浙江大学电工电子学实验实验3三极管共射极放大电路.pptx

,标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,三极管共射极放大电路,一、实验目的,学习共射放大电路的设计方法、安装与调试技术；,掌握放大器静态工作点的测量与调整方法，了解在不同偏置条件下静态工作点对放大器性能的影响；,学习放大电路的电压放大倍数、输入电阻、输出电阻及频率特性等性能指标的测试方法；,了解静态工作点与输出波形失真的关系，掌握最大不失真输出电压的测量方法；,进一步熟悉示波器、函数信号发生器、交流毫伏表的使用。,二、相关知识,实验准备：,阅读实验说明部分内容。,焊接好实验所需电路图！,检查所焊好的电路是否与原理图一致！,二、相关知识,要使放大器不失真地放大，工作点必须选择合适。初选静态工作点时，可以选取直流负载线的中点，,即,U,CE,1/2U,C,或,I,C,1/2I,CS,。,(I,CS,为集电极饱和电流，,I,CS,U,C,/R,C,),。,这样便可获得较大输出动态范围。当放大器输出端接有负载,R,L,时，因交流负载线比直流负载线要陡，所以放大器动态范围要变小，如图,1,所示。当发射极接有电阻时，也会使信号动态范围变小。要得到最佳静态工作点，还要通过调试来确定，一般用调节偏置电阻,R,P,的方法来调整静态工作点。,二、相关知识,图,1,放大器最佳静态工作点,二、相关知识（工作电源）,0V +Vc(+12V),二、相关知识（测量线）,同轴连接器,信号参考,屏蔽线,信号输入,二、相关知识（电路原理图）,二、相关知识（元件清单）,代号,名称,规格,数量,T,三极管,9013,1,RS,电阻器,5K1,1,R1,电阻器,15K,1,R2 Rc RL,电阻器,3K,3,Re,电阻器,2K,1,C1 C2,电容器,10,2,Ce,电容器,100,1,二、相关知识（焊接布置图）,二、相关知识（焊接布置图）,二、相关知识（晶体管管脚图）,三、实验电路图,晶体管共射极放大电路原理图,电路参数：,T,：,9013,（,NPN,）；,R,P,=10K,；,R,1,=15K,、,R,2,=3K,、,Re=2K,、,Rc=3K,、,R,L,=3K,、,Rs=5K1,；,C,1,=10F,、,C,2,=10F,、,Ce=100F,。,四、实验内容,静态工作点的调整和测量,R,L,及,R,L,3K,时，电压放大倍数的测量,输入电阻和输出电阻的测量,放大电路上限频率,f,H,、下限频率,f,L,的测量,观察静态工作点对输出波形的影响,1.,静态工作点的,调整和测量,按所设计的放大器的元件参数焊接电路，根据电路原理图仔细检查电路的完整性和焊接质量。,开启直流稳压电源，将直流稳压电源的输出调整到,12V,，并用万用表检测输出电压，确认后，关闭直流稳压电源。,将放大器电路板的工作电源端与,12V,直流稳压电源接通。然后，开启直流稳压电源。此时，放大器处于工作状态。,1.,静态,工作点的调整和测量,调节电位器,R,P,，使电路满足设计要求（,I,CQ,1.5mA,）。为方便起见，测量,I,CQ,时，一般采用测量电阻,Rc,两端的压降,V,Rc,，然后根据,I,CQ,=V,Rc,Rc,计算出,I,CQ,。,测量,晶体管共射极,放大电路的静态工作点，并将测量值与理论估算值记录在下表中。,要充分考虑到万用表直流电压档内阻对被测电路的影响。,如果测出,V,CEQ,0.5V,，则说明三极管已经饱和；如果,V,CEQ,+V,C,则说明三极管已经截止。,晶体管若,V,BEQ,2V,，估计该晶体管已被击穿。,测量值,理论估算值,V,BQ,(V),V,BEQ,(V),V,CEQ,(V),I,CQ,(mA),V,BQ,(V),V,BEQ,(V),V,CEQ,(V),I,CQ,(mA),2.,电压放大倍数的测量,测量电压放大倍数,A,u,的方框图,（放大电路的工作电源未表示）,2.,电压放大倍数的测量,测量最大不失真输出,电压,U,omax,方框图,（放大电路的工作电源未表示）,2.,电压放大倍数的测量,保持放大器的静态工作点不变,，调节函数信号发生器，使其,输出频率,f,1kHz,、幅度为,10mV,的正弦波,，并将它加到放大电路的输入端，作为信号源电压,U,s,。不接输出负载电阻，即：,R,L,(,开路,),。,放大电路的输出端接示波器，观察示波器所显示的输出电压,U,o,，当波形无失真现象时，用,交流毫伏表分别测出,U,s,、,U,i,、,U,o,（,R,L,）的大小，将其值记录在下表中。然后根据公式算出电压放大倍数,A,u,。,增大输入信号幅度，用示波器监视输出波形、交流毫伏表测出最大不失真输出电压,U,omax,，并记录在下表中。,测量时通常以饱和失真为准,(,当,Q,点位于中间时,),。,2.,电压放大倍数的测量,放大电路输出端接入负载电阻,R,L,=3K,，保持函数信号发生器输出频率,f,1kHz,、幅度为,10mV,的正弦波不变，测出此时的输出电压,U,o,（,R,L,=3K,），将其值记录在下表中。然后根据公式计算电压放大倍数,A,u,，并分析负载对放大电路电压放大倍数的影响。,增大输入信号幅度，用示波器监视输出波形、交流毫伏表测出最大不失真输出电压,U,omax,，并记录在下表中。,2.,电压放大倍数的测量,用示波器双踪观察,U,o,和,U,i,的波形，测出它们的大小和相位。并将波形画在同一坐标纸上。,测试条件,实测值（有效值）,理论值,U,s,（,mV,）,U,i,（,mV,）,U,o,或,U,o,（,V,）,U,omax,（,V,）,Au,Au,R,L,=,R,L,=3K,表：,注意,在做最后一个实验之前，应一直保持静态工作点不变。如果不小心调了电位器,R,P,，则应重新进行静态调试，然后再继续完成各个实验。,3.,输入电阻和输出电阻的测量,输入电阻测量原理方框图,（放大电路的工作电源未表示）,3.,输入电阻和输出电阻的测量,输入电阻,放大电路的输入电阻,R,i,可用电流电压法测量求得，调试电路如图所示。图中,R,为已知外接电阻，用交流毫伏表分别测出,U,s,和,U,i,，然后根据下式可求得放大电路的输入电阻,R,i,，即,图 放大电路输入电阻的测量,被测放大器,3.,输入电阻和输出电阻的测量,输出电阻测量原理方框图,（放大电路的工作电源未表示）,3.,输入电阻和输出电阻的测量,图 放大电路输出电阻的测量,输出电阻,放大电路的输出电阻,R,o,可通过测量放大电路输出端开路时的输出电压,U,o,，带上负载,R,L,后的输出电压,U,o,，经计算求得，测试电路如图所示。,由图可知,由此可求得输出电阻为,4.,放大电路上限频率,f,H,、下限频率,f,L,的测量,放大电路的通频带,通常当电压增益下降到中频增益,0.707,倍时,(,按功率分贝数即下降,3dB),所对应的上下限频率用,f,H,和,f,L,表示，如图所示，则,f,H,与,f,L,之间的范围就称为放大电路的通频带宽度,BW,。,即,BW=,f,H,-,f,L,频率特性曲线图,4.,放大电路上限频率,f,H,、下限频率,f,L,的测量,上下限频率测量原理方框图,（放大电路的工作电源未表示）,4.,放大电路上限频率,f,H,、下限频率,f,L,的测量,测量方法,在,I,CQ,1.5mA,，,R,L,=,情况下，将频率为,1KHz,的正弦信号加在放大器的输入端，增大输入信号幅度，监视输出电压,Uo,仍保持不失真的正弦波。用交流毫伏表测出此时输出电压值,Uo,；保持信号源输出信号幅度不变，改变信号源输出频率（增加或减小），当交流毫伏表测数的输出电压值达到,Uo0.707,值时，停止信号源频率的改变，此时信号源所对应的输出频率即为上限频率,f,H,或,下限频率,f,L,。,5.,观察,静态工作点对输出波形的影响,在,I,CQ,1.5mA,，,R,L,=,情况下，将频率为,1KHz,的正弦信号加在放大器的输入端，增大输入信号幅度，监视输出电压,U,o,仍保持不失真的正弦波。,将电位器,R,P,的阻值调为最大，此时静态电流,I,CQ,下降，用示波器观察输出波形是否出现失真、记录此时的波形，并测出相应的集电极静态电流。若失真不够明显，可适当增大,U,s,。,将电位器,R,P,的阻值调为最小，此时静态电流,I,CQ,增大，观察输出波形失真的变化，记录此时的波形，并测出相应的集电极静态电流。,根据上述两种情况下所观察到的波形，说明集电极偏置电流的大小对放大电路输出动态范围的影响。,5.,观察,静态工作点对输出波形的影响,I,CQ,，,Uo,出现饱和失真；,I,CQ,，,Uo,出现截止失真；,I,CQ,正常，具有较大的加大输入信号不失真。,a,）饱和失真（底部失真）,b,）截止失真（顶部失真）,c,）不失真,静态工作点对输出电压,U,o,波形的影响,五、思考题,在测试放大器的各项参数时，为什么要用示波器监视输出波形不失真？,在测试,Au,、,Ri,和,Ro,时，怎样选择输入信号,Ui,的大小和频率？,测试中，如果将信号源、毫伏表、示波器中的任一仪器的二个测试端上接线换位（即各仪器的接地端不再连在一起）。此时示波器上的波形将发生什么变化？,五、思考题,用示波器同时观察放大电路输入、输出波形的相位关系时，示波器上有关按钮应置什么位置？,当静态工作电流,I,CQ,通过测量,V,E,或,V,C,来间接地得到时，分析万用表内阻对测量误差的影响。,试分析电路中的,Re,、,Ce,起什么作用？,如何判断放大器的截止和饱和失真？当出现这些失真时应如何调整静态工作点？,六、实验报告要求,实验目的、实验器材、实验电路及主要内容。,画出测试放大电路的,Au,、,Vomax,、,Ri,和,Ro,时，有关仪器的接线图。,整理实验数据（列表或作图表示），并与理论计算值相比较。,分析输出电压波形与输入电压波形的相位关系、静态工作点对输出波形的影响，画出失真的波形；,记录最大不失真输出电压幅度。,简述实验体会及收获。,