC1放在2kΩ位置,仍分以上两种情况测取输出电压V0’和V0值,并将所有测量结果填入表2-2中。
采用下式求取其电压放大倍数:
V0'
带负载RL时, AV’=
ViV0
不带负载RL时, AV =
Vi
表2-2
3.观察静态基极电流对放大器输出电压波形的影响
在实验步骤2的基础上,将RW1减小,同时增大信号发生器的输入电压Vi值,直到示波器上产生输出信号有明显饱和失真后,立即加大RW1值直到出现截止失真为止。
五.分析与讨论
1.解释AV随RL变化的原因。
2. 静态工作点对放大器输出波形的影响如何?