模拟电子技术实验指导书.docx

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模拟电子技术实验指导书

河海大学文天学院

电子技术实验指导书

模拟电子技术

王飞

2014.2

实验一晶体管单管放大电路

一、实验目的

1．学习放大电路静态工作点调试方法，分析静态工作点对放大电路性能的影响。

2．学习放大电路电压放大倍数及最大不失真输出电压的测量方法。

3．测量放大电路输入、输出电阻。

4．进一步熟悉各种电子仪器的使用。

二、实验原理

图1－1为电阻分压式静态工作点稳定放大电路，它的偏置电路采用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Ui后，在放大电路输出端便可得到与Ui相位相反、被放大了的输出信号U0，实现了电压放大。

R1和R2组成输入信号的分压电路，其目的是防止输入信号过大，损坏三极管。

图1－1

在电路中静态工作点为：

动态参数：

电压放大倍数

其中

输入电阻：

若开关合上，即R7短接

输出电阻：

放大电路输入电阻测试方法：

若输入信号源US经R1=5.1k与C1串联后再接到三极管V1的基极，测得US和

，即可计算出

输出电阻可用下式计算：

其中

为RL未接入时（RL=¥）U0之值，U0为接入RL时U0之值。

1．静态工作点的测试

1）静态工作点的测量

放大电路的静态工作点是指在放大电路输入端不加输入信号Ui时，在电源电压VCC作用下，三极管的基极电流IB，集电极电流IC以及集成极与发射极之间的电压UCE等。

测量静态工作点时，应使放大电路输入信号Ui=0，即将信号源输出旋钮旋至零（通常需将放大电路输入端与地短接）。

然后测出IC，或测出RE两端电压，间接计算出IC来，IB=IC/,UBE,UCE用数字式直流电压表进行测量，在测试中应注意：

a）测量电压UBE、UCE时，为防止引入干扰，应采用先测量B、C、E对地的电位后进行计算，即：

UBE=UB–UE

UCE=UC–UE

b）为了测量IB、IC和IE，为了方便起见，一般先直接测量出UE后，再由计算得到：

总之，为了测量静态工作点只需用直流电压表测出UC、UB、UE即可推算出。

2）静态工作点的调试：

放大电路的基本任务是在不失真的前提下，对输入信号进行放大，故设置放大电路静态工作点的原则是：

保证输出波形不失真并使放大电路具有较高的电压放大倍数。

改变电路参数UCC、RC、RB都将引起静态工作点的变化，通常以调节上偏置电阻取得一合适的静态工作点，如图1－1中调节RW1。

RB1减小将引起IC增加，使工作点偏高，放大电路容易产生饱和失真，如图1－2－a所示，U0负半周被削顶。

当RB1增加，则IC减小，使工作点偏低，放大电路容易产生截止失真，如图1－2－b所示。

U0正半周被缩顶。

适当调节Rb1可得到合适的静态工作点。

图1－2

2．电压放大倍数的测量

测量电压放大倍数的前提是放大电路输出波形不应失真，在测量时应同时观察输出电压波形。

在U0不失真条件下分别测量输出电压U0和输入电压Ui的值，则：

。

电压放大倍数大小和静态工作点位置有关，因此在测量前应先调试好一定的静态工作点。

3．最大不失真输出电压的测量

为了在动态时获得最大不失真输出电压，静态工作点应尽可能选在交流负载线中点，因此在上述调试静态工作点的基础上，应尽量加大Ui，同时适当调节偏置电阻RB1（RW1），若加大Ui先出现饱和失真，说明静态工作点太高，应将RB1增大，使IC小下来，即静态工作点低下来。

若加大Ui时先出现截止失真，则说明静态工作点太低，应减小RB1使IC增大。

直至当Ui增大时截止失真和饱和失真几乎同时出现，此时的静态工作点即在交流负载线中点。

这时，再慢慢减小Ui，当刚刚出现输出电压不失真时，此时的输出电压即为最大不失真输出。

三、实验设备及所用组件箱

名称

数量

备注

模拟（模数综合）电子技术实验箱

1

数字式直流电压、电流表

1

函数发生器及数字频率计

1

电子管毫伏表

1

双踪电子示波器

1

四、实验步骤

1．用图示仪测量所用管子的值

测量VCE=6V,IC=1mA和IC=3mA时的值。

1=

2．静态工作点测试：

a）将三极管V1的信号输入端H与地短接（即用一短线将H端接地端连通）。

用线短接电位器RW2和电阻R7。

连接R6和C2的上面两端。

b）调节RW1，使IC=2mA，测UC、UB、UE值计入表1－1中。

表1－1=

测量值

计算值

IC（mA）

UC（V）

UB（V）

UE（V）

IC（mA）

UCE（V）

IB（V）

3．电压放大倍数的测量

a）将H、K点用一短线接通，保持IC=2mA，调节函数发生器，使其输出正弦波信号，频率为f=1kHz，信号加在US和接地端之间，逐渐加大输出信号幅度，使Ui=5mV，（注意：

Ui是H端对地的电压），同时用示波器观察输出信号U0的波形，在U0不失真情况下，测量下述二种情况下的U0值。

记入表1－2中

（1）RC=3.3kRL=¥

（2）RC=3.3kRL=2kW

表1－2

RC（kW）

RL（kW）

U0（V）

Ui波形

U0波形

AU

图形互相反相

b）用示波器观察Ui、U0间相位关系，描绘之。

4．静态工作点对电压放大倍数的影响

使RL=¥，Ui=5mV，用示波器监视U0波形，在U0不失真的范围内，测出数组IC和U0值。

记入表1－3。

表1－3

IC（mV）

U0（mV）

AU

5．最大不失真输出电压的测量

使RL=，尽量加大Ui，同时调节RW1改变静态工作点，使U0波形同时出现削顶失真和缩顶失真，再稍许减小Ui，使U0无明显失真，测量此时的Uimax和Uomx及IC值。

记入表1－4。

表1－4

IC（mA）

Uimax（mV）

Uomax（V）

AU

6．静态工作点对放大电路失真的影响

取IC=1.5mA，RL=，调节Ui，使之略小于Uimax，此时U0波形不失真，测量UCE和IC值，并绘出U0波形，调节RW1，使IC减小，观察U0波形的变化，当U0波形出现失真后，绘出U0波形，然后将函数发生器输出信号幅度调节旋钮至零，测量此时的UC、UCE。

调节RW1，使IC增大，当U0波形产生失真后，绘出U0波形，然后将信号源输出旋钮旋至零，测量此时UCE、IC值，将上述结果记入表1－5。

表1－5

IC（mA）

UCE（V）

U0波形

属何种失真

7．输入电阻ri的测量

最简单的办法是采用如图1－3所示的串联电阻法，在放大电路与信号源之间串入一个已知阻值的电阻RS，通过测出US和Ui的电压来求得ri

本实验中，用R1代替RS，断开H、K间短线其余同前面实验，函数发生器输出信号电压US加于US和接地端之间（见图2－1）其余同前面实验。

测得US、Ui'，记入表1－6，度计算出ri。

图1－3

测试时注意US不应取得太大，以免晶体管工作在非线性区。

表1－6R1=5.1kW，RL=2kW

Ui'

US

计算ri

U0

U0L

计算r0

8．输出电阻r0的测量

测量输出电阻时的电路如图1－3－b所示，测出放大电路输出电压在接入负载RL时的值U0和不接负载（RL=¥）时的输出电压U0'的变化来求得输出电阻。

具体方法是将图1－1又恢复原状，即H、K再次短接起来，函数发生器输出从US和地端输入，且将放大电路输入信号的频率调至1kHz，幅度保持恒定（Ui约5mV）的正弦电压，用双踪示波器监视输入，输出波形不失真的前提下，测得负载电阻RL接入和不接入二种情况下放大电路的输出电压U0和U0'从而求得输出电阻

将测到的值记入表1－6，并计算出r0。

实验二晶体管多级放大电路

一、实验目的

1．掌握多级放大电路的电压放大倍数的测量方法。

2．测量多级放大电路的频率特性。

3．了解工作点对动态范围的影响。

二、实验原理

实验电路如图2－1所示。

总的电压放大倍数

图2－1

本实验电路输入端加入了一个

的分压器，其目的是为了使交流毫伏表可在同一量程下测US和U02，以减少因仪表不同量程带来的附加误差。

电阻R1、R2应选精密电阻，且R2<

接入C7=6800pF是为了使放大电路的fh下降，便于用一般实验室仪器进行测量。

必须指出，当改变信号源频率时，其输出电压的大小略有变化，测放大电路幅频特性时，应予以注意。

三、实验设备及所用组件箱

名称

数量

备注

模拟（模数综合）电子技术实验箱

1

数字式直流电压、电流表

1

函数发生器及数字频率计

1

电子管毫伏表

1

双踪示波器

1

四、实验步骤

1．实验一中已测了三极管V1的b1的值，本实验中再测三极管V2和V3的b值，记入表2－1中。

表2－1

1

2

3

2．调节工作点

（1）按图3－1接线，图中H、K用线接起来，RW2两端用线短接，与R7并联的小开关合上，连接R6和C2的上面两端，将V1的集电极与C4电容正极接通，就组成了图3－1的两级阻容耦合放大电路。

（2）调节RW1和RW3，使IE1»1.3mA，IE3=4.9mA（通过测量R6、R12上电压求得），将V1、V3的工作点记入表2－2。

表2－2工作点测试

UB1（V）

UE1（V）

UC1（V）

IC1（mA）

UB3（V）

UE3（V）

UC3（V）

IC3（mA）

实验值

表中：

UB1、UE1、UC1分别代表三极管V1的基极对地电位，发射极对地及集电极对地电位。

UB3、UE3、UC3分别代表三极管V3的基极、发射极、集电极对地电位，IC1为V1的集电极电流

；IC3的集电极电流

。

3．测量放大倍数

当输入信号Ui的频率f=1KHz，Ui的大小应使输出电压不失真，RL=2kW时，测试各级放大倍数。

测得的数据填入表2－3。

但须注意，应在示波器监视输出波形不失真条件下，才能读取数据。

表2－3各级放大倍数测试（RL=2kW）

Ui（mV）

U01（mV）

U02（mV）

Au1

Au2

Au总

实验值

计算值

4．测量幅频特性

保持US=100mV的条件下，改变输入信号的频率，先找出本放大电路的fL和fh，然后测试多级放大电路的幅频特性。

测放大电路下限频率fL和上限频率fh的方法是：

在测量放大倍数实验（3）中，已测出了中频段的电压放大倍数Au，和此时放大电路的输出电压U0=U02的值。

调节函数发生器输出正弦波频率，若先降低频率，且保持Ui大小不变，测U0的值，当输出电压的值降到中频段输出电压值的0.707倍时，此时对应的频率即为下限频率。

再将信号源的频率升高，当f升高到一定值，