实验一 单级放大电路.doc
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实验一 单级放大电路
一、实验目的
熟悉电子元器件和模拟电路实验箱。
掌握放大器静态工作点的调试方法及其对放大器性能的影响。
学习测量放大器Q点,AV,ri,ro的方法,了解共射极电路特性。
学习放大器的动态性能。
二、实验仪器
示波器
信号发生器
数字万用表
三、预习要求
三极管及单管放大器工作原理。
放大器动态及静态测量方法。
四、实验内容及步骤
装接电路
图1.1单极放大电路
实验箱面板
五、测试原理及测量方法
1.电路参数变化对静态工作点的影响
放大器的静态工作点是指放大器输入端短路时,流过三极管的直流电流ICQ、IBQ及管子c、e极之间的直流电压VCEQ、b、e极之间的直流电压VBEQ。
由图1.1可知
VBQ = EC×Rb2/(Rb1+Rb2+RP)
IEQ = (VBQ-VBEQ)/Re
VCEQ = EC-ICQ(RC+Re1+Re2) (2-2)
对于硅管VBEQ=0.6~0.7V,对于锗管VBEQ=0.2~0.3V。
由上式可以看出,当管子确定以后,改变Ec、Rc、Re、Rb中的任一值,都会导致静态工作点的变化。例如只改变Ec,会引起负载线所示,平行移动。若Ec增大,如图1.2所示,负载线移为直线 = 2 \* GB3 ②,静态工作点向右上移动至Q1点。Ec增大,动态范围加大,在相同输入信号作用下,不易产生失真。Ec减小,Q点向左下方移动。
图1.2 电路参数变化对静态工作点的影响
若Ec、Re、Rb不变,只改变Rc,则引起负载线斜率变化,若Rc增大,图1.2中对应直线 = 3 \* GB3 ③,静态工作点向左移至Q2点。若Rc减小,负载线变陡,Q点向右平移。
若仅改变Rb,负载线不变,Rp减小,Q点沿负载线 = 1 \* GB3 ①上移至Q3点,反之,Rp增大,Q点移至Q4点。
2.静态工作点的合理设置
当电路参数确定之后,静态工作点主要由Rp调整。Rp偏小,工作点偏高,输出波形易发生饱和失真;Rp偏大,工作点偏低,输出波形易发生截至失真;静态工作点设置在交流负载线的中点,不易产生失真,但如果输入信号过大,使管子工作在非线性区,即使工作点选在交流负载线的中点,输出波形的顶部和底部同时被削去,称之为双向失真。
综上所述,静态工作点的设置要根据信号的大小,在不产生失真的条件下,静态工作点设置得低一些为好,因为工作点低,噪声小,管耗小,而且省电。
3.静态工作点的测量与调整
静态工作点的测量,就是测出三极管各电极对地直流电压Vb,Vc,Ve和集电极电流Icq,根据VCE=VC-VE计算得到VCE,同理得到VBE。一般地,应避免对VBE,VCE进行直接测量,这样做的目的是防止某些仪表内阻不够高,而对测量结果带来较大测量误差。在测量电路中的电流时,通常采用测量电压来换算电流,这样可以避免更动电路。例如,要测出Ic时,只需测出VE,即可知ICQ=IEQ=VE/Re,或者测出Vc,由ICQ=(Ec-Vc)/Rc得到ICQ。
测量静态工作点的目的,是了解管子的静态工作点是否合适,如果测出VCE0.5V,说明管子已饱和;Vce接近电源电压Ec,说明管子已截止,此时就需要对静态工作点进行调整。调整静态工作点通常用改变基极偏置电阻器Rp来实现。因为Rp改变,引起IB变化,Ic、VCE也随之变化。在图1.1中,为了防止Rp阻值过小,Ic太大而烧坏管子,串入固定电阻R。
4.电压放大倍数的测量
低频电路的电压放大倍数Av是指输出电压与输入电压的有效值之比,即
AV = Vo / Vi (2-2)
在测量电压放大倍数时,需用示波器观察放大电路的输出波形,在输出波形不失真的条件下,用毫伏表分别测量放大电路的输入、输出电压,按上式计算电压放大倍数。
对于图1.1所示的实验电路来说,其电压放大倍数与电路参数的关系为
AV = - ?RL`/rbe (2-3)
其中RL` = RC// RL
rbe = 300+(1+?)26(mV)/IEQ(mA)
由公式(2-3)可知:当β、IEQ 、RL变化时,电压放大倍数Av也随着变化。由于管子一经确定,β值变化不大,Av的变化主要受到静态工作点IEQ及负载电阻RL变化的影响。
1)用万用表判断实验箱上三极管V1的极性及好坏,放大倍数以及电解电容C的极性好坏。
记录Ic为0.5mA,1mA,1.5mA时的?值。
2)按图1.1所示连接电路(注意接线前先测量+12V电源,关断电源后再接线),将RP调到电阻最大位置。
3)接线后仔细检查,确认无误后接通电源。
静态调整
调整Rp使VE=2.2V,计算并填表1.1。
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