晶体管共射极单管放大器实验报告
一、实验目的
1、学会放大器静态工作点的调试方法，分析静态工作点对放大器性能的影响。 2、掌握放大器电压放大倍数、输入电阻、输出电阻及最大不失真输出电压的测试方法。 3、熟悉常用电子仪器及模拟电路实验设备的使用。 二、实验设备与器件
1、＋12V直流电源 2、函数信号发生器 3、双踪示波器 4、万用表
5、晶体三极管3DG6×1(β＝50～100)或9011×1(管脚排列如图2－7所示)，电阻器、电容器若干 三、实验原理
图2－1为电阻分压式工作点稳定单管放大器实验电路图。它的偏置电路采用RB1和RB2组成的分压电路，并在发射极中接有电阻RE，以稳定放大器的静态工作点。当在放大器的输入端加入输入信号ui后，在放大器的输出端便可得到一个与ui相位相反，幅值被放大了的输出信号u0，从而实现了电压放大。
图2－1 共射极单管放大器实验电路
在图2－1电路中，当流过偏置电阻RB1和RB2的电流远大于晶体管T的基极电流IB时(一般5～10倍)，则它的静态工作点可用下式估算： UB≈
RB1-U ≈ UBBE ≈ I UCE＝UCC－IC(RC＋RE) UCC IEC
RB1+RB2RE
R // RL 输入电阻：R＝RB // RB // r 输出电阻：R≈R 电压放大倍数：Au=-i12beOCβC
rbe
由于电子器件性能的分散性比较大，因此在设计和制作晶体管放大电路时，离不开测量和调试技术。在设计前应测量所用元器件的参数，为电路设计提供必要的依据，在完成设计和装配以后，还必须测量和调试放大器的静态工作点和各项性能指标。一个优质放大器，必定是理论设计与实验调整相结合的产物。因此，除了学习放大器的理论知识和设计方法外，还必须掌握必要的测量和调试技术。放大器的测量和调试一般包括：放大器静态工作点的测量与调试，消除干扰与自激振荡及放大器各项动态参数的测量与调试等。 1、放大器静态工作点的测量与调试
①静态工作点的测量:测量放大器的静态工作点，应在输入信号ui＝0的情况下进行，即将放大器输入端与地端短接，然后选用量程合适的直流毫安表和直流电压表(或用万用表的直流毫安档和直流电压档)，分别测量晶体管的集电极电流IC以及各电极对地的电位UB、UC和UE。一般实验中，为了避免断开集电极，所以采用测量电压UE或UC，然后算出IC的方法，例如，只要测出UE，即可用 IC≈IE=UE算出IC（也可根据IC=UCC-UC，由UC确定IC），
RCRE
同时也能算出UBE＝UB－UE，UCE＝UC－UE。为了减小误差，提高测量精度，应选用内阻较高的直流电压表。 ②静态工作点的调试:放大器静态工作点的调试是指对管子集电极电流IC(或UCE)的调整与测试。静态工作点是否合适，对放大器的性能和输出波形都有很大影响。如工作点偏高，放大器在加入交流信号
以后易产生饱和失真，此时uO的负半周将被削底，如图2－2(a)所示；如工作点偏低则易产生截止失真，即uO的正半周被缩顶（一般截止失真不如饱和失真明显），如图2－2(b)所示。这些情况都不符合不失真放大的要求。所以在选定工作点以后还必须进行动态调试，即在放大器的输入端加入一定的输入电压ui，检查输出电压uO的大小和波形是否满足要求。如不满足，则应调节静态工作点的位置。
改变电路参数UCC、RC、RB(RB1、RB2)都会引起静
态工作点的变化，如图2－3所示。但通常多采用调 图2－3 电路参数对静态工作点的影响 节偏置电阻RB2的方法来改变静态工作点，如减小RB2，则可使静态工作点提高等。最后还要说明的是，上面所说的工作点“偏高”或“偏低”不是绝对的，应该是相对信号的幅度而言，如输入信号幅度很小，即使工作点较高或较低也不一定会出现失真。所以确切地说，产生波形失真是信号幅度与静态工作点设置配合不当所致。如需满足较大
信号幅度的要求，静态工作点最好尽量靠近交流负载线的中点。图2－2 静态工作点对uO波形失真的影响
2、放大器动态指标测试
放大器动态指标包括电压放大倍数、输入电阻、输出电阻、最大不失真输出电压(动态范围)和通频带等。①电压放大倍数AV的测量：调整放大器到合适的静态工作点，然后加入输入电压ui，在输出电
UU
Au=0=0P-P
UiUiP-P 压u不失真的情况下，用交流毫伏表测出u和u的有效值U和U，则
O
i
O
i
O
②输入电阻Ri的测量：为了测量放大器的输入电阻，按图2－4 电路在被测放大器的输入端与信号源之间串入一已知电阻R，在放大器正常工作的情况下， 用交流毫伏表测出US和Ui（或用示波器测出ui和uS的峰-峰值UiP-P和USP-P），则根据输入电阻的定义可得
Ri=
UiUiUiUiP-P
==R=RUIiUS-UiUSP-P-UiP-PRR
测量时应注意下列几：
(a)由于电阻R两端没有电路公共接地点，所以测量R两端电压 UR时必须分别测出US和Ui，然后按UR＝US－Ui求出UR值。(b)电阻R的值不宜取得过大或过小，以免产生较大的测量误差，通常取R与Ri为同一数量级为好，本实验可取R＝1～2KΩ。 ③输出电阻R0的测量
按图2-4电路，在放大器正常工作条件下，测出输出端不接负载 RL的输出电压峰-峰值UOP-P和接入负载后的输出电压峰-峰值ULP-P，根据UL=
RL
UO 图2－4 输入、输出电阻测量电路
RO+RL
UL
ULP-P
即可求出：R=(UO-1)R=(U0P-P-1)R
OLL在测试中应注意，必须保持RL接入前后输入信号的大小不变。 ④最大不失真输出电压UOP-P的测量(最大动态范围)
如上所述，为了得到最大动态范围，应将静态工作点调在交流负载线的中点。为此在放大器正常工作情况下，逐步增大输入信号的幅度，并同时调
节RW(改变静态工作点)，用示波器观察uO，当输出波形同时出现削底和缩顶现象(如图2－5)
时，说明
静态工作点已调在交流负载线的中点。然后反复调整输入信号，使波形输出幅度最大，且无明显失真时，用交流毫伏表测出UO(有效值)，则动态范围等于2
⑤放大器幅频特性的测量
放大器的幅频特性是指放大器的电压放大倍数AU与输入信号频率f之间的关系曲线。单管阻容耦合放大电路的幅频特性曲线如图2－6所示，Aum为中频电压放大倍数，通常规定电压放大倍数随频率变化下降到中频放大倍数的1/2倍，即0.707Aum所对应的频率分别称为下限频率fL和上限频率fH，则通频带fBW＝fH－fL放大器的幅率特性就是测量不同频率信号时的电压放大倍数AU。为此，可采用前述测AU的方法，每改变一个信号频率，测量其相应的电压放大倍数，测量时应注意取点要恰当，在低频段与高频段应多测几点，在中频段可以少测几点。此外，在改变频率时，要保持输入信号的幅度不变，且输出波形不得失真。
⑥干扰和自激振荡的消除 参考实验附录
3DG 9011(NPN) 3CG 9012(PNP) 9013(NPN)
四、实验内容 图2－7晶体三极管管脚排列 图 2－6 幅频特性曲线
实验电路如图2－1所示。各电子仪器可按实验一中图1－1所示方式连接，为防止干扰，各仪器的公共端必须连在一起，同时信号源、交流毫伏表和示波器的引线应采用专用电缆线或屏蔽线，如使用屏蔽线，则屏蔽线的外包金属网应接在公共接地端上。
1、调试静态工作点：接通直流电源前，先将RW调至最大，函数信号发生器输出旋钮旋至零。接通＋12V电源、调节RW，使IC＝2.0mA(即UE＝2.0V)，用万用表的直流电压档测量UB、UE、UC及用万用表欧姆档测量R
值。记入表2－1。表2-1 I＝2mA
2U0。或用示波器直接读出UOP-P来。
2、测量电压放大倍数：在放大器输入端加入频率为1KHz的正弦信号uS，调节函数信号发生器的输出旋钮使放大器输入电压UiP-P 30mV，同时用示波器观察放大器输出电压uO波形，在波形不失真的条件下用示波器测量下述三种情况下的UOP-P值，并用双踪示波器观察uO和ui的相位关系，记入表2
3、观察静态工作点对电压放大倍数的影响：数模实验箱中置RC＝2.4KΩ，RL＝∞，模拟电子技术实验箱中置RC＝2.7KΩ，RL＝∞，UiP-P适量，调节RW，用示波器监视输出电压波形，在uO不失真的条件下，
测量IC时，要先将信号源输出旋钮旋至零（即使UiP-P＝0）或断开信号源输出连接线。 4、观察静态工作点对输出波形失真的影响：数模实验箱中置RC＝2.4KΩ，RL＝∞，模拟电子技术实验箱中置RC＝2.7KΩ，RL＝∞，ui＝0，调节RW使IC＝2.0mA，测出UCE值，再逐步加大输入信号，使输出电压uO足够大但不失真。 然后保持输入信号不变，分别增大和减小RW，使波形出现失真，绘出uO的波形，并测出失真情况下的IC和UCE值，记入表2－4中。每次测IC和UCE值时都要将信号源的输出
5、测量最大不失真输出电压
数模实验箱中置RC＝2.4KΩ，RL＝2.4KΩ，模拟电子技术实验箱中置RC＝2.7KΩ，RL＝4.7KΩ，同时调节输入信号的幅度和电位器RW，先使输出信号同时出现饱和失真和截止失真，然后减小ui使饱和失真和截止失真消失，用示波器测量此时的UiP-P和UOP-P值，记录 *6、测量输入电阻和输出电阻
数模实验箱中置RC＝2.4KΩ，RL＝2.4KΩ，模
拟电子技术实验箱中置RC＝2.7KΩ，RL＝4.7KΩ，IC＝2.0mA。输入f＝1KHz的正弦信号，在输出电压uO不失真的情况下，用示波器测出USP-P，UiP-P和ULP-P记入表2-6。保持USP-P不变，断开RL，测量输出电压U
，记入表2-6。
*7、测量幅频特性曲线
取IC＝2.0mA，RC＝2.4KΩ，RL＝2.4KΩ。 保持输入信号ui的幅度不变，改变信号源频率f，逐点