静态工作点的调试实验报告.docx
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静态工作点的调试实验报告
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静态工作点的调试实验报告
篇一:
单级放大电路静态参数测试实验报告
单级放大电路静态参数测试
一、实验目的
1、熟悉模拟电子技术实验箱的结构,学习电子线路的搭接方法。
2、学习测量和调整放大电路的静态工作点,观察静态工作点设置对输出波形的影响。
二、实验说明
图6-1为电阻分压式工作点稳定单管放大器实验电路图。
它的偏置电路采用Rb1和Rb2组成的分压电路,并在发射极中接有电阻Re,以稳定放大器的静态工作点。
当在放大器的输入端加入输入信号ui后,在放大器的输出端便可得到一个与ui相位相反,幅值被放大了的输出信号u0,从而实现了电压放大。
图6-1共射极单管放大器实验电路
在图6-1电路中,旁路电容ce是使Re对交流短路,而不致于影响放大倍数,耦合电容c1和c2起隔直和传递交流的作用。
当流过偏置电阻Rb1和Rb2的电流远大于晶体管T的基极电流Ib时(一般5~10倍),则它的静态工作点可用下式估算:
Rb1
uccub?
Rb1?
Rb2u?
ube
Ie?
b?
Ic
Re
uce?
ucc?
Ic(Rc?
Re)
R//RL
电压放大倍数AV?
?
βc
rbe
输入电阻Ri?
Rb1//Rb2//rbe输出电阻Ro?
Rc
由于电子器件性能的分散性比较大,因此在设计和制作晶体管放大电路时,离不开测量和调试技术。
在设计前应测量所用元器件的参数,为电路设计提供必要的依据,在完成设计和装配以后,还必须测量和调试放大器的静态工作点和各项性能指标。
一个优质放大器,必定是理论设计与实验调整相结合的产物。
因此,
除了学习放大器的理论知识和设计方法外,还必须掌握必要的测量和调试技术。
放大器的测量和调试一般包括:
放大器静态工作点的测量与调试,消除干扰与自激振荡及放大器各项动态参数的测量与调试等。
放大器静态工作点的测量与调试1)静态工作点的测量
测量放大器的静态工作点,应在输入信号ui?
0的情况下进行,即将放大器输入端与地端短接,然后选用量程合适的直流毫安表和直流电压表,分别测量晶体管的集电极电流Ic以及各电极对地的电位ub、uc和ue。
一般实验中,为了避免断开集电极,所以采用测量电压ue或uc,然后算出Ic的方法,例如,只要测出ue,即可用
ueu?
uc
算出Ic(也可根据Ic?
cc,由uc确定Ic),ReRc
同时也能算出ube?
ub?
ue,uce?
uc?
ue。
Ic?
Ie?
为了减小误差,提高测量精度,应选用内阻较高的直流电压表。
2)静态工作点的调试
放大器静态工作点的调试是指对管子集电极电流Ic(或uce)的调整与测试。
静态工作点是否合适,对放大器的性能和输出波形都有很大影响。
如工作点偏高,放大器在加入交流信号以后易产生饱和失真,此时uo的负半周将被削底,如图6-2(a)所示;如工作点偏低则易产生截止失真,即uo的正半周被缩顶(一般截止失真不如饱和失真明显),如图6-2(b)所示。
这些情况都不符合不失真放大的要求。
所以在选定工作点以后还必须进行动态调试,即在放大器的输入端加入一定的输入电压ui,检查输出电压uo的大小和波形是否满足要求。
如不满足,则应调节静态工作点的位置。
(a)(b)
图6-2静态工作点对uo波形失真的影响
改变电路参数ucc、Rc、Rs(Rb1、Rb2)都会引起静态工作点的变化,如图6-3所示。
但通常多采用调节偏置电阻Rb2的方法来改变静态工作点,如减小Rb2,则可使静态工作点提高等。
图6-3电路参数对静态工作点的影响
最后还要说明的是,上面所说的工作点“偏高”或“偏低”不是绝对的,应该是相对信号的幅度而言,如输入信号幅度很小,即使工作点较高或较低也不一定会出现失真。
所以确切地说,产生波形失真是信号幅度与静态工作点设置配合不当所致。
如需满足较大信号幅度的要求,静态工作点最好尽量靠近交流负载线的中点。
三、实验内容
实验电路如(:
静态工作点的调试实验报告)图6-1所示。
各电子仪器可按实验一中图6-1所示方式连接,为防止干扰,各仪器的公共端必须连在一起,同时信号源、交流毫伏表和示波器的引线应采用专用电缆线或屏蔽线,如使用屏蔽线,则屏蔽线的外包金属网应接在公共接地端上。
1、调试静态工作点
接通直流电源前,先将Rw调至最大,函数信号发生器输出旋钮旋至零。
接通+12V电源、调节Rw,使Ic?
2.0mA(即ue?
2.2V,因为Ic?
Ie?
ue),
e
uc和ue及用万用电表电阻档测量Rb2值。
用直流电压表测量ub、记入表7-1。
表6-1I?
2.0
mA时电路测量和计算值表
置Rc?
2.4k?
,信号源频率1Khz,ui?
0,调节Rw使Ic?
2.0mA,测出uce
值,再逐步加大输入信号,使输出电压uo足够大但不失真,即为最大不失真状态。
然后保持输入信号不变,分别增大和减小Rw,使波形出现失真,绘出uo的波形,并测出失真情况下的Ic和uce值,记入表6-2中。
注意:
每次测Ic和uce值时都要使信号源的输出ui?
0。
为了满足该条件,可以将图6—1中b点连接信号源的导线断开。
u
表中Ic和uce值要计算,Ic?
Ie?
e,ube?
ub?
ue,uce?
uc?
ue。
Re
表6-2R?
2.4
k?
R?
?
时的实验数据
1、认真做实验,记录实验数据。
2、讨论并总结静态工作点变化对放大器输出波形的影响。
答;静态工作点不稳定,或者选的不合适,都会对输出波形造成影响。
可能会出现截止失真,或者饱和失真两种情况。
五、预习要求1、阅读教材中有关单管放大电路的内容并估算实验电路的性能指标。
假设:
3Dg6的β=100,Rb1?
20k?
,Rb2?
60k?
,Rc?
2.4k?
,RL?
2.4k?
。
估算放大器的静态工作点,电压放大倍数AV,输入电阻Ri和输出电阻Ro。
答;ub=Rb2ec/(Rb1+Rb2)Ic=Ie=(ub-0.7)/Reuce=ec-Ic(Rc+Re)ri=300+(1+β)Ie/26ro=Rc
Av=-βRc//RL/ri
2、能否用直流电压表直接测量晶体管的ube?
为什么实验中要采用测ub、
ue,再间接算出ube的方法?
答;测电路里的电流时,电压是测不准的,测电压时也是,电流是测不准的。
原因是电路里,当你接入测量仪器时,其实电路已经改变了电压(或电流),所以只能这样分别测算。
简单说,你接入的仪器成了电路的干扰因素,那些仪器也带电流电压功率的消耗。
晶体管的测量值太小了,一丁点误差都很严重。
4、当调节偏置电阻Rb2,使放大器输出波形出现饱和或截止失真时,晶体管的管压降uce怎样变化?
答;出现饱和失真时,管压降uce变得很小(小于1V);出现截止失真时,uce增大,变得接近Vcc。
注:
附图6-1所示为共射极单管放大器与带有负反馈的两级放大器共用实验模块。
如将K1、
K2断开,则前级(Ⅰ)为典型电阻分压式单管放大器;如将K1、K2接通,则前级(Ⅰ)与后级(Ⅱ)接通,组成带有电压串联负反馈两级放大器。
篇二:
综合性实验报告-单级放大电路静态工作点和放大倍数
本科学生综合性实验报告
学号姓名
学院物理与电子信息学院专业、班级物理学101班实验课程名称电路与电子技术基础
(1)实验教师及职称
开课学期学年学期填报时间年月
云南师范大学教务处编印
1
2
3
4
5
篇三:
实验七单级放大电路静态工作点
实验七单级放大电路静态工作点
一实验目的
1.理解单级放大电路静态工作点变动对输出波形的影响。
2.学习掌握单级放大电路检查、调整、测试方法。
二实验仪器
sAc-mDⅡ网络智能模拟电路实验台、泰克示波器、函数信号发生器、交流毫伏表。
三实验预习
1.预习单级放大电路工作原理。
2.预习单级放大电路调整测试方法。
四实验原理
放大电路种类很多,实验以单级阻容耦合低频放大电路为例,它的功能是将频率从几十hZ到几百KhZ的低频弱小信号进行不失真的放大。
它是电子线路基本单元电路之一。
电路原理如图7-1所示。
图中,
RpRb1Rb2组成直流分压偏置电路。
R
e
是稳定电路工作点的发射极电阻,ce是发射极旁路电容,可以使Re两端交流短路,使输出值减少损失。
Rc是三极管直流负载,与Rc两端并联RL组成交流负载。
c1c2是传递交流信号电容,又起到电路级与级之间静态工作时的隔直作用。
放大电路静态工作时,工作点的设置合理与否很重要,它关系到放大电路能否正常工作。
所谓工作点是指放大电路无输入信号工作时,三极管各极直流电流和电压在特性曲线上所决定的点。
如图7-2所示Q点。
一般用基极电流(IbQ)、电压(VbeQ)和集电极电流(IcQ)、电压(VceQ)表示。
图7-2中,静态工作点的位置变化对输
图7-2
工作点的位置对输出波形的影
图7-1单级放大电路
出信号波形影响很大,若Q点选取在线性区中部,运用范围又未超过线性区,则输出电流和电压的波形都不失真。
若Q?
点选取在靠近饱和区,处在饱和区的部分信号得不到放大,则输出电流ic正半周和输出电压vce负半周的波形产生饱和失真。
若Q?
?
点选取在靠近截止区,处在截止区的部分信号得不到放大,则输出电流ic的负半周和输出电压vce的正半周产生截止失真。
故电路静态工作时,要求其工作点调整选取在曲线线性区中点。
由上述知,电路一旦设计连接完后,必须进行静态工作点的调整和检测。
a工作点的调整:
电路静态工作时,电源电压ec的变动,负载Rc的改变,基极电流Ib的变化都会影响工作点。
图7-3中,若Rc和Ib不变,改变ec会使整个负载线平行移动,工作点Q沿IbQ移到Q1点。
若ec和
Ib不变,改变Rc会使负载线的斜率随之改变,工作
点Q沿IbQ移到Q2点。
若Rc与ec不变,工作点Q随
Ib的增大沿负载线移到Q3点。
同理,Ib减小工作点
则下移。
b工作点的检测:
用直流电流表、电压表测出静态时管子各极电流值、电压值(IbQ、VbeQ、IcQ、VceQ)。
由于IbQ测值很小(?
A数量级),一般不测IbQ。
测试时,若Vc=ec或Ve=0,则Ic=0,表示管子工作在截止区。
若Vc太小,即Vc-
Ve=Vce≤0.3V(硅管),则Ic太大,使Rc压降过大,表示管子工作在饱和区。
图7-3电路参数的变化对工作点
正常的Vbe值为0.2V(锗管)或0.7V(硅管)。
当各极电流、电压都处于正常值时,表示电路工作正常。
c工作点的计算:
常用偏置电路分为固定式和分压式二种,实验要求用分压式偏置电路进行理论计算,且验证实验值。
下面列出分压式偏置电路静态工作点的理论计算公式:
VbQ=
RR
b1
b2
b2
?
R
ec
7-1
VceQ?
ec?
IcQRc?
IeQRe7-2
式中IcQ?
?
IbQ
IeQ?
VbQ?
VbeQ
Re
五实验内容及步骤
1.用万用表检测判断图7-1所示各电子元件的好坏,尤其三极管和电容器2.按图7-1所示正确连线3.静态调试
电路输入端不输入信号,接通直流电源ec=+12V,调节Rp阻值,使Ic≈1mA,且测试三极管各极电流、电压值,将值填入表7-1内。
表7-1
表中IbQ计算公式:
IbQ
4.动态调试
(1)从电路输入端输入Vi=20mV,fi=1Khz信号,逐渐增大输入信号幅值,用示波器观察输出信号波形,调Rp阻值,使输出波形正负半周幅值为最大且同时不失真,此时,表示工作点在负载线正中位置,即电路工作在最佳状态。
否则继续调Rp阻值,使输出波形正负半周幅值为最大且同时不失真止。
(2)用毫伏表测出电路输出信号电压Vo值,求出动态范围2Vom
?
22Vo
?
Vb1Q?
VbQ
100K
?
VbQ20K
。
保持其他条件不变,将RL换成5.1K,重复上述步骤,可测出相应动态范围,将值填入表7-2内。
表7-2
(3)减小输入Vi值,使恢复到20mV,再测出输出Vo值。
则电路的电压放大倍数AV可计算求得:
AV
?
VoVi
5.观察负载电阻Rc(或RL)的改变,对电路输出信号的影响。
(1)取Rc=2K,保持输入信号Vi值及其他元件值不变,分别观察改变电路负载电阻RL,使RL=2K、5.1K、?
时的输出信号波形情况,将值填入表7-3内。
表7-3
(2)取RL=2K,保持输入信号Vi值及其他元件值不变,分别观察改变电路集电极负
载电阻Rc,使Rc=2K、1K、4K时的输出信号波形情况,将值填入表7-4内。
表7-
4
六实验思考题:
1.直流负载线和交流负载线,它们表示的物理意义是什么?
2.放大电路外接负载RL值的大小对电路本身的动态范围有何影响?
何种情况下,可近似认为RL对动态范围无影响?
3.从公式AV
?
?
?
R?
Lrbe
可知,增大Rc值可提高AV,若无限止的增大Rc,AV是否也随
之无限止的增大?
为什么?
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