三极管共射极放大电路.ppt

三极管共射极放大电路,一、实验目的,学习共射放大电路的设计方法与调试技术；掌握放大器静态工作点的测量与调整方法，了解在不同偏置条件下静态工作点对放大器性能的影响；学习放大电路的电压放大倍数、输入电阻、输出电阻及频率特性等性能指标的测试方法；了解静态工作点与输出波形失真的关系，掌握最大不失真输出电压的测量方法；进一步熟悉示波器、函数信号发生器、交流毫伏表的使用。,二、相关知识,实验准备：,阅读实验说明部分内容。,使用EDA软件对电路进行仿真。,做好实验预习报告备查。,在电路中静态工作点为：动态参数：电压放大倍数其中：,二、相关知识,二、相关知识,要使放大器不失真地放大，工作点必须选择合适。初选静态工作点时，可以选取直流负载线的中点，即VCE1/2VC或IC1/2ICS。(ICS为集电极饱和电流，ICSVC/RC)。这样便可获得较大输出动态范围。当放大器输出端接有负载RL时，因交流负载线比直流负载线要陡，所以放大器动态范围要变小，如图1所示。当发射极接有电阻时，也会使信号动态范围变小。要得到最佳静态工作点，还要通过调试来确定，一般用调节偏置电阻RW1的方法来调整静态工作点。,二、相关知识,图1放大器最佳静态工作点,二、相关知识（测量线）,同轴连接器,信号参考,屏蔽线,信号输入,二、相关知识（电路原理图）,二、相关知识（Pspice电路原理图）,二、相关知识,上页电路图共射放大电路的基极偏置电路采用RB1=RW1+R3和RB2=RW2+R4组成的分压电路，并在发射级中接有电阻RE=R6，用来稳定静态工作点。当在放大电路输入端输入信号Vi后，在放大电路输出端便可得到与Vi相位相反、被放大了的输出信号Vo，实现了电压放大。注意：Vi与Vs的区别，Vi是输入信号，Vs是为了测量输入电阻的附加信号。,二、相关知识（晶体管管脚图）,四、实验内容,静态工作点的调整和测量RL及RL2K时，电压放大倍数的测量最大不失真输出电压Vomax（有效值）输入电阻和输出电阻的测量放大电路上限频率fH、下限频率fL的测量观察静态工作点对输出波形的影响,1.静态工作点的调整和测量,按所设计的放大器的元件连接电路，根据电路原理图仔细检查电路的完整性。开启实验箱电源，用万用表检测15V工作电压，确认后，关闭实验箱电源。将放大器电路板的工作电源端与15V直流稳压电源接通。然后，开启实验箱电源。此时，放大器处于工作状态。,1.静态工作点的调整和测量,将K1用连接线短路（闭合），RW2用连接线短路，调节电位器RW1，使电路满足设计要求（ICQ1.5mA）。为方便起见，测量ICQ时，一般采用测量电阻Rc两端的压降VRc，然后根据ICQ=VRcRc计算出ICQ。测量晶体管共射极放大电路的静态工作点，并将测量值与理论估算值记录在下表中。要充分考虑到万用表直流电压档内阻对被测电路的影响。如果测出VCEQ0.5V，则说明三极管已经饱和；如果VCEQ+VC则说明三极管已经截止。晶体管若VBEQ2V，估计该晶体管已被击穿。,1.静态工作点的调整和测量,2.电压放大倍数的测量,测量电压放大倍数Au的方框图（放大电路的工作电源未表示）,2.电压放大倍数的测量,测量最大不失真输出电压Vomax方框图（放大电路的工作电源未表示）,2.电压放大倍数的测量,保持放大器的静态工作点不变，调节函数信号发生器，使其输出频率f1kHz、幅度为10mV的正弦波，并将它加到放大电路的输入端，作为信号源电压Vs。不接输出负载电阻，即：RL(开路)。放大电路的输出端接示波器，观察示波器所显示的输出电压Vo，当波形无失真现象时，用交流毫伏表分别测出Vs、Vi、Vo（RL）的大小，将其值记录在下表中。然后根据公式算出电压放大倍数Au。增大输入信号幅度，用示波器监视输出波形、交流毫伏表测出最大不失真输出电压Vomax，并记录在下表中。,2.电压放大倍数的测量,放大电路输出端接入负载电阻RL=2K，保持函数信号发生器输出频率f1kHz、幅度为10mV的正弦波不变，测出此时的输出电压Vo（RL=2K），将其值记录在下表中。然后根据公式计算电压放大倍数Au，并分析负载对放大电路电压放大倍数的影响。增大输入信号幅度，用示波器监视输出波形、交流毫伏表测出最大不失真输出电压Vomax，并记录在下表中。,2.电压放大倍数的测量,用示波器双踪观察Vo和Vi的波形，测出它们的大小和相位。并将波形画在同一坐标纸上。,表：,注意,在做最后一个实验之前，应一直保持静态工作点不变。如果不小心调了电位器RW1，则应重新进行静态调试，然后再继续完成各个实验。,3.输入电阻和输出电阻的测量,(1)放大电路的输入电阻Ri的测量放大电路的输入电阻Ri可用电阻分压法来测量，图中R为已知阻值的外接电阻，用交流毫伏表分别测出Vs和Vi，则,图放大电路输入电阻的测量,若R为可变电阻，调节R的阻值，使Vi=1/2Vs，则Ri=R。这种方法称为半压法测输入电阻。,3.输入电阻和输出电阻的测量,输入电阻测量原理方框图（放大电路的工作电源未表示）,按图接线，用示波器监视输出波形，交流毫伏表测出Vs和Vi有效值。,由于R两端没有电路的公共接地点，若用交流毫伏表直接测R上的压降，则会引入干扰，造成测量误差。,3.输入电阻和输出电阻的测量,图放大电路输出电阻的测量,(2)放大电路的输出电阻Ro的测量放大电路的输出电阻可用增益改变法来测量，分别测出负载开路时的输出电压Vo和带上负载RL后的输出电压Vo，则,也可采用半压法测输出电阻。,3.输入电阻和输出电阻的测量,输出电阻测量原理方框图（放大电路的工作电源未表示）,按图接线，用示波器监视输出波形，用交流毫伏表分别测出空载和带载时的输出有效值。,4.放大电路上限频率fH、下限频率fL的测量,放大电路的通频带通常当电压增益下降到中频增益0.707倍时(按功率分贝数即下降3dB)所对应的上下限频率用fH和fL表示，如图所示，则fH与fL之间的范围就称为放大电路的通频带宽度BW。即,频率特性曲线图,4.放大电路上限频率fH、下限频率fL的测量,测量方法（1）在ICQ1.5mA，RL=情况下，将频率为1KHz的正弦信号加在放大器的输入端，增大输入信号幅度，监视输出电压Vo仍保持不失真的正弦波。用交流毫伏表测出此时输出电压值Vo；（2）保持信号源输出信号幅度不变，改变信号源输出频率（增加或减小），当交流毫伏表测数的输出电压值达到Vo0.707值时，停止信号源频率的改变，此时信号源所对应的输出频率即为上限频率fH或下限频率fL。,4.放大电路上限频率fH、下限频率fL的测量,上下限频率测量原理方框图（放大电路的工作电源未表示）,静态工作点对输出电压波形的影响:,ICQ，vo出现饱和失真，形状为“削顶”失真。,ICQ，vo出现截止失真，形状为“缩顶”失真。,ICQ正常，当加大输入信号时，vo同时出现饱和与截止失真。,5.观察静态工作点对输出波形的影响,5.观察静态工作点对输出波形的影响,在ICQ1.5mA，RL=情况下，将频率为1KHz的正弦信号加在放大器的输入端，增大输入信号幅度，监视输出电压Vo仍保持不失真的正弦波。将电位器RW1的滑动端调到最下端，使静态电流ICQ下降，用示波器观察输出波形是否出现失真、记录此时的波形，并测出相应的集电极静态电流。若失真不够明显，可适当增大输入信号。将电位器RW1的滑动端调到最上端，此时静态电流ICQ增大，观察输出波形失真的变化，记录此时的波形，并测出相应的集电极静态电流。根据上述两种情况下所观察到的波形，说明集电极偏置电流的大小对放大电路输出动态范围的影响。,五、思考题,在测试放大器的各项参数时，为什么要用示波器监视输出波形不失真？在测试Au、Ri和Ro时，怎样选择输入信号Vi的大小和频率？测试中，如果将信号源、毫伏表、示波器中的任一仪器的二个测试端上接线换位（即各仪器的接地端不再连在一起）。此时示波器上的波形将发生什么变化？,五、思考题,用示波器同时观察放大电路输入、输出波形的相位关系时，示波器上有关按钮应置什么位置？当静态工作电流ICQ通过测量VE或VC来间接地得到时，分析万用表内阻对测量误差的影响。试分析电路中的Re、Ce起什么作用？如何判断放大器的截止和饱和失真？当出现这些失真时应如何调整