三、晶体管单级放大器实验1模拟电路,实验

实验三、晶体管单级放大器实验1实验目的测定如实验图共射接法的单级放大器的静态工作点及电压放大倍数。观察静态工作点对放大器输出波形的影响。学习按照电路接线和查线，熟悉仪器的使用。二、 实验仪器：

实验板（含相关电阻、电容和三极管） 1块 示波器 1台 信号发生器 1台 万用表 1只 直流电源 1台 实验电路图：

图3－1 单管放大器实验原理图

实验内容及步骤：

1. 首先我们介绍如何测定静态工作点：由于三极管的静态工作点是可以根据情况可调的，我们可以看到在上述原理图中有一可变电阻Rw3，当我们调节该电阻接入的阻值大小，三极管的基极电压将会有所改变，这是三极管的集电极、发射极电压以及相应的电流都会改变，这样三极管的静态工作点就将改变。接下来我们可以看书上的静态工作的估算，在SW3可调的情况下，静态工作点是可以自由选取的。如下图所示，当静态工作点选取在Q1时，，虽然Q1本身处于放大区，但是当加入交流信号后，由于正电压部分和它的叠加，此时产生的电压将落入饱和区，于是将产生饱和失真。同样的，若选在Q2，则会出现截至失真。所以一般我们将静态工作点选在临界点Q1、Q2的中点附近，如书上所述，就是选定VB＝1/4×Ec，IR9=10IB。实际上，当VB以后，整个电路的静态工作点也已经固定，所以在实际中只需要测定VB即可，而IR9不用考虑。图3-2静态工作点不合适引起放大器失真 在调节静态工作点时，需要使用万用表来测量，要求此时不要加入信号发生器的信号。 由于静态工作点是估算的，所以要求学生们会估算，考试时不会给出。 特别强调，9V电源一定要接入，并且信号发生器的输出黑色夹子一定要接。输入电源：9V。调节VB点电压为2.25V，测VC、VE、VCE的电压，图中R1L选定为2k。电源线的规范使用：红、黑线；香蕉插头对电源，鳄鱼夹对实验板。单放电路图的说明，强调K4点的接入和R13电阻短路。实验板的电源插座连入电路。测量用万用表的直流档。三极管的e、b、c三个管脚的识别。（所用标号为教学课件上的标号，下同） 2. 测定电压放大倍数：在已经选定静态工作点以后，整个电路的放大倍数已经基本确定了，按照书上的要求，只需在IN口上加入信号即可（注意：书上的电路图和实际电路板图不同）。而书上的要求是1kHz，5mV的信号，对于5mV的测定不是直接测定信号发生器的输出端，而是测定输入处开关出电压，而且指的是有效值，所以应该用万用表的交流档测量。注意不能直接测量输入的电压，这是因为该电路的前端有一个分压电路，是不属于单管电路部分的，所以在计算放大倍数时，也应该用输出电压除以开关处电压（对于交流信号等于B的电压），而不是直接除以输入电压。注意要用示波器检测输出，观测输出波形是否正确，最重要的是是否出现了失真。输入1KHZ、50~60mV的正弦波信号（in端），测K17点与K7点之间的电压比。鳄鱼夹不能直接夹在板子的接线柱上，要用导线引出。9V电压不能拨掉，一直要加在板子上面。加入交流信号先用示波器监视输入、输出波形，再用表来测量。观察非线性失真：在前文测定工作点部分已经提到过，静态工作点的改变会引起失真，向Q2点靠近引起截至失真，反之，引起饱和失真。（注意，图3－2中Q1、Q2标号与书上不同）。 另外，当输入电压过大，将会在信号的正峰值和负峰值的附近同时产生饱和失真与截至失真。在判定失真方式时，参考图3－2时，应注意坐标轴的方向，同时，应强调的是，由于单管电路放大倍数是一个“负数”，即有一个反相的作用，在判定失真方式时，应注意。增大输入信号；调节偏置电阻：饱和、截止失真；需量出RW3最大、最小（找K4点与100KΩ之间）。实验报告写清什么失真、RW3如何。 4．简单介绍该电路：其中RW3、R9、R10三个电阻组成对电源的分压，以得到合适的B点的基极电压，调节静态工作点。R12是引入一个直流负反馈，提高E点的电压，扩大放大工作区，而同时C10是旁路直流信号，若无此电容，通过R12将同时引入交流负反馈。C9、C11等都是隔直作用。 介绍如何画直流通路图和交流通路图。 最后，对学生简单重复各种仪器的使用。（主要是示波器和信号发生器）五、 实验结果：

1. 静态工作点的测量：Vb＝1/4Vcc＝2.25V；Vc＝5.68V，Ve=1.68V，Vce＝4.08V。其误差主要是使用示波器的测量误差和三极管的老化误差，以及一定量的噪声。 2． 测定放大倍数（注意要在不失真情况下测量）：Vi=10mV，Vo＝588mV，Av＝58.8。根据公式Av＝－βRi/rbe可知增大Rc可以提高电压增益。 3．观察非线性失真：见毫米方格纸图。截至失真：只要是静态工作点偏移，导致基极发射极电压不足以使三极管完全导通，注意放大倍数是负数，所以截至失真的失真部分反而在横轴上方。饱和失真主要是由于三极管进入了饱和去，可以通过增大基极电阻（减小了基极电压改变了静态工作点）、减小集电极电阻Rc（改变交流负载线斜率增大管压降Uceq），或者更换β较小的管子消除饱和失真。输入电压过大可能同时引起两种失真。六、 思考题 1．直流负载线和交流负载线所表示的物理意义是什么？ 答：根据公式Uce＝Vcc－icRc而得到的曲线，称为DCLL（直流负载线），其中Uce位为横坐标，ic为纵坐标，当ic＝0时，Uce＝Vcc，当Uce＝0时，ic＝Vcc/Rc。交流负载线，通常也是确定两点，其中一个为静态工作点Q（Uceq，Icq）和（Vcc，0），其中Vcc＝Uceq＋IcqRl），Rl＝Rc//Rl。对于一般常见的CE电路，在已知静态工作点的基础上，根据交流负载线上的Uceq点两侧线段的长短比较，很容易得到电路的输出幅度Uomax，同时，根据两侧线段的长短分析输出波形可能出现什么失真，若Uceq点左侧线段短，即（Uceq－Uces）值小，为饱和失真；反之，右侧短，即使（Vcc－Uceq）值小，为