浙江大学电工电子学实验实验3三极管共射极放大电路ppt课件

1、三极管共射极放大电路三极管共射极放大电路一、实验目的一、实验目的 学习共射放大电路的设计方法、安装与调试技术；学习共射放大电路的设计方法、安装与调试技术； 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；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；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

2、量方法；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、交流毫伏表的进一步熟悉示波器、函数信号发生器、交流毫伏表的使用。使用。二、相关知识二、相关知识实验准备：实验准备：阅读实验说明部分内容。阅读实验说明部分内容。焊接好实验所需电路图！焊接好实验所需电路图！检查所焊好的电路是否与原理图一致！检查所焊好的电路是否与原理图一致！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。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，初选静态工作点时，可以选取直流负载线的中点， 即即UCE1/2UC或或IC1/2ICS。 (ICS为集电

3、极饱和电流，为集电极饱和电流，ICSUC/RC)。 这样便可获得较大输出动态范围。当放大器输出端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接有负载RL时，因交流负载线比直流负载线要陡，所时，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，如图以放大器动态范围要变小，如图1所示。当发射极接有所示。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作点，还要通过调试来确定，一般用调节偏置电阻RP的方法来调整静态工作点。的方法来调整静态工作点。二、相关知识二、相关知识图图1 放大器

4、最佳静态工作点放大器最佳静态工作点二、相关知识工作电源）二、相关知识工作电源）0V +Vc(+12V)二、相关知识测量线）二、相关知识测量线）同轴连接同轴连接器器信号参考信号参考屏蔽线屏蔽线信号输入信号输入二、相关知识电路原理图）二、相关知识电路原理图）-+-+-+二、相关知识元件清单）二、相关知识元件清单）代号代号 名名称称规规格格数数量量T三三极极管管9 0131RS电电阻阻器器5K11R1电电阻阻器器1 5K1二、相关知识焊接布置图）二、相关知识焊接布置图）二、相关知识焊接布置图）二、相关知识焊接布置图）二、相关知识晶体管管脚图）二、相关知识晶体管管脚图）三、实验电路图三、实验电路图晶体

5、管共射极放大电路原理图晶体管共射极放大电路原理图-Us+C1ReCeRcTR1R2RPC2RsUo-+Ui-+RiRoRLICQRb2Rb1电路参数：电路参数：T：9013NPN）；）；RP=10K；R1=15K、R2=3K、Re=2K、Rc=3K、RL=3K、Rs=5K1；C1=10F、C2=10F、Ce=100F。四、实验内容四、实验内容 静态工作点的调整和测量静态工作点的调整和测量 RL及及RL3K时，电压放大倍数的测量时，电压放大倍数的测量 输入电阻和输出电阻的测量输入电阻和输出电阻的测量 放大电路上限频率放大电路上限频率fH、下限频率、下限频率fL的测量的测量 观察静态工作点对输出波

6、形的影响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静态工作点的调整和测量 按所设计的放大器的元件参数焊接电路，根据电路原按所设计的放大器的元件参数焊接电路，根据电路原理图仔细检查电路的完整性和焊接质量。理图仔细检查电路的完整性和焊接质量。 开启直流稳压电源，将直流稳压电源的输出调整到开启直流稳压电源，将直流稳压电源的输出调整到12V，并用万用表检测输出电压，确认后，关闭直流，并用万用表检测输出电压，确认后，关闭直流稳压电源。稳压电源。 将放大器电路板的工作电源端与将放大器电路板的工作电源端与12V直流稳压电源接直流稳压电源接通。然后，开启直流稳压电源。此时，放大器处于工通。然后

7、，开启直流稳压电源。此时，放大器处于工作状态。作状态。1. 静态工作点的调整和测量静态工作点的调整和测量调节电位器调节电位器RP，使电路满足设计要求，使电路满足设计要求ICQ1.5mA）。为方）。为方便起见，测量便起见，测量ICQ时，一般采用测量电阻时，一般采用测量电阻Rc两端的压降两端的压降VRc，然后根据然后根据ICQ =VRcRc计算出计算出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。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要充分考虑到万用表直流电压档内阻对被测电路的

8、影响 。如果测出如果测出VCEQ0.5V，则说明三极管已经饱和；如果，则说明三极管已经饱和；如果VCEQ+VC则说明三极管已经截止。则说明三极管已经截止。晶体管若晶体管若VBEQ 2V，估计该晶体管已被击穿。，估计该晶体管已被击穿。测量值测量值理论估算值理论估算值VBQ(V)VBEQ(V)VCEQ(V)ICQ(mA)VBQ(V)VBEQ(V)VCEQ(V)ICQ(mA)2. 电压放大倍数的测量电压放大倍数的测量测量电压放大倍数测量电压放大倍数Au的方框图的方框图（放大电路的工作电源未表示）（放大电路的工作电源未表示）2. 电压放大倍数的测量电压放大倍数的测量测量最大不失真输出电压测量最大不失真

9、输出电压Uomax方框图方框图（放大电路的工作电源未表示）（放大电路的工作电源未表示）2. 电压放大倍数的测量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，保持放大器的静态工作点不变，调节函数信号发生器，使其输出频率使其输出频率f1kHz、幅度为、幅度为10mV的正弦波，并将的正弦波，并将它加到放大电路的输入端，作为信号源电压它加到放大电路的输入端，作为信号源电压Us。不接。不接输出负载电阻，即：输出负载电阻，即：RL(开路开路)。放大电路的输出。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端接示波器，观察示波器所显示的输出电压Uo，当波，当波形无失真现象时，用交

10、流毫伏表分别测出形无失真现象时，用交流毫伏表分别测出Us、Ui、U o（ RL）的大小，将其值记录在下表中。然后根）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伏表测出最大不失真输出电压Uomax，并记录在下表，并记录在下表中。中。 测量时通常以饱和失真为准测量时通常以饱和失真为准(当当Q点位于中间时点位于中间时)。2. 电压放大倍数的测量电压放大倍数的测量 放大电路输出端接入负载电阻放大电路输出端接入负载电阻RL= 3K ，保持函数，

11、保持函数信号发生器输出频率信号发生器输出频率f1kHz、幅度为、幅度为10mV的正弦波的正弦波不变，测出此时的输出电压不变，测出此时的输出电压Uo（ RL= 3K ），将其），将其值记录在下表中。然后根据公式计算电压放大倍数值记录在下表中。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。，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伏表测出最大不失真输出电压Uomax，并记录在下表，并记录在下表中。中。2. 电压放大倍数的测量电压放大倍数的测量 用示波器

12、双踪观察用示波器双踪观察Uo和和Ui的波形，测出它们的大小的波形，测出它们的大小和相位。并将波形画在同一坐标纸上。和相位。并将波形画在同一坐标纸上。测试条件测试条件实测值（有效值）实测值（有效值）理论值理论值Us（mV）Ui（mV）Uo或或Uo（V）Uomax （V）AuAuRL=RL=3K表：表：留意留意 在做最后一个实验之前，应一直保持静态工作点不变。如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果不小心调了电位器RPRP，则应重新进行静态调试，然后再继续，则应重新进行静态调试，然后再继续完成各个实验。完成各个实验。3. 输入电阻和输出电阻的测量输入电阻和输出电阻的

13、测量输入电阻测量原理方框图输入电阻测量原理方框图（放大电路的工作电源未表示）（放大电路的工作电源未表示）3. 输入电阻和输出电阻的测量输入电阻和输出电阻的测量输入电阻输入电阻 放大电路的输入电阻放大电路的输入电阻Ri可用电流电压法测量求得，可用电流电压法测量求得，调试电路如图所示。图中调试电路如图所示。图中R为已知外接电阻，用交流毫为已知外接电阻，用交流毫伏表分别测出伏表分别测出Us和和Ui，然后根据下式可求得放大电路的，然后根据下式可求得放大电路的输入电阻输入电阻Ri，即，即图图 放大电路输入电阻的测量放大电路输入电阻的测量被测放大器被测放大器3. 输入电阻和输出电阻的测量输入电阻和输出电阻

14、的测量输出电阻测量原理方框图输出电阻测量原理方框图（放大电路的工作电源未表示）（放大电路的工作电源未表示）3. 输入电阻和输出电阻的测量输入电阻和输出电阻的测量图图 放大电路输出电阻的测量放大电路输出电阻的测量输出电阻输出电阻 放大电路的输出电阻放大电路的输出电阻Ro可通过测量放大电路输出端可通过测量放大电路输出端开路时的输出电压开路时的输出电压Uo，带上负载，带上负载RL后的输出电压后的输出电压Uo，经计算求得，测试电路如图所示。经计算求得，测试电路如图所示。 由图可知由图可知 由此可求得输出电阻为由此可求得输出电阻为4. 放大电路上限频率放大电路上限频率fH、下限频率、下限频率fL的测量的

15、测量放大电路的通频带放大电路的通频带 通常当电压增益下降到中频增益通常当电压增益下降到中频增益0.707倍时倍时(按功率按功率分贝数即下降分贝数即下降3dB)所对应的上下限频率用所对应的上下限频率用 fH和和 fL表示，表示，如下图，则如下图，则fH与与fL之间的范围就称为放大电路的通频带之间的范围就称为放大电路的通频带宽度宽度BW 。即。即 BW= fH - fL频率特性曲线图频率特性曲线图4. 放大电路上限频率放大电路上限频率fH、下限频率、下限频率fL的测量的测量上下限频率测量原理方框图上下限频率测量原理方框图（放大电路的工作电源未表示）（放大电路的工作电源未表示）4. 放大电路上限频率

16、放大电路上限频率fH、下限频率、下限频率fL的测量的测量测量方法测量方法 在在ICQ1.5mA，RL=情况下，将频率为情况下，将频率为1KHz的的正弦信号加在放大器的输入端，增大输入信号幅度，监正弦信号加在放大器的输入端，增大输入信号幅度，监视输出电压视输出电压Uo仍保持不失真的正弦波。仍保持不失真的正弦波。 用交流毫伏表用交流毫伏表测出此时输出电压值测出此时输出电压值Uo；保持信号源输出信号幅度不变，；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）改变信号源输出频率增加或减小） ，当交流毫伏表，当交流毫伏表测数的输出电压值达到测数的输出电压值达到Uo0.707值时，停止信号源频值

17、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或下限频率或下限频率fL。5. 观察静态工作点对输出波形的影响观察静态工作点对输出波形的影响在在ICQ1.5mA，RL=情况下，将频率为情况下，将频率为1KHz的正弦信号加在的正弦信号加在放大器的输入端，增大输入信号幅度，监视输出电压放大器的输入端，增大输入信号幅度，监视输出电压Uo仍保持不仍保持不失真的正弦波。失真的正弦波。 将电位器将电位器RP的阻值调为最大，此时静态电流的阻值调为最大，此时静态电流ICQ下降，用示波器下降，用示波器观察输出波形是否出现失真、记录此时的波形，并

18、测出相应的集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电极静态电流 。若失真不够明显，可适当增大。若失真不够明显，可适当增大Us。将电位器将电位器RP的阻值调为最小，此时静态电流的阻值调为最小，此时静态电流ICQ增大，观察输出增大，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。小对放大电路输出动态范围的影响。5. 观察静态工作点对输出波形的影响观

19、察静态工作点对输出波形的影响 ICQ ，Uo出现饱和失真；出现饱和失真； ICQ，Uo出现截止失真；出现截止失真； ICQ正常，具有较大的加大输入信号不失真。正常，具有较大的加大输入信号不失真。a饱和失真底部失真）饱和失真底部失真）b截止失真顶部失真）截止失真顶部失真）c不失真不失真静态工作点对输出电压静态工作点对输出电压Uo波形的影响波形的影响五、思考题五、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？输出波形不失真？ 在测试在测试Au、Ri和和Ro时，怎样选择输入信号时，怎样选择输入信号Ui的大小的大小和频率？和频率？ 测试中，如果将信号源、毫伏表、示波器中的任一仪测试中，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器的二个测试