二單級晶體管放大器特性研究

1、實(shí)驗二單級晶體管放大器特性研究,,實(shí)驗?zāi)康?了解放大器的工作點(diǎn)和電路參數(shù)對放大性能的影響學(xué)習(xí)測量放大器性能的方法研究放大器的頻率特性,實(shí)驗原理,共射極單級放大器電原理圖如下:,,實(shí)驗原理(續(xù)),直流工作點(diǎn)的計算 由電路利用基爾霍夫定律很容易得到該放大器的直流工作點(diǎn)計算公式 IB=(VCC-VBE)/Rb IC=βIB VCE=VCC-ICRC IE=IC+IB

2、≈IC其中 VBE=0.1—0.2v ，對于硅管，VBE=0.5—0.7v. β即hfe.,實(shí)驗原理(續(xù)),交流參數(shù)的計算交流小信號h參數(shù)微變等效電路如圖 由等效電路可得到其輸入阻抗、輸出阻抗和電壓放大倍數(shù)和源電壓放大倍數(shù)： RI=RB∥rbe, RO=1/hoe∥RC≈RC, Au=uo/ui=-β(R

3、C∥RL)/rbe. Aus=uo/u5=Au . Ri/(R5+Ri) 其中rbe為BE結(jié)交流阻抗 rbe(hie)=rb+(1+β) 26/IE 式中rb一般取200-300 Ω ，IE用mA，則計算單位為Ω。由以上公式可看出，放大器的放大倍數(shù)不僅與三極管的β值有關(guān)，還與集電極電流Ic和集電極電阻RC有關(guān)。適當(dāng)提高IC和RC可以

4、提高放大倍數(shù)。,,實(shí)驗原理(續(xù)),放大器的頻率特性 放大器所放大的模擬信號往往是含有多種頻率成分的復(fù)雜信號，具有豐富的諧波，或需要放大不同頻率的正弦波。這就要求放大器對不同頻率的信號具有相同的放大能力，才能使被放大的信號不產(chǎn)生失真，從而得到正確的結(jié)果。但是，由于放大器電路中不可避免地含有電容、分布電容和極間電容，這些電容對不同頻率的信號會產(chǎn)生不同的阻抗，因而使放大器的放大性能與信號的頻率有關(guān)，放大器與頻率有關(guān)的特性稱為放大器的頻

5、率特性或放大器的頻率響應(yīng)。 放大器的頻率響應(yīng)有兩種情況，一是放大器的放大倍數(shù)即幅度與信號頻率有關(guān)，稱為放大器的幅頻特性；二是放大器對不同頻率的信號的相位產(chǎn)生不同的相移，稱為放大器的相頻特性。我們在這個實(shí)驗中只研究放大器的幅頻特性。,實(shí)驗內(nèi)容,1、觀察輸入、輸出波形2、測量中頻段電壓放大倍數(shù)Au、Aus3、Ic和RC變化對放大倍數(shù)的影響4、觀測放大器的動態(tài)范圍和最佳工作點(diǎn)5、單級放大器幅頻特性的測量6、考察放大器元件參數(shù)變化

6、對放大器幅頻特性的影響 7、兩級放大器的頻率響應(yīng),實(shí)驗內(nèi)容1:,一、觀察放大器輸入、輸出波形1、 接通-9V電源，按照慣例，紅線為正（+），黑線為負(fù)（-）。在使用時，若需正電源，將電源輸出的正端（紅線）接被測電路的電源輸入端Ec，電源負(fù)端（黑線）接地.若需負(fù)電源，則二者反接，即紅線接地，黑線接在電路的Ec點(diǎn)。2、  測量此時電路的靜態(tài)工作點(diǎn)UBE 、UCE及IC。（注意，直流用萬用表測） 用萬用表測電流可以用兩種方法，

7、(1)是將電流表串接在電路里直接測量， (2)是用電壓表并接在相應(yīng)電路的電兩端，測出電壓除以電阻間接測量。,3、信號的輸入。將信號發(fā)生器調(diào)至需要的中頻正弦波（此實(shí)驗中用f=5KHz）及適當(dāng)幅度（必須用示波器讀數(shù)），將信號源信號端（紅線夾）接在電路的輸入端，地線（黑線夾）接在電路板的公共地線上。4、用示波器觀察輸入輸出波形。將雙通道示波器的兩個探頭分別接于放大器輸入輸

8、出測量點(diǎn)，接法同信號源，紅線夾為信號線，接在測量點(diǎn)，黑線夾為地線，接在電路板的公共地線上。如果示波器的探頭是帶衰減器的彈簧式探針，則探針是信號線，用手將探針彈出鉤在測量點(diǎn)，探針旁邊的黑線夾即是地線，夾在公共地上。 用雙通道對比觀察輸入輸出波形，有無失真及相位差。 關(guān)于公共地的概念，電子測量中，所有的信號不論交流還是直流及所有測量儀器，都有一個公共參考電位的問題。這個公共參考電位就是公共地，因而電源的正負(fù)、信號的正負(fù)均是相

9、對公共地而言的。5、首先測出此時的靜態(tài)工作點(diǎn)UBE，UCE。調(diào)節(jié)Rw,使IC=3mA（即U=3V），由函數(shù)發(fā)生器輸出一個f=5KHZ的正弦波，加在C點(diǎn)，信號電壓幅度約為u=500mvP-p(即U=180mVrms)，即，us=50mvp-p(Rs左側(cè))。,實(shí)驗內(nèi)容2:,二、測量放大器中頻段放大倍數(shù)Au和AuS 在上述參數(shù)情況下，用示波器測出放大器的輸入電壓與輸出電壓ui,us,u0，計算放大倍數(shù)Au、Aus,(us為Rs左側(cè)的信號

10、電壓)。注意，此時輸出波形應(yīng)穩(wěn)定、大小適中且不應(yīng)失真。如使用模擬示波器則只需測出信號的峰峰值或使用毫伏表測出其有效值。,實(shí)驗內(nèi)容3:,3. 考察T1放大器工作點(diǎn)和電路參數(shù)變化對放大性能的影響（1）集電極電流變化的影響。 取Rc=Rc1=1kΩ，調(diào)節(jié)Rw使Ic分別為2毫安、3毫安、4毫安、5毫安，6毫安時，參照內(nèi)容2測出放大倍數(shù)，互相比較。（可保持輸入us不變,在50—60mvp-p 范圍選?。?。（2）集電極電阻Rc變化的

11、影響。 取Ic=3mA，分別測出Rc=Rc1=1kΩ和Rc=Rc2=2kΩ時的電壓放大倍數(shù)Au，Aus并相互比較。,實(shí)驗內(nèi)容4:,4.放大器的最佳工作點(diǎn)與晶體管輸入動態(tài)范圍的研究（1）取Rc=1k，調(diào)節(jié)Rw使Ic=3mA，當(dāng)輸入電壓由小增大時，用示波器觀察放大器的輸出波形，（注意始終保持波形大小適中）會發(fā)生波形下端削波（是飽和還是截止失真？）[演示波形失真]，說明靜態(tài)工作點(diǎn)不在動態(tài)特性曲線中點(diǎn)。測出當(dāng)輸出波形最大而不失真時的輸入電

12、壓值uimax 。（2）加大輸入電壓，輸出波形失真，調(diào)節(jié)Rw,使其不失真，再加大輸入信號，輸出又失真，再調(diào)節(jié)Rw使得當(dāng)輸入信號電壓逐漸加大時，輸出波形正負(fù)向同時出現(xiàn)失真[演示雙向同時失真]，即表示此時放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)已選擇在動態(tài)特性曲線的中點(diǎn)，記錄此時的靜態(tài)工作點(diǎn)ICQ值和UCEQ值，并測出當(dāng)輸出電壓最大而不失真時的晶體管輸入電壓uimax值。此即為晶體管最大允許輸入電壓值。此時放大器的動態(tài)范圍最大。放大器的動態(tài)范圍是指放大器輸出

13、不失真時允許的最大輸入信號電壓，即uimax。顯然，放大器處在最佳工作點(diǎn)時，允許的不失真輸入電壓最大，此時放大器的動態(tài)范圍最大。,實(shí)驗內(nèi)容5、單級放大器幅頻特性的測量,1、將開關(guān)K3、、K4、、K5、K6、K7均合向“1”位置，即為圖3-5測量電路右側(cè)單級放大器（虛線右側(cè)）。（元件參數(shù)取C1=C11=5µF，C2=C21=5µF，Ce=Ce1=47µF，CL不接入電路）。2、B點(diǎn)對地輸入頻率為5KHZ的

14、正弦信號， us=200—300mvp-p.用示波器監(jiān)視放大器輸入信號ui（R4兩端），調(diào)節(jié)信號發(fā)生器使放大器輸入信號有效值Ui=10mvrms（約為30mVp-p）3、。用示波器（或用毫伏表）監(jiān)測放大器的D點(diǎn)輸出電壓。4、用逐點(diǎn)法測量放大器的幅頻特性，以5KHz為中頻分別向低端和高端逐點(diǎn)測量，直到半功率點(diǎn)以下1—3個點(diǎn)為止。,實(shí)驗內(nèi)容6、考察放大器元件參數(shù)變化對放大器幅頻特性的影響,（1）取C1=C12=0.47µF、

15、C2=C21=5µF、Ce=47µF，測出放大器通頻帶的低頻截止率。（2）取C1=C11=5µF、C2=C22=0.47µF,Ce=47µF,測出放大器通頻帶的低頻截止率。（3）取C1=C11=5µF、C2=C21=5µF，Ce=Ce2=470µF。測出放大器通頻帶的低頻截止率。（4）在（3）參數(shù)基礎(chǔ)上，合上K7（開關(guān)紐子向下）接入CL測出放大器通頻帶

16、的高頻截止頻率。,實(shí)驗內(nèi)容7、兩級放大器的頻率響應(yīng),1、測量T1管放大器的頻率響應(yīng)。用實(shí)驗二電路，即實(shí)驗板左側(cè)放大器，開關(guān)K1、、 K2 、K3均合在“1”，調(diào)節(jié)RW使IC1=2mA，在C點(diǎn)輸入=5KHz的正弦信號，保持放大器輸入信號不變（用示波器監(jiān)視RS右端，電容C1左端）約5mv有效值(15MvP-P)。按前述方法測出T1放大器中頻段放大倍數(shù)A1，及上下截止頻率。2、將開關(guān)K2和K3均合在“2”，兩級放大器聯(lián)接.仍使IC1=2m