实验一 单管共发射极放大电路特性的研究

一．实验目的

1．掌握单管共发射极放大电路静态工作点的设置、测量和调节方法；

2．掌握单管共发射极放大电路的电压增益、输入电阻和输出电阻的测量方法； 3．了解电路参数变化对放大电路的性能的影响。

二．实验设备与器件

1．直流稳压电源； 2．函数信号发生器； 3．交流毫伏表；

4．万用表； 5．双踪示波器 6．元器件：三极管3DG6，电阻、电容、电位器及开关若干

三．基本知识

1．放大电路的静态工作点

放大电路的静态工作点的设置是否合适，关系到放大电路能否正常、稳定地工作。因此，放大电路的静态工作点的设置与调节是十分重要的。

 静态工作点的选择对非线性失真的影响

由晶体管的输出特性曲线可知，当输入信号的幅度较小时，适当提高静态工作点电流会降低非线性失真，但应以输出信号不进入饱和区为限；当静态电流相同时，输入信号的幅度越小，所产生的非线性失真越小；

 静态工作点对放大电路动态输出范围的影响

应使放大电路的静态工作点处于交流负载线的，这样可以获得最大的不失真输出，也可得到最大的动态工作范围。

 静态工作点对放大电路放大能力的影响

对于单管共发射极放大电路，其电压放大倍数为：

'voRL'， （RLRC//RL） Avvirbe其中rbe与静态工作电流有关：

rberbb'(1)26(mV)

IE(mA)式中rbb'为晶体管基区体电阻，基本上不随工作电流变化；IE是发射极静态工作电流。所以，静态工作点的选择会影响放大电路的电压放大倍数。

（1）静态工作点的选择

静态工作点的选择，原则上应使放大电路产生的非线性失真最小，动态范围最大，并且尽可能得到最大增益。在选择静态工作点时，应首先在负载上得到所需的幅值并满足关于非线性失真的要求；在此基础上，尽可能地获得最大增益。

（2）静态工作点的设置

为了稳定静态工作点，一般采用基极分压式射极偏置电路来设置静态工作点，电路如图1所示。这样的电路结构能使静态工作点有较高的温度稳定性。

（3）静态工作点的调节

描述静态工作点的参数是IC，IB和VCE，一般可用数字式万用表测量。如果不满足要求，可调整RB1，使其达到设计要求。在具体测试时，一定要考虑测试仪表对被测电路的影响，应注意下列问

1

题：

 测试应在没有交变信号时进行；

 测电流时为了不改动电路可用测电压的方法，再由电压换算为电流；

RCVCCC2RB1C1＋T＋viRLRB2voReC－图1 分压偏置共射极放大电路

－

2．放大电路的动态性能

放大电路的动态性能主要包括放大电路的电压放大倍数Av，输入电阻Ri和输出电阻Ro等参数。（1）电压放大倍数的测量

电压放大倍数的测量实质上是对交流输入电压vi与输出电压vo的有效值Vi和Vo的测量。将测得的Vi和Vo值代入下式，则可得到电压放大倍数的大小：

AvVo Vi（2）输入电阻的测量

放大电路输入电阻的大小，反映了放大电路消耗前级信号功率的大小，是放大电路的重要指标之一。测试输入电阻的原理如图2所示。在放大电路的输入回路中串联一个已知电阻RS，加入交流信号源vSARsB后，在放大电路输入端产生一个电压vi。

则 Ri而 iivi ii＋信号源vs－ii＋viRi－vSvi RviRS vSvi被测放大电路所以 Ri 图2 输入电阻的测试原理

可见，放大电路输入电阻的测量，实际上是通过测量串联在输入回路中已知电阻RS两端分别相对于地的电压Vs和Vi，并对其进行计算求出其输入电阻Ri。

（3）输出电阻的测量

放大电路输出电阻的大小反映了放大电路带负载能力的强弱。当放大电路与负载连接时，对负载来说，放大电路就相当于一个有一定内阻Ro的信号源，而这个等效信号源的内阻就是放大电路的输出电阻。Ro越小，放大电路的输出等效电路就越接近于恒压源，带负载的能力就越强。

放大电路输出电阻的测量电路如图3所示。设接入负载时的输出电压为VoL，输出端开路时的电压为Vo。

2

当接入负载RL时， Ro而 ioVsVoL ioVoL RL信号源io被测放大电路S＋＋Ro＋vs－voRL－voL－当不接负载时， VsVo 所以

VVVRosoL(o1)RLVoL VoLRL 3 输出电阻的测试原理 可见，放大电路输出电阻的测量，实际上是通过测量放大电路输出开路时的电压Vo和接上负载后的输出电压VoL，并进行计算求出输入电阻Ro。

四．实验内容及步骤

实验原理电路如图4所示。

1．测量静态工作点

接通＋12V电源，调节RW，使IC2mA。因直接测量IC需要断开集电极回路，所以一般采用电压测量法来换算成电流，即用万用表直流电压挡测得RC两端电压为4.8V即可。

VCC12VRW100kRC2.4kC2RB2A＋RSBC120k10FT3DG6＋K

1k＋10Fvs－vi－RB120kRe1kC100FvoRL2.4k－图4 共射极单管放大电路实验电路

设置好静态工作点后，用万用表直流电压挡分别测量基极B、集电极C和发射极E的对地电位，填入表1。根据测量结果，计算放大电路的静态工作点。（按60计算）

表1 静态工作点的测量

测量值 计算值 VB（V） VC（V） VE（V） VBE（V） VCE（V） IC（mA） 2．测量电压放大倍数

调节函数信号发生器，使之输出一个频率为f1kHz，有效值为Vi10mV（用交流毫伏表监测）的正弦信号vi，将其接到放大电路的输入端（B点）。同时用示波器观察放大电路的输出电压vo的波形，在不失真的情况下，用交流毫伏表测量负载RL分别为2.4K和无穷大时输出电压vo的有效值Vo，计算放大电路的电压增益Av，并用示波器同时观察vo和vi的相位关系，把结果计入表2。

3

表2 电压放大倍数的测量

RL(k) Vo(V) Av vo和vi的相位关系  2.4k 3．测量输入电阻和输出电阻

静态工作点保持原状态不变（即RW不动），将频率为f1kHz，有效值为VS10mV的正弦信号vS接入到A点，相当于在信号源和放大电路之间串入一个已知电阻RS。用交流毫伏表分别测量VS（A点）和Vi（B点）。将结果记入表3中。按下式求Ri

RiViR VsVi根据表2中测量结果，按下式求输出电阻Ro（Vo为开路时的输出电压有效值，VoL接负载后的输出电压有效值），将结果记入表3中。

Ro(Vo1)RL VoL表3 输入电阻和输出电阻的测量

输入电阻（RS1k) 输出电阻（RL2.4k) VS(mV) Vi(mV) Ri(k) Vo(mV) VoL(mV) Ro(k) 4．观察静态工作点对输出波形的影响

置RC2.4K，RL，Vi10mV，调节RW，用示波器监视输出电压波形，使之分别出现饱和失真和截至失真。测量出现失真时输出电压的有效值，计算电压增益，记入表4；测量此时的静态值IC和VCE，记入表4中。（注意测量IC和VCE时，应断开Vi）。

表4 静态工作点对放大电路输出波形的影响

测量条件 Vo 饱和失真 Av 静态工作点 VCE IC RC2.4kRL 截至失真 五．实验预习要求

1．阅读教材中有关单管放大电路的内容；

2．掌握单管共射极放大电路静态工作点的设置以及各种动态指标参数的概念； 3．预习实验原理和测量方法，写出预习报告。

六．实验报告要求

1．记录并整理测量结果，并把测量值与理论值进行比较，分析产生误差的原因。 2．归纳总结实验内容（4）中静态工作点的变化对输出波形的影响。 3．认真思考以下问题并回答：

（1）若电路中基极偏置电阻RB1和RB2选取过小，将会对放大电路的静态性能和动态性能产生什么影响？

（2）实验电路参数Re,RL及VCC的变化，对输出信号的动态范围有何影响？如果输入信号加大，输出信号的波形将产生什么失真？

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