实验二单级晶体管放大器特性研究PPT课件

1、实验二实验二单级晶体管放大器特性研究单级晶体管放大器特性研究实验目的了解放大器的工作点和电路参数对放大性能的影响学习测量放大器性能的方法研究放大器的频率特性实验原理共射极单级放大器电原理图如下:实验原理(续) 直流工作点的计算直流工作点的计算 由电路利用基尔霍夫定律很容易得到该放大器的直流工作点计算公式 IB=(VCC-VBE)/Rb IC=IB VCE=VCC-ICRC IE=IC+IBIC其中 VBE=0.10.2v ，对于硅管，VBE=0.50.7v. 即hfe. 实验原理(续) 交流参数的计算交流参数的计算交流小信号交流小信号h参数微变等效电路如图参数微变等效电路如图 由等效电路可得到

2、其输入阻抗、输出阻抗和电压放大倍数和源电压放大由等效电路可得到其输入阻抗、输出阻抗和电压放大倍数和源电压放大倍数：倍数： RI=RBrbe, RO=1/hoeRCRC, Au=uo/ui=-(RCRL)/rbe. Aus=uo/u5=Au . Ri/(R5+Ri) 其中其中rbe为为BE结交流阻抗结交流阻抗 rbe(hie)=rb+(1+) 26/IE 式中式中rb一般取一般取200-300 ，IE用用mA，则计算单位为则计算单位为。由以上公式可看出，放大器的放大倍数不仅与三极管的由以上公式可看出，放大器的放大倍数不仅与三极管的值有关，还值有关，还与集电与集电极电流极电流Ic和集电极电阻和集电

3、极电阻RC有关。适当提高有关。适当提高IC和和RC可以提高放大倍数。可以提高放大倍数。 实验原理(续)放大器的频率特性放大器的频率特性 放大器所放大的模拟信号往往是含有多种频率成分的复杂信号，具有丰富的谐波，或需要放大不同频率的正弦波。这就要求放大器对不同频率的信号具有相同的放大能力，才能使被放大的信号不产生失真，从而得到正确的结果。但是，由于放大器电路中不可避免地含有电容、分布电容和极间电容，这些电容对不同频率的信号会产生不同的阻抗，因而使放大器的放大性能与信号的频率有关，放大器与频率有关的特性称为放大器的频率特性或放大器的频率响应。 放大器的频率响应有两种情况，一是放大器的放大倍数即幅度与

4、信号频率有关，称为放大器的幅频特性；二是放大器对不同频率的信号的相位产生不同的相移，称为放大器的相频特性。我们在这个实验中只研究放大器的幅频特性。 实验内容实验内容 1 1、观察输入、输出波形、观察输入、输出波形2 2、测量中频段电压放大倍数、测量中频段电压放大倍数A Au u、A Ausus3 3、I Ic c和和R RC C变化对放大倍数的影响变化对放大倍数的影响4 4、观测放大器的动态范围和最佳工作点、观测放大器的动态范围和最佳工作点5 5、单级放大器幅频特性的测量、单级放大器幅频特性的测量6 6、考察放大器元件参数变化对放大器幅考察放大器元件参数变化对放大器幅频特性的影响频特性的影响

5、7 7、两级放大器的频率响应、两级放大器的频率响应 实验内容实验内容1:1:一、观察放大器输入、输出波形一、观察放大器输入、输出波形1、 接通接通-9V电源，电源，按照惯例，红线为正（按照惯例，红线为正（+ +），黑线为负（），黑线为负（- -）。）。在使用时，若需正电源，将电源输出的正端（红线）接被测电路在使用时，若需正电源，将电源输出的正端（红线）接被测电路的电源输入端的电源输入端E Ec c，电源负端（黑线）接地电源负端（黑线）接地. .若需负电源，则二者反若需负电源，则二者反接，即红线接地，黑线接在电路的接，即红线接地，黑线接在电路的E Ec c点。点。2、 测量此时电路的静态工作点测

6、量此时电路的静态工作点U UBEBE 、U UCECE及及I IC C。（。（注意，直流用注意，直流用万用表测）万用表测） 用万用表测电流可以用两种方法，用万用表测电流可以用两种方法，(1)(1)是将电流表串接在电路里直接测量，是将电流表串接在电路里直接测量， (2) (2)是用电压表并接在相应电路的电两端，测出电压除以电阻间是用电压表并接在相应电路的电两端，测出电压除以电阻间接测量。接测量。 3、信号的输入。将信号发生器调至需要的中频正弦波（此实验信号的输入。将信号发生器调至需要的中频正弦波（此实验中用中用f=5KHzf=5KHz）及适当幅度（必须用示波器读数），将信号源信号及适当幅度（必须

7、用示波器读数），将信号源信号端（红线夹）接在电路的输入端，地线（黑线夹）接在电路板的端（红线夹）接在电路的输入端，地线（黑线夹）接在电路板的公共地线上。公共地线上。4、用示波器观察输入输出波形。将双通道示波器的两个探头分用示波器观察输入输出波形。将双通道示波器的两个探头分别接于放大器输入输出测量点，接法同信号源，红线夹为信号线，别接于放大器输入输出测量点，接法同信号源，红线夹为信号线，接在测量点，黑线夹为地线，接在电路板的公共地线上。如果示接在测量点，黑线夹为地线，接在电路板的公共地线上。如果示波器的探头是带衰减器的弹簧式探针，则探针是信号线，用手将波器的探头是带衰减器的弹簧式探针，则探针是信

8、号线，用手将探针弹出钩在测量点，探针旁边的黑线夹即是地线，夹在公共地探针弹出钩在测量点，探针旁边的黑线夹即是地线，夹在公共地上。上。 用双通道对比观察输入输出波形，有无失真及相位差。用双通道对比观察输入输出波形，有无失真及相位差。 关于公共地的概念，电子测量中，所有的信号不论交流还是直流关于公共地的概念，电子测量中，所有的信号不论交流还是直流及所有测量仪器，都有一个公共参考电位的问题。这个公共参考及所有测量仪器，都有一个公共参考电位的问题。这个公共参考电位就是公共地，因而电源的正负、信号的正负均是相对公共地电位就是公共地，因而电源的正负、信号的正负均是相对公共地而言的。而言的。5、首先测出此时

9、的静态工作点首先测出此时的静态工作点UBE，UCE。调节调节Rw,使使IC=3mA（即即U=3V），），由函数发生器输出一个由函数发生器输出一个f=5KHZ的正弦波，加在的正弦波，加在C点，信号电压幅度约为点，信号电压幅度约为u=500mvP-p(即即U=180mVrms)，即，即，us=50mvp-p(Rs左侧左侧)。实验内容实验内容2:2:二、二、测量放大器中频段放大倍数测量放大器中频段放大倍数Au和和AuS 在上述参数情况下，用示波器测出放大器的输入电压在上述参数情况下，用示波器测出放大器的输入电压与输出电压与输出电压ui,us,u0，计算放大倍数计算放大倍数Au、Aus,(us为为Rs

10、左左侧的信号电压侧的信号电压)。注意，此时输出波形应稳定、大小适。注意，此时输出波形应稳定、大小适中且不应失真。如使用模拟示波器则只需测出信号的中且不应失真。如使用模拟示波器则只需测出信号的峰峰值或使用毫伏表测出其有效值。峰峰值或使用毫伏表测出其有效值。 实验内容实验内容3:3:3. 考察考察T1放大器工作点和电路参数变化对放大性能的影响放大器工作点和电路参数变化对放大性能的影响（1）集电极电流变化的影响。）集电极电流变化的影响。 取取Rc=Rc1=1k，调节调节Rw使使Ic分别为分别为2毫安、毫安、3毫安、毫安、4毫安、毫安、5毫毫安，安，6毫安时，参照内容毫安时，参照内容2测出放大倍数，互

11、相比较。（可保持输测出放大倍数，互相比较。（可保持输入入us不变不变,在在5060mvp-p 范围选取）。范围选取）。（2）集电极电阻）集电极电阻Rc变化的影响。变化的影响。 取取IcIc=3mA=3mA，分别测出分别测出RcRc=R=Rc1c1=1k=1k和和RcRc=R=Rc2c2=2k=2k时的电压放大倍数时的电压放大倍数A Au u，A Ausus并相互比较。并相互比较。 实验内容实验内容4:4:4.放大器的最佳工作点与晶体管输入动态范围的研究放大器的最佳工作点与晶体管输入动态范围的研究（1）取）取Rc=1k，调节调节Rw使使Ic=3mA，当输入电压由小增大时，当输入电压由小增大时，用

12、示波器观察放大器的输出波形，（注意始终保持波形大小适中）用示波器观察放大器的输出波形，（注意始终保持波形大小适中）会发生波形下端削波（是饱和还是截止失真？）会发生波形下端削波（是饱和还是截止失真？） 演示波形失真演示波形失真 ，说明静态工作点不在动态特性曲线中点。测出当输出波形最大而说明静态工作点不在动态特性曲线中点。测出当输出波形最大而不失真时的输入电压值不失真时的输入电压值uimax 。（2）加大输入电压，输出波形失真，调节加大输入电压，输出波形失真，调节Rw,使其不失真，再加使其不失真，再加大输入信号，输出又失真，再调节大输入信号，输出又失真，再调节Rw使得当输入信号电压逐渐加使得当输入

13、信号电压逐渐加大时，输出波形正负向同时出现失真大时，输出波形正负向同时出现失真 演示双向同时失真演示双向同时失真 ，即表，即表示此时放大器的静态工作点已选择在动态特性曲线的中点，记录示此时放大器的静态工作点已选择在动态特性曲线的中点，记录此时的静态工作点此时的静态工作点ICQ值和值和UCEQ值，并测出当输出电压最大而不失值，并测出当输出电压最大而不失真时的晶体管输入电压真时的晶体管输入电压uimax值。此即为晶体管最大允许输入电压值。此即为晶体管最大允许输入电压值。此时放大器的动态范围最大。值。此时放大器的动态范围最大。放大器的动态范围是指放大器输出不失真时允许的最大输入信号放大器的动态范围是

14、指放大器输出不失真时允许的最大输入信号电压，即电压，即uimax。显然，放大器处在最佳工作点时，允许的不失真显然，放大器处在最佳工作点时，允许的不失真输入电压最大，此时放大器的动态范围最大。输入电压最大，此时放大器的动态范围最大。实验内容实验内容5 5、单级放大器幅频特性的测量单级放大器幅频特性的测量1、将开关K3、K4、K5、K6、K7均合向“1”位置，即为图3-5测量电路右侧单级放大器（虚线右侧）。（元件参数取C1=C11=5F，C2=C21=5F，Ce=Ce1=47F，CL不接入电路）。2、B点对地输入频率为5KHZ的正弦信号， us=200300mvp-p.用示波器监视放大器输入信号u

15、i（R4两端），调节信号发生器使放大器输入信号有效值Ui=10mvrms（约为30mVp-p）3、。用示波器（或用毫伏表）监测放大器的D点输出电压。4、用逐点法测量放大器的幅频特性，以5KHz为中频分别向低端和高端逐点测量，直到半功率点以下13个点为止。实验内容实验内容6 6、考察放大器元件参数变化对考察放大器元件参数变化对放大器幅频特性的影响放大器幅频特性的影响 （1）取C1=C12=0.47F、C2=C21=5F、Ce=47F，测出放大器通频带的低频截止率。（2）取C1=C11=5F、C2=C22=0.47F,Ce=47F,测出放大器通频带的低频截止率。（3）取C1=C11=5F、C2=C21=5F，Ce=Ce2=470F。测出放大器通频带的低频截止率。（4）在（3）参数基础上，合上K7（开关纽子向下）接入CL测出放大器通频带的高频截止频率。 实验内容实验内容7 7、两级放大器的频率响应两级放大器的频率响应 1、测量T1管放大器的频率响应。用实验二电路，即实验板左侧放大器，开关K1、 K2 、K3均合在“1”，调节RW使IC1=2mA，在C点输入=5KHz的正弦信号，保持放大器输入信号不变（用示波