① 實驗二 晶體管共射極單管放大器 實驗總結答案
Rc越大,電壓放大倍數越大、輸入電阻不受影響、輸出電阻越大。
Ri越大,電壓放大倍數越內小、容輸入電阻越小、輸出電阻不受影響。
靜態工作點中電流越大,電壓放大倍數越大、輸入電阻越小、輸出電阻不受影響。但靜態工作點太大或太小容易導致三極體進入飽和或截止。
② 晶體管兩級放大電路實驗報告如何確定直流偏置電源
兩級放大,通常是各自有自己的偏置電路的(之間一般用電容隔離)。如果是直流放大器(直接偶合的話),電路就復雜了,要考慮兩級電路之間的影響。
③ 晶體管共射極單管放大器實驗的結論是什麼
基極電流和集電極電流之和等於發射極電流;基極電流和發射極電流有一定的正比關系,也就是二者的電流大小的比值在一定范圍內不變,也就是基極小的電流變化,在發射極就能有大的電流變化。
基極開路時,Iceo非常小,這個值越小越好。要使晶體管能夠處於放大狀態,必須是發射結正偏,集電結反偏。
由於其響應速度快,准確性高,晶體管可用於各種各樣的數字和模擬功能,包括放大,開關,穩壓,信號調制和振盪器。晶體管可獨立包裝或在一個非常小的的區域,可容納一億或更多的晶體管集成電路的一部分。
(3)晶體管放大電路實驗報告擴展閱讀:
改變外加垂直於半導體表面上電場的方向或大小,以控制半導體導電層(溝道)中多數載流子的密度或類型。它是由電壓調制溝道中的電流,其工作電流是由半導體中的多數載流子輸運。這類只有一種極性載流子參加導電的晶體管又稱單極型晶體管。
與雙極型晶體管相比,場效應晶體管具有輸入阻抗高、雜訊小、極限頻率高、功耗小,製造工藝簡單、溫度特性好等特點,廣泛應用於各種放大電路、數字電路和微波電路等。
以硅材料為基礎的金屬0-氧化物-半導體場效應管(MOSFET)和以砷化鎵材料為基礎的肖特基勢壘柵場效應管(MESFET )是兩種最重要的場效應晶體管,分別為MOS大規模集成電路和MES超高速集成電路的基礎器件。
④ 晶體管共射極單管放大器實驗報告怎麼寫
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試方法,分析靜態工作點對放大器性能的影響。
2、 掌握放大器電壓放大倍數、輸入電阻、輸出電阻及最大不失真輸出電壓的測試方法。
3、 熟悉常用電子儀器及模擬電路實驗設備的使用。
二、實驗原理
圖10-1為電阻分壓式工作點穩定單管放大器實驗電路圖。它的偏置電路採用RB1和RB2組成的分壓電路,並在發射極中接有電阻RE,以穩定放大器的靜態工作點。當在放大器的輸入端B點加入輸入信號ui後,在放大器的輸出端便可得到一個與ui相位相反,幅值被放大了的輸出信號u0,從而實現了電壓放大。只有測量放大器輸入電阻時,才可以從A點加入輸入信號。
圖10-1 共射極單管放大器實驗電路
在圖10-1電路中,當流過偏置電阻RB1和RB2 的電流遠大於晶體管T 的
基極電流IB時(一般5~10倍),則它的靜態工作點可用下式估算
UCE=UCC-IC(RC+RE)
電壓放大倍數
輸入電阻
Ri=RB1 // RB2 // rbe
輸出電阻
RO≈RC
1、 放大器靜態工作點的測量與調試
1)靜態工作點的測量
測量放大器的靜態工作點,應在輸入信號ui=0的情況下進行, 即將放大器輸入端與地端短接,然後選用量程合適的直流毫安表和直流電壓表,分別測量晶體管的集電極電流IC以及各電極對地的電位UB、UC和UE。一般實驗中,為了避免斷開集電極,所以採用測量電壓UE或UC,然後算出IC的方法,例如,只要測出UE,即可用
算出IC(也可根據 ,由UC確定IC),
同時也能算出UBE=UB-UE,UCE=UC-UE。
為了減小誤差,提高測量精度,應選用內阻較高的直流電壓表。
2)靜態工作點的調試
放大器靜態工作點的調試是指對管子集電極電流IC(或UCE)的調整與測試。
靜態工作點是否合適,對放大器的性能和輸出波形都有很大影響。如工作點偏高,放大器在加入交流信號以後易產生飽和失真,此時uO的負半周將被削底,如圖10-2(a)所示;如工作點偏低則易產生截止失真,即uO的正半周被縮頂(一般截止失真不如飽和失真明顯),如圖10-2(b)所示。這些情況都不符合不失真放大的要求。所以在選定工作點以後還必須進行動態調試,即在放大器的輸入端加入一定的輸入電壓ui,檢查輸出電壓uO的大小和波形是否滿足要求。如不滿足,則應調節靜態工作點的位置。
(a) (b)
圖10-2 靜態工作點對uO波形失真的影響
改變電路參數UCC、RC、RB(RB1、RB2)都會引起靜態工作點的變化,如圖10-3所示。但通常多採用調節偏置電阻RB2的方法來改變靜態工作點,如減小RB2,則可使靜態工作點提高等。
圖10-3 電路參數對靜態工作點的影響
2、放大器動態指標測試
放大器動態指標包括電壓放大倍數、輸入電阻、輸出電阻、最大不失真輸出電壓(動態范圍)和通頻帶等。
1)電壓放大倍數AV的測量
調整放大器到合適的靜態工作點,然後加入輸入電壓ui,在輸出電壓uO不失真的情況下,用交流毫伏表測出ui和uo的有效值Ui和UO,則
2)輸入電阻Ri的測量
為了測量放大器的輸入電阻,按圖10-4 電路在被測放大器的輸入端與信號源之間串入一已知電阻R,在放大器正常工作的情況下, 用交流毫伏表測出US和Ui,則根據輸入電阻的定義可得
圖10-4 輸入、輸出電阻測量電路
測量時應注意下列幾點:
① 由於電阻R兩端沒有電路公共接地點,所以測量R兩端電壓 UR時必須分別測出US和Ui,然後按UR=US-Ui求出UR值。
② 電阻R的值不宜取得過大或過小,以免產生較大的測量誤差,通常取R與Ri為同一數量級為好,本實驗可取R=1~2KΩ。
3)輸出電阻R0的測量
按圖10-4電路,在放大器正常工作條件下,測出輸出端不接負載 RL的輸出電壓UO和接入負載後的輸出電壓UL,根據
即可求出
在測試中應注意,必須保持RL接入前後輸入信號的大小不變。
4)最大不失真輸出電壓UOPP的測量(最大動態范圍)
如上所述,為了得到最大動態范圍,應將靜態工作點調在交流負載線的中點。為此在放大器正常工作情況下,逐步增大輸入信號的幅度,並同時調節RW(改變靜態工作點),用示波器觀察uO,當輸出波形同時出現削底和縮頂現象(如圖10-5)時,說明靜態工作點已調在交流負載線的中點。然後反復調整輸入信號,使波形輸出幅度最大,且無明顯失真時,用交流毫伏表測出UO(有效值),則動態范圍等於 。或用示波器直接讀出UOPP來。
圖 10-5 靜態工作點正常,輸入信號太大引起的失真
三、實驗設備與器件
1、實驗電路板 2、函數信號發生器
3、雙蹤示波器4、交流毫伏表
5、萬用表 6、模擬實驗箱
四、實驗內容
按圖10-1接線。先將實驗板固定到實驗箱面板上。電路板上是兩級放大電路,本實驗用第一級(左邊)放大器,實驗前用導線短接發射極100Ω電阻和+12V供電支路上開路點,交流毫伏表和示波器的屏蔽線信號線黑筆都聯公共端(發射極為公共端,即接地端),信號源輸出信號線紅筆接B點(與耦合電容C1相連),交流毫伏表的紅筆接B點時測量Ui,接輸出端(與耦合電容C2相連),則測量Uo。從示波器CH1、CH2引出信號線的兩個紅筆(探針)分別接放大器的輸入端和輸出端,可觀察ui和uo波形。
1、調試靜態工作點
接通直流電源前,先將RW調至最大,函數信號發生器輸出旋鈕旋至零。接通+12V電源、調節RW,使IC=2.0mA(即UE=2.0V),用直流電壓表測量UB、UE、UC及用萬用電表測量RB2值。
2、測量電壓放大倍數
在放大器輸入端加入頻率為1KHz的正弦信號uS,調節函數信號發生器的輸出旋鈕使放大器輸入電壓Ui 10mV,同時用示波器觀察放大器輸出電壓uO波形,在波形不失真的條件下用交流毫伏表測量下述三種情況下的UO值,並用雙蹤示波器觀察uO和ui的相位關系
3、觀察靜態工作點對電壓放大倍數的影響
置RC=2.4KΩ,RL=∞,Ui設為20mV,調節RW,改變大小IC,用示波器監視輸出電壓波形,在uO不失真的條件下,測量數組UO和AV值,
4、觀察靜態工作點對輸出波形失真的影響
置RC=2.4KΩ,RL=2 KΩ,調節RW使IC=2.0mA,再逐步加大輸入信號,使輸出電壓u0 足夠大但不失真。 然後保持輸入信號不變,分別增大和減小RW,使波形出現失真,繪出u0的波形,並測出失真情況下的IC和UCE值,記入表10-4中。每次測IC和UCE 值時都要將信號源的輸出旋鈕旋至零。
五、實驗總結
1、 列表整理測量結果,並把實測的靜態工作點、電壓放大倍數、輸入電阻、輸出電阻之值與理論計算值比較(取一組數據進行比較),分析產生誤差原因。
2、總結RC,RL及靜態工作點對放大器電壓放大倍數、輸入電阻、輸出電阻的影響。
3、討論靜態工作點變化對放大器輸出波形的影響。
4、分析討論在調試過程中出現的問題。
⑤ 晶體管共射極單管放大電路實驗報告答案及解析
望採納
⑥ 設計一個關於OTL功率放大器的實驗報告
「OTL功率放大器」設計報告
一個電子系統總要帶上一定的輸出系統,例如使揚聲器發出聲音等等。為了使負載能正常工作,與負載相連的最後一級放大電路不僅要向負載提供足夠的電壓,還要向負載提供足夠的電流,即提供足夠的功率,因此放大電路的最後一級一般稱為功率放大器,簡稱為功放級。在通信系統和各種電子設備中有著廣泛的應用。
由於我家的收音機的功放部分壞了,我想設計一個功放修好它,看了幾本參考書,知道了有關功放方面以下幾個知識點:
一、我對低頻功率放大器的幾點認識
1、低頻功率放大器的幾個主要指標要求
即:輸出功率,效率和非線性失真。
[1]輸出功率要足夠大。功率放大器的基本任務是放大信號功率,所以它是主要的技術指標也就是保證向負載輸出足夠大的信號功率。為此,要求晶體管必須提供盡可能大的電壓和電流,它經常要早接近管子的極限狀態下工作。這樣設計功率放大器時,首先要根據輸出功率的大小,選擇合適的晶體管,以保證在大功率輸出下管子能正常工作。
[2]效率要高。功率放大器實質上是把小輸入信號放大成大輸出功率信號,這是一個將電源電能轉化為信號能量,輸送給負載的過程。因此在電路中,存在一個轉換效率問題。如果能把電源供給的直流功率較多地變成交流輸出功率則電路的效率就高。反之,電路效率就低。
[3]非線性失真小。功率放大器的晶體管工作在大信號放大狀態,管子輸入和輸出特性曲線都存在著非線性,不可避免地會產生非線性失真。應當正確選擇管子的靜態工作點和集電極等效負載電阻(RL』),另外根據輸出功率的大小,適當選擇激勵級的內阻Rs(輸出電阻),也可減少非線性失真。
2、功率放大器的種類和特點
功率放大器由於三極體工作狀態和電路形式不同,可分成不同的種類,按晶體管工作狀態可分為:甲類,乙類和甲乙類。所謂甲類是指在整個信號周期內晶體管一直是導通的,它的集電極總有電流流過;乙類是指在信號的半個周期內晶體管導通,另半個周期晶體管截止;而甲乙類是公於甲類和乙類之間,晶體管導通時間大於半個周期,小於一個周期。按電路形式分:有輸出變壓器耦合功率放大器和(OTL)無輸出變壓器耦合功率放大器。
無輸出變壓器的乙類推挽功率放大器簡稱為OTL電路。相當於採用輸出變壓器的乙類推挽功率放大器而言,OTL電路具有便於集成化,頻率性好等優點。
二、課題技術指標
輸出功率Po = 1W 負載(喇叭阻抗)RL= 8 歐姆
三、設計OTL功率放大器
1、OTL功率放大器設計原則
1、設計指標的給出:
輸出功率Po=1W;負載電阻RL =8歐姆
2、電路設計
圖中,是我設計的功放輸出級,它由互補對稱電路組成,T1是NPN型管,T2是PNP型管,當Vi在正半周時,T2截止,T1導通。T1有放大作用,電流I1流過負載RL。在Vi負半周時,T1截止,T2導通。T2有放大作用,I2流過負載RL。這種電路無論哪個管子工作,都相當一個射級輸出器,使輸出電流足夠大,而且輸出電阻很小,負載可以得到很大的有效功率 。這種電路利用兩只特性對稱的反型管相輔組成,互相補足來完成推挽放大的功能,我們家他為互補對稱電路。
但是,由於每隻管子輸出電壓Vbe和IC之間都不是理想線性關系,並且都是死區電壓VT。為次,在管子的基極和發射級之間,應加有一定的靜態偏壓VBE,以便克服交越失真。
3、設計步驟
(1)決定電源電壓Ec
根據輸出功率和負載的設計要求,已知Pom=1W ,RL=8歐姆
所以 Ec=(8PomRL)1/2=10V
(2)選取R16和R17
R16和R17是射極電流電阻,主要用來穩定靜態工作點,一般取:
R16= R17=0.5歐姆。
(3)選擇大功率管T1和T2 SD05C
選取大功率管只要考慮三個參數,即晶體管C-E極間承受的最大反向電壓BVCEO,集電極最大電流ICM和集電極最大功耗PCM。
(A) 當電源電壓EC確定之後,T1和T2承受的最大反壓:
VCEMAX=EC
(B) 若忽略管壓降,每管最大集電極電流為:
IC1MAX=(EC/(RL+R16))/2
因為T1和T2的射級電阻R16和R17選得過小,符合管穩定性差,過大又會損耗較多的輸出功率。一般取:
R16=R17=(0.05-0.1)RL
(C) 單管最大集電極功耗:--
⑦ 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。