放大電路實驗

1. 模電實驗三級放大電路

第一級的靜態電流如果大了，噪音系數和波形失真就會隨之加大，這是得不償失的。

2. 高中實驗，用三極體放大電路，如何連接電路

正常情況下，人體電阻約為5K，2、3個人拉手可以，再多電源電壓就要升高了。

3. 急求三極體基本放大電路實驗報告

一．實驗目的
1．對晶體三極體(3DG6、9013)、場效應管（3DJ6G）進行實物識別，了解它們的命名方法和主要技術指標。
2．學慣用數字萬用表、模擬萬用表對三極體進行測試的方法。
3．用圖3-10提供的電路，對三極體的β值進行測試。
4．學習共射、共集電極（*）、共基極放大電路靜態工作點的測量與調整，以及參數選取方法，研究靜態工作點對放大電路動態性能的影響。
5．學習放大電路動態參數（電壓放大倍數、輸入電阻、輸出電阻、最大不失真輸出電壓）的測量方法。
6. 調節CE電路相關參數，用示波器觀測輸出波形，對飽和失真和截止失真的情況進行研究。
7．用Multisim軟體完成對共射極、共集電極、共基極放大電路性能的分析，學習放大電路靜態工作點的測試及調整方法，觀察測定電路參數變化對放大電路的靜態工作點、電壓放大倍數及輸出電壓波形的影響。加深對共射極、共集電極、共基極基本放大電路放大特性的理解。
二．知識要點
1．半導體三極體
半導體三極體是組成放大電路的核心器件，是集成電路的組成元件，在電路中主要用於電流放大、開關控制或與其他元器件組成特殊電路等。
半導體三極體的種類較多，按製造材料不同有硅管、鍺管、砷化鎵管、磷化鎵管等；按極性不同有NPN型和PNP型；按工作頻率不同有低頻管、高頻管及超高頻管等；按用途不同有普通管、高頻管、開關管、復合管等。其功耗大於1W的屬於大功率管，小於1W的屬於小功率管。
半導體三極體的參數主要有電流放大倍數β、極間反向電流ICEO、極限參數（如最高工作電壓VCEM、集電極最大工作電流ICM、最高結溫TjM、集電極最大功耗PCM）以及頻率特性參數等。有關三極體命名、類型以及參數等可查閱相關器件手冊。
下面給出幾種常用三極體的參數舉例如表3-01所示：
表3-01 幾種常用三極體的參數
參數 PCM(mW） ICM(mA) VBRCBO(V) ICBO(μA hFE fT(MHz) 極性
3DG100D 100 20 40 1 4 0.01 NPN
3DG200A 100 20 15 0.1 25~270 0.01 NPN
CS9013H 400 500 25 0.5 144 150 NPN
CS9012H 600 500 25 0.5 144 150 PNP
參數 VP(V) IDSS gm(mA/V) PDM(mW) rGS（Ω） fM
3DJ6G -9 3~6.5 1 100 108 30 N溝道
2．半導體三極體的識別與檢測
半導體三極體的類型有NPN型和PNP型兩種。可根據管子外殼標注的型號來判別是NPN型，還是PNP型。在半導體三極體型號命名中，第二部分字母A、C表示PNP型管；B、D表示NPN型管；而A、B表示鍺材料；C、D表示硅材料。另外，目前市場上廣泛使用的9011～9018系列高頻小功率9012、9015為PNP型，其餘為NPN型。半導體三極體的型號和命名方法，與半導體二極體的型號及命名方法相同，詳見康華光第四版P44頁附錄或者參考有關手冊。
(1)三極體的電極和類型判別
1) 直觀辨識法。
半導體三極體有基極(B)、集電極(C)和發射極(E)三個電極，如圖3-11所示，常用三極體電極排列有E-B-C、
B-C-E、C-B-E、E-C-B等多種形式。
2) 特徵辨識法。如圖3-01所示，有些三極體用結構特徵標識來表示某一電極。如高頻小功率管3DGl2、3DG6的外殼有一小凸起標識，該凸起標識旁引腳為發射極；金屬封裝低頻大功率管3DD301、3AD6C的外殼為集電極等。

圖3-11 三極體結構特徵標識極性
3) 萬用表歐姆檔判別法
如圖3-12所示，選用指針式萬用表歐姆檔R×lkΩ檔。首先判定基極b方法：用萬用表黑表筆碰觸某一極，再用紅表筆依次碰觸另外兩個電極，並測得兩電極間阻值。若兩次測得電阻均很小(為PN結正向電阻值)，則
黑表筆對應為基極且此管為NPN型；或
者兩次測得電阻值均很大(為PN結反向
電阻值)，但交換表筆後再用黑筆去碰觸
另兩極，也測量兩次，若兩次阻值也很小，
則原黑表筆對應為管子基極，且此管為
PNP型。注意：指針式萬用表歐姆檔時，
黑表筆則為正極，紅表筆為負極；這與 （a） （b）
數字式萬用表不同。 圖3-12 萬用表歐姆檔判別法
其次，判別集電極和發射極。其基本原理是把三極體接成基本放大電路，利用測量管子的電流放大倍數值β的大小，來判定集電極和發射極。
以NPN管為例說明，如圖3-12b所示，基極確定後，不管基極，用萬用表兩表筆分別接另兩電極，用100kΩ的電阻一端接基極，電阻的另一端接萬用表黑表筆，若表針偏轉角度較大，則黑表筆對應為集電極，紅表筆對應為發射極。也可用手捏住基極與黑表筆(但不能使兩者相碰)，以人體電阻代替l00kΩ電阻的作用(對於PNP型，手捏紅表筆與基極)。
上面這種方法，實質上是把三極體接成了正向偏置狀態，若極性正確，則集電極有較大電流。
(2)硅管、鍺管的判別 根據硅材料PN結正向電阻較鍺材料大的特點，可用萬用表歐姆R×1kΩ檔測定，若測得PN結正向阻值約為3～l0kΩ，則為硅材料管；若測得正向阻值約為50～1kΩ，則為鍺材料管。或測量發射結(集電結)反向電阻值，若測得反向阻值約為500kΩ，則為硅材料管；若測得反向阻值約為100kΩ，則為鍺材料管。
3．三極體場效應管放大電路
共射極放大電路既有電流放大作用，又有電壓放大作用，故常用於小信號的放大。改變電路的靜態工作點，可調節電路的電壓放大倍數。而電路工作點的調整，主要是通過改變電路參數(Rb、Rc)來實現。(負載電阻RL的變化不影響電路的靜態工作點，只改變電路的電壓放大倍數。)該電路信號從基極輸入，從集電極輸出。輸入電阻與相同材料的二極體正向偏置電阻相當，輸出電阻較高，適用於多級放大電路的中間級。
共集電極放大電路信號由晶體管基極輸入，發射極輸出。由於其電壓放大倍數Av接近於l，輸出電壓具有隨輸入電壓變化的特性，故又稱為射極跟隨器。該電路輸入電阻高，輸出電阻低，適用於多級放大電路的輸入級、輸出級，還可以作為中間阻抗變換級。
共基極放大電路信號由晶體管發射極輸入，集電極輸出。其電流放大倍數Ai接近於1但恆小於1，(又叫電流跟隨器)，電壓放大倍數Av共射極放大器相同，且輸入電壓與輸出電壓同相。其輸入電阻低，只有共射放大電路的l／(1+β)倍，輸出電阻高，輸入端與輸出端之間沒有密勒電容，電路頻率特性好，適用於寬頻放大電路。
下面以圖3-13基本共射放大電路為例進行說明。
(1)放大電路靜態工作點的測量和調試
由於電子元件性能的分散性很大，在
製作晶體三極體放大電路時，離不開測量
和調試技術。在完成設計和裝配之後，還
必須測量和調試放大電路的靜態工作點及
各項指標。一個優質的放大電路，一個最
終的產品，一定是理論計算與實驗調試相
結合的產物。因此，除了熟悉放大電路的
理論設計外，還必須掌握必要的測量和調
試技術。
放大電路的測量和調試主要包括放大
電路靜態工作點的測量和調試、放大電路 圖3-13 基本共射放大電路（固定偏置式）
各項動態指標的測量和調試、消除放大電路的干擾和自激等。在進行測試之前，務必先檢查
三極體的好壞，並確定具體的β值。
1)靜態工作點Q的測量
放大電路靜態工作點的測量是在不加輸入信號(即VI=0)的情況下進行的。
靜態工作點的測量是指三極體直流電壓VBEQ、VCEQ和電流I CQ的測量。應選用合適的直流電壓表和直流毫安表，分別測量三極體直流電壓VBEQ、VCEQ和I CQ。為了避免更改接線，採用電壓測量法來換算電流。例如，只要測出實際的Rb、RC的阻值，即可由 ； ；（或 ）
提示：在測量各電極的電位時最好選用內阻較高的萬用表，否則必須考慮到萬用表內阻對被測電路的影響。
2)靜態工作點的調整
測量靜態工作點I CQ和VCEQ的目的是了解靜態工作點的設置是否合適。若測出VCEQ <0.5 V，則說明三極體已進入飽和狀態；如果VCE≈VCC，則說明三極體工作在截止狀態。對於一個放大雙極性信號(交流信號)的放大電路來說，這兩種情況下的靜態偏置都不能使電路正常工作，需要對靜態工作點進行調整。如果是出現測量值與選定的靜態工作點不一致，也需要對靜態工作點進行調整。否則，放大後的信號將出現嚴重的非線性失真和錯誤。
通常，VCC 、Rc都已事先選定，當需要調整工作點時，一般都是通過改變偏置電阻Rb來實現。應當注意的是．如果偏置電阻Rb選用的是電位器，在調整靜態工作點時，若不慎將電位器阻值調整過小(或過大)，則會使IC過大而燒壞管子，所以應該用一隻固定電阻與電位器串聯使用。圖3-18電路中是用Rb1和電位器Rb2串聯構成Rb。
2．放大電路的動態指標測試
放大電路的主要指標有電壓放大倍數Av、輸入電阻Ri、輸出電阻Ro,以及最大不失真輸出電壓VO(max)等。在進行動態測試時，各電子儀器與被測電路的連接如圖3-14所示。實驗電路則如後面的圖3-18所示。

圖3-14 實驗電路與各測試儀器的連接
提示：為防止干擾，各儀器的公共接地端與被測電路的公共接地端應連在一起。同時，信號源、毫伏表和示波器的信號線通常都採用屏蔽線，而直流電源VCC的正、負電源線可只需普通導線即可。
(1)電壓放大倍數Av的測量
輸入信號選用1KHz、約5 mV的正弦交流信號，用示波器觀察放大電路輸出電壓VO的波形，在輸出信號沒有明顯失真的情況下，用毫伏表測得VO和VI，於是可得 。
(2)最大不失真輸出電壓的測量
放大電路的線性工作范圍與三極體的靜態工作點位置有關。當I CQ偏小時，放大電路容易產生截止失真；而I CQ偏大時，則容易產生飽和失真。需要指出的是，當I CQ增大時，VO波形的飽和失真比較明顯，
波形下端出現「削底」，如
圖3-15a所示。而當I CQ
減小時，VO波形將出現截
止失真，如圖3-15b所
示，波形上端出現「削頂」。 （a） （b） （c）
當放大電路的靜態工作點調 圖3-15 靜態工作點對輸出電壓Vo波形的影響
整在三極體線性工作范圍的 (a) VO易出現飽和失真 (b)VO易出現截止失真
中心位置時，若輸入信號 (c) VO波形上下半周同時出現失真
VI過大，VO的波形也會出現失真，上下同時出現「削頂」和「削頂」失真，如圖3-15(c)所示。此時，用毫伏表測出VO的幅度，即為放大電路的最大不失真輸出電壓Vo（max）。
(3)輸入電阻Ri的測量
輸入電阻的測量電路如圖3-16所示。

圖3-16 測量輸入電阻的電路
放大電路的輸入電阻：
在放大電路的輸入端串聯一隻阻值已知的電阻RS（可取510Ω），見圖3-16所示，通過毫伏表分別測出RS兩端對地電壓，求得RS上的壓降(Vs-Vi)，則：
所以有
通過測量VS和Vi來間接地求出RS上的壓降，是因為RS兩端沒有電路的公共接地點。若用一端接地的毫伏表測量，會引入干擾信號，以致造成測量誤差。
(4)輸出電阻的測量
放大電路的輸出端可看成有源二端網路。如圖3-17所示。

圖3-17 測量輸出電阻的電路
用毫伏表測出不接RL時的空載電壓Vo』和接負載RL後的輸出電壓Vo，即可間接地推算RO的大小： 。
(5)放大電路頻率特性的測量
放大電路頻率特性是指放大電路的電壓放大倍數Av，與輸入信號頻率之間的關系。Av隨輸入信號頻率變化下降到0.707Av。時所對應的頻率定義為下限頻率 和上限頻率 ，通頻帶為 。
上、下限頻率可用以下方法測量：先調節輸入信號Vi使Vi頻率為1kHz；調節Vi幅度，使輸出電壓Vo幅度為1V。保持Vi幅度不變，增大信號Vi的頻率，Vo幅度隨著下降，當Vo下降到0.707 V時，對應的信號額率為上限頻率 ；保持Vi幅度不變，降低Vi頻率，同樣使Vo幅度下降到0.707 V時，
對應的信號頻率為下限頻率 。
(6)觀察截止失真、飽和失
真兩種失真現象
測量電路如圖3-18所示，
在ICQ=3.0 mA，RL=∞情況下，
增大輸入信號，使輸出電壓保
持沒有失真，然後調節電位器
Rb2阻值，改變電路的靜態工
作點，使電路分別產生較為明
顯的截止失真與飽和失真，測
出產生失真後相應的集電極靜
態電流。做好相應的實驗記錄。 圖3-18 共射放大電路舉例

圖3-19 共射放大電路對應的三個模擬電路圖

圖3-20 共集電極放大電路舉例
三．實驗內容
1．查閱手冊並測試晶體三極體(3DG100D、CS9013)、場效應管（3DJ6G）的參數，記錄所查和所測數據。
2．用晶體三極體3DG100D或CS9013組成如圖3-21所示單管共射極放大電路，通過改變電位器R2，使得VCE為4V，測量此時VCEQ、VBEQ、Rb的值，計算放大電路的靜態工作點Q對應的三個參數值。

3．在下列兩種情況下，測
量放大電路的電壓放大倍數和
最大Av不失真輸出電壓VOMAX。
(1)RL=R4=∞（開路）②RL=R4=
10kΩ。
建議：最初使用1KHz、5mV的正
弦信號作為輸入信號進行測試；
然後改變輸入信號的幅值，使用
雙蹤顯示方式同時顯示VI與
VO，進行監視，盡量選擇較大幅
度的正弦信號作為放大器的VI，
在保證VO波形不失真的條件下 圖3-21 單管共射極放大電路
進行測量。（若VO波形失真，所測動態參數就毫無意義）。
表3-09 靜態數據記錄表
實測值 實測計算值
VCE（V） VBE（V） Rb（KΩ） VCEQ（V） IBQ（μA） ICQ（mA）

表3-10 測AV的記錄表
實測值 理論估算值 實測計算值
Vi（mV） Vo（mV） AV AV

4． 觀察飽和失真和截止失真，並測出相應的集電極靜態電流。
5． 測量放大電路的輸入電阻Ri和輸出電阻Ro。
*6．按照圖3-10設計BJT的β測試電路，確定電路中所有元器件和輸入電壓的參數值，並對測試結果進行比較和誤差分析。

圖3-10 BJT的β值測試電路圖
*7．測量圖3-18放大電路帶負載時的上限頻率 和下限頻率 。
*8．實驗電路如圖3-20 所示，要求模擬並實物實現電路，計算並實測電路的輸入電阻和輸出電阻。
四．思考題
1．Rb為什麼要由一個電位器和一個固定電阻串聯組成？
2．電解電容兩端的靜態電壓方向與它的極性應該有何關系？
3．如果儀器和實驗線路不共地會出現什麼情況？通過實驗說明。
五．實驗報告
1．按照實驗准備的要求完成設計作業一份，並估算放大電路的性能指標。
2．記錄實驗中測得的有關靜態工作點和電路的Au、Vo(max)、Ri和Ro的數據。
3．認真記錄和整理測試數據，按要求填入表格並畫出輸入、輸出對應的波形圖。
4．對測試結果進行理論分析，找出產生誤差的原因。
5．詳細記錄組裝、調試過程中發生的故障或問題，進行故障分析，並說明排除故障的過程和方法。
6．寫出對本次實驗的心得體會，以及改進實驗方法的建議。

提示：
1．組裝電路時，不要彎曲三極體的三個電極，應當將它們垂直地插入麵包板孔內。
2．先分別組裝好電路，經檢查無誤後，再打開電源開關。
3．測試靜態工作點時，應關閉信號源。
4．本實驗接點多，元器件多，組裝時一定要確保接觸良好，否則，會因接觸不良，出現錯誤或造成電路故障。

4. 負反饋放大電路實驗中，如果將實驗電路開環，則輸入電阻和輸出電阻變大還是變小

這取決於你所搭建的負反饋放大電路的反饋組態。
從輸出端看，電壓反饋會降低輸出電阻；電流反饋提高輸出電阻。
從輸入端看，串聯反饋提高輸入電阻；並聯反饋降低輸入電阻。
因此，斷開反饋電阻變化情況要和原來負反饋電路的組態結合進行考慮。
比如說電壓串聯負反饋， 當實驗電路開環後，輸出電阻會提高，輸入電阻會降低。

5. 簡述用實驗的方法測試放大電路的通頻帶。

通頻帶BW用於衡量放大電路對不同頻率信號的放大能力。由於放大電路中耦合電容、射極旁路電容和晶體管內部PN結的結電容的存在，使輸入信號頻率較低或較高時，放大倍數的數值將下降。一般情況下，放大電路只適用於放大某一特定頻率范圍內的信號。
通頻帶越寬，表明放大電路對不同頻率信號的適應能力越強。在實用電路中，有時也希望頻帶盡可能窄，如選頻放大電路，希望它只對單一頻率的信號放大，以避免干擾和雜訊的影響。
幅頻特性及通頻帶的測試方法通常有以下兩種。
(1)逐點法
在保持輸入信號大小不變的情況下，改變輸入信號頻率，用示波器逐點測出輸出電壓。按順序列表記錄，在坐標紙上將所測數據逐點描繪，即頻率特性曲線，找出fL與fH，計算通頻帶BW。
(2)掃頻法
利用掃頻儀直接在屏幕上顯示出放大器的輸出信號幅度隨頻率變化的曲線，即Au-f曲線。在屏幕顯示的幅頻特性曲線上測出通頻帶BW。

6. 單管放大電路實驗步驟

單管放大電路實驗步驟：首先，准備穩壓電源，示波器，函數發生器各一台，以及npn三極體一隻，4.7k，2.2k，470歐電阻各一支，2.2uf電容兩支。然後，用以上元件搭建共射極放大器，最後，通電，測試輸入輸出Vpp，並計算放大倍數。

7. 共射共集放大電路實驗的這兩個思考題怎麼答

1.Ro=[（Vo-VoL）*RL]/VoL是根據VoL=【RL/（Ro+RL）】Vo推導出來的，與RL的大小沒有關系。
2.射極輸出器除了隔離，電流放大外，還有個類似變壓器阻抗變換的作用，在輸出端接個小電阻，從輸入端看，則是很大的電阻。這樣相對於前級共發射極放大電路來說，負載電阻增大了，自然它的增益就高了，輸出電壓就高了。

8. 模電基本放大器實驗的操作注意事項

實驗一 晶體管共射極單管放大器
一、實驗目的
1． 學會放大器靜態工作點的調式方法和測量方法。
2． 掌握放大器電壓放大倍數的測試方法及放大器參數對放大倍數的影響。

9. 模擬電子電路實驗 放大器

1、根據設計指標，要求增益為60dB，合1000倍，頻帶上限為40KHz，對運放的增益帶寬積要求1000*40=40MHz以上，可以選用MAX9622運放。該運放的增益帶寬積為50MHz，可滿足要求。

2、採用反相放大，嵵增益為-1000，R1取1K，Au=-Rf/R=-1000，則Rf=1M，如圖所示。

放大器的帶寬下限為100Hz，C1取值為：C1=1/(100*R1)=1/(100*1000)=10μF

C2取值為C2=1/(100*R1//Rf//RL)=1/(100*500)=20μF。

輸出電壓最高幅度為Uom=√2Ui*｜Au｜=1.414*0.01*1000=14.14V，因此運放的電源電壓就大於此值，取±15V。