分压式共射极放大电路的研究.docx
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分压式共射极放大电路的研究
实验2.2分压式共射极放大电路的研究
一、实验目的
1、掌握放大电路静态工作点的调试和测量方法。
2、了解静态工作点对放大电路输出波形失真的影响。
3、掌握放大电路动态参数(AV、ro、ri)的测量与计算。
4、了解分压式共射单极放大电路的特性。
二、实验原理
1、静态工作点
对于三极管电压放大电路来说,至关重要的一点就是必须设置合适的静态工作点,保证三极管工作在线性区,以实现对输入信号的不失真放大。
通常,总是将静态工作点调整在放大器交流负载线的中点,以获得最大不失真输出的动态范围。
当然,若输入信号幅度较小,为了较低静态功耗,也可将静态工作点设置得低一些。
静态工作点的高低与电源电压VCC及电路参数RC、Rb等有关。
由于VCC以及RC(决定着电压放大倍数与输出电阻)在电路设计中已根据技术要求确定,在电路调试中是不已改变的。
因此,在调试中总是通过改变基极偏置电阻Rb来调整静态工作点,当增大Rb时,IB、IC将减小,UCE升高,Q点下降,这时容易出现截止失真。
反之,Q点上升,容易出现饱和失真。
合适的工作点,就是在一定限度的输入信号下,以既不出现截止失真也不出现饱和失真为标准。
2、动态参数
主要有电压放大倍数Au、输入电阻ri和输出电阻ro。
对于图2.2.3所示的分压式可调偏置单极放大电路而言,当K合上时,其电压放大倍数为,改变RC或RL之值,均可改变AV(当三极管参数一定时)。
输入电阻ri是从图2.2.3中A、B两端看进去的等效电阻,即ri=ui/ii,由于ii较小,直接测量有困难,故实验中可在输入端接入一个5.1K电阻如图2.2.1所示,用交流毫伏表分别测量Us与Ui,即可计算输入电阻ri。
还应当指出的是uS不应取得太大,否则晶体管工作在非线性状态,使测量误差较大,通常可在输出波形不失真的情况下测量,为了保证测量的准确度,还应注意RS值的选取,一般使RS接近于ri值为宜,取值太大或太小都将带来较大的测量误差。
输出电阻ro是从图2.2.3中C、D两端看进去的等效电阻,在C、D两端接入一个RL电阻作为负载如图2.2.2所示,选择合适的RL值使放大器输出不失真(接示波器监视),首先测量放大器的开路输出电压,再测量放大器接入已知负载RL时的输出电压则输出电阻
特别注意:
上述各种动态参数的测量均在输出电压不失真的条件下进行。
三、实验设备
1、模拟电路实验箱一套
2、示波器一台
3、函数发生器一台
4、晶体管毫伏表一块
5、数字万用表一块
四、实验任务及步骤
1.静态工作点的确定、动态参数的测量
(1)动态参数的测量
按图2.2.3连线,接线后仔细检查,确认无误后再接通电源。
在输入端加入正弦波为uS信号(uS来自函数信号发生器,调节函数信号发生器频率为f=1KHz、输出衰减为40dB,uS≈60mV),使放大器工作在中频状态。
VCC由THM-14模拟电路实验箱自己供给+12V电压。
同时调节Rb及输入信号uS的幅度,用示波器观察uo波形的变化。
当Rb调到某一位置UCE=≈6V时,若加大信号幅度能使uo正负两半波同时出现失真,而减小信号幅度又能使正负两半波的失真同时消失,则说明此时的静态工作点已基本处于放大器交流负载线的中点,放大器的动态范围已趋向最大。
保持最大动态范围下的Rb值不变,按表2.2.1和表2.2.2中所给定的RL及RC的不同数值,在输入端加入一定量的输入信号,用示波器同时观察ui和uo的波形(两波形的零电位线应重合),并比较相位。
在uo波形不失真的条件下,用晶体管毫伏表分别测量US、Ui及Uo(RL=时的Uo即为
)将上述测量及计算填入表2.2.1和表2.2.2,即可得到动态参数。
表2.2.1
给定参数
实测
实测计算
理论估算
RC
RL
Ui(mV)
Uo(mV)
Au
Au
2.4K
2.4K
2.4K
表2.2.2
测量输入电阻RS=5K
测量输出电阻
实测
测算
估算
实测
测算
理论估算
Us(mV)
Ui(mV)
ri
(K)
ri
(K)
RL=
Uo
RL=2.4k
ro
(K)
ro
(K)
(2)静态工作点的测量
保持最大动态范围下的Rb值不变,用数字式万用表的直流电压档(DC)或电阻档,按表2.2.3的要求进行测量,即可得到静态工作点测试。
表2.2.3
实测(V)
实测(K)
用测量计算
URb
Ub2
UCE
URc
RC
Rb
Rb2
IB(A)
IC(mA)
2.研究静态工作点对放大器失真的影响
(1)按图2.2.3连线,将开关K打开(不接负载),电位器Rb1调至接近最小,在放大器输入端加入1KHz正弦波信号,并由零开始逐渐增大,用示波器观察放大器输出电压uo的波形,直至uo的某个半波产生较明显的失真为止。
记下此时的波形,并测量三极管集射极两端的直流电压UCE,记入表2.2.4中。
(2)将电位器Rb1调至接近最大,再测出此时的输出波形及UCE,同样将数据及波形记入表2.2.4中。
表2.2.4
失真
Rb
较小时
较大时
UCE(直流)
uo波形
失真
类型
五、实验报告要求
1、写出实验中感受最深的体会,并讨论RC及RL对电压放大倍数的影响。
2、根据表2.2.1和表2.2.2所测数据,计算出放大器的AV、ro及ri,并与理论计算结果(由放大器的微变等效电路求得)进行比较、分析产生误差的原因。
3、根据表2.2.4实验结果,分析失真的类型及失真的原因。
六、注意事项
1.实验中测试静态工作点电流IC和IB是用间接方法测量。
2.用万用表测量电阻的阻值时,电阻不得带电(关断直流电压电源),且至少应有一端从电路中断开(即不能有回路)。
3.测量动态参数时,一定要在uo波形不失真的情况下进行。
七、思考题
1、为什么要给放大器设置静态工作点?
应如何正确设置静态工作点?
2、实验电路中,电容C3的作用是什么?
取值有无要求?
若该电容开路,电压放大倍数如何变化?
3.本实验是利用公式ro=(
/Uo-1)RL来计算ro的,若RL取值不同,则ro是否会随之而变?
4、用示波器和晶体管毫伏表测试输入、输出信号时得到的量值结果有什么不同?
它们之间的关系如何?
5、图2.2.3电路中Rb支路为何要串接一个固定电阻R1?
如果直接用电位器,会出现什么情况?
rbe
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