1晶体管单极放大器.docx
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1晶体管单极放大器
姓名:
周卫华同组人员:
魏才盛实验日期:
2012年
实验名称:
晶体管单级放大器
一.实验目的
(1)掌握用Multisim9.0仿真软件分析单极放大器主要性能指标的方法。
(2)掌握晶体管放大器静态工作点的测试和调整方法,观察静态工作点对放大器输出波形的影响。
(3)测量放大器的放大倍数,输入电阻和输出电阻。
二、实验原理
即
图2.1-1
晶体管单级放大器
1、放大器静态工作点的选择和测量
放大器的基本任务是不失真的放大小信号。
为了获得最大不失真输出电压,静态工作点应选在输出特性曲线上交流负载线的中点。
若工作点选的太高,则容易引起饱和失真;而选的太低,又易引起截止失真。
(1)直接法:
将万用表电流档串入集电极电路直接测量。
此法精度高,但要断开集电极回路,比较麻烦。
当按照上述要求搭好电路,在输入端引入正弦信号,用示波器观察输出。
静态工作点具体的调节步骤如下:
现象
出现截止失真
出现饱和失真
两种失真都出现
无失真
动作
减小R
增大R
减小输入信号
加大输入信号
根据示波器上观察到的现象,做出不同的调整动作,反复进行。
当加大输入信号,两种失真都出现,减小输入信号,两种失真同时消失,可以认为此时的静态工作点正好处于交流负载线的中点,就是最佳的静态工作点。
去掉输入信号,
2.电压放大倍数的测量
电压放大倍数是指放大器的输入电压Ui输出电压Uo之比
Au=Uo/Ui(2.1-5)
用示波器分别测出Uo和Ui,便可按式(2.1-5)求得放大倍数,电压放大倍数与负载Rl有关。
3.输入电阻和输出电阻的测量
(1)输入电阻Ri用电流电压法测得,电路如图2.1-3所示。
在输入回路中串接电阻R=1kΩ,用示波器分别测出电阻两端电压Ui和Us,则可求得输入电阻Ri为
Ri=Ui/Ri=Ui×R/(Us-Ui)(2.1-6)
图2.1-3
电阻R不宜过大,否则引入干扰;也不宜过小,否则误差太大。
通常取与Ri同一数量级。
(2)输出电阻Ro可通过测量输出端开路时的输出电压Uo1,带上负载Rl后的输出电压Uo2。
Ro=(Uo1/Uo2-1)×Rl(2.1-7)
三.实验内容
(一)计算机仿真部分
连接晶体管单极放大电路如图1.1所示:
图1.1
1.静态工作点的调整和测量
(1)如上图所示,示波器A通道接放大器输入信号,B通道接放大器输出信号。
按
开始仿真。
(2)在输入端加入1KHZ,幅度为20mv(峰峰值)的正弦波,双击信号发生器设置信号为正弦波,频率为1KHZ,幅度为10mv(信号发生器里显示的幅度是峰值)。
按A或者shift+A调节电位器,使示波器所显示的输出波形达到最大不失真。
如图1.2所示。
图1.2
(3)撤掉信号发生器,使输入信号电压Vi=0,用万用表测量三极管三个极分别对地的电压,VE,VB,VC,VCEQ,ICQ,根据IEQ=VEQ/Re算出ICQ=IEQ。
将测量值记录于表1.1,并与估算值进行比较。
表1.1静态工作点(仿真)
理论估算值
实际测量值
VB
VC
VE
VCE
IC
VB
VC
VE
VCE
IC
2.957V
7.448V
2.257V
5.232V
2.256mA
2.900V
7.516V
2.257V
5.271V
2.242mA
图1.3为测量静态工作点截图。
图1.3
波器截图。
图1.4
(1)放大电路输出端接入2K欧姆的负载电阻RL,保持输入电压vi不变,测出此时的输出电压vo,并计算出此时的电压放大倍数,分析负载对放大电路电压放大倍数的影响。
图1.5为相应的示波器截图。
图1.5
(2)用示波器双踪观察输入输出电压的波形,比较它们之间的相位关系。
答:
从图1.4和图1.5中可以看出输出电压与输入电压之间是反相的。
3.输入电阻与输出电阻的测量
电路图和示波器截图如图1.6所示。
图1.6
将2,3的测试结果记录整理后填入表1.2中,并对实验结果进行讨论。
表1.2放大电路动态指标测试、计算结果(仿真)
2.测量最大不失真输出电压
调节信号发生器输入电压
V,这时示波器所显示的正弦电压V,即为放大电路的最大不失真电压,记下此时输出电压的大小。
答:
通过观察示波器中输出电压波形随输入电压增大的变化情况发现当U=14mvp时,输出电压开始出现上电压截止,输出电压波形如图1.7所示
(二)实验室操作部分
1.静态工作点的调整和测量
(1)按照实验电路在面包板上连接好,布线要整齐,均匀,便于检查;经检查无误接通12v直流电源。
(2)在输入端加入1KHZ,幅度为20mv(峰峰值)的正弦波,在放大电路的输出端接示波器,调节电位器,使示波器所显示的输出波形达到最大不失真,然后关掉信号发生器的电源,使输入电压VI=0,用万用表测量三极管三个极分别对地的电压VE,VB,VC,VCEQ,ICQ,根据IEQ=VEQ/Re算出ICQ=IEQ。
将测量值记录于表1.3,并与估算值进行比较。
表1.3静态工作点
理论估算值
实际测量值
VB
VC
VE
VCE
IC
VB
VC
VE
VCE
IC
2.907v
7.515v
2.257v
5.257v
2.242mA
2.901v
7.312v
2.274v
5.035v
2.252mA
(3)用示波器双踪观察输入输出电压的波形,比较它们之间的相位关系。
答:
从示波器中观察发现两者相位反相。
将2,3的测试结果记录整理后填入表1.4中,并对实验结果进行讨论。
表1.4放大电路动态指标测试、计算结果(仿真)
四..分析与讨论
(1)分析静态工作点,电压放大倍数的实测值与理论值有何差异?
为什么?
负载开路时,电压放大倍数理论估算值AV=133.33,实际测量值AV’=137.45,差距不大。
而RL=2kΩ时,电压放大倍数理论估算值AV=66.67,实际测量值AV’=137.45,误差明显。
理论估算时没有考虑三极管的电容特性以及对rbb’,Ube都是估算的,不精确。
(2)负载电阻RL对放大增益的影响。
负载电阻RL会减小放大增益。
(3)试验过程中,如果将信号发生器或示波器接线换位,会出现什么问题?
试验过程中,如果将信号发生器或示波器接线换位,将会出现相位相反,电压表或电流表示数为负数。
(4)如果不断开集电极电阻RC,如何测量集电极电流IC。
这种方法称为什么测量方法?
用万用表(电压当)先测出RC两端的电压降,然后根据已知的RC的值,算出IC。
这种方法称为间接法。
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- 晶体管 单极 放大器