模拟电路单级放大电路

实验二 单级放大电路

一、实验目的

1、学会放大器静态工作点的调试方法，分析静态工作点对放大器性能的影响。

2、掌握放大器电压放大倍数、输入电阻、输出电阻及最大不失真输出电压的测试方法。 3、熟悉常用电子仪器及模拟电路实验设备的使用。

二、实验原理

图3.2.1为电阻分压式工作点稳定单管放大器实验电路图。它的偏置电路采用R B1和R B2

组成的分压电路，并在发射极中接有电阻R E ，以稳定放大器的静态工作点。当在放大器的输入端加入输入信号ui 后，在放大器的输出端便可得到一个与ui 相位相反，幅值被放大了的输出信号u O ，从而实现了电压放大。

51K 680K

5．1K

24K

10μ

5．1K

图3.2.1 共射极单管放大器实验电路

在图3.2.1电路中，当流过偏置电阻R B1和R B2 的电流远大于晶体管T 的基极电流I B

时（一般5～10倍），则它的静态工作点可用下式估算

U B ≈

R B1

U CC

R B1+R B2

U -U BE

I E ≈B ≈I C

R E

U CE ＝U CC －IC （R C ＋R E ）

电压放大倍数

A V =-β

R C // R L

r be

输入电阻

Ri ＝R B1 // RB2 // rbe

输出电阻

R O ≈R C

放大器的测量和调试一般包括：放大器静态工作点的测量与调试，消除干扰与自激振荡及放大器各项动态参数的测量与调试等。

1、放大器静态工作点的测量与调试 1) 静态工作点的测量

测量放大器的静态工作点，应在输入信号ui ＝0的情况下进行， 即将放大器输入端与地

端短接，然后选用量程合适的直流电压表，分别测量晶体管各电极对地的电位U B 、U C 和U E 。

算出U BE ＝U B －U E ，U CE ＝U C －U E 。 2) 静态工作点的调试

放大器静态工作点的调试是指对管子集电极电流I C （或U CE ）的调整与测试。

静态工作点是否合适，对放大器的性能和输出波形都有很大影响。如工作点偏高，放大器在加入交流信号以后易产生饱和失真，此时u O 的负半周将被削底，如图3.2.2(a)所示；如工作点偏低则易产生截止失真，即u O 的正半周被缩顶（一般截止失真不如饱和失真明显），如图3.2.2(b)所示。这些情况都不符合不失真放大的要求。所以在选定工作点以后还必须进行动态调试，即在放大器的输入端加入一定的输入电压ui ，检查输出电压u O 的大小和波形是否满足要求。如不满足，则应调节静态工作点的位置。

(a) (b)

图3.2.2 静态工作点对uO 波形失真的影响

改变电路参数U CC 、R C 、R B （R B1、R B2）都会引起静态工作点的变化，如图3.2.3所示。但通常多采用调节偏置电阻R B2的方法来改变静态工作点，如减小R B2，则可使静态工作点提高等。

图3.2.3 电路参数对静态工作点的影响

最后还要说明的是，上面所说的工作点“偏高”或“偏低”不是绝对的，应该是相对信号的幅度而言，如输入信号幅度很小，即使工作点较高或较低也不一定会出现失真。所以确切地说，产生波形失真是信号幅度与静态工作点设置配合不当所致。如需满足较大信号幅度的要求，静态工作点最好尽量靠近交流负载线的中点。

2、放大器动态指标测试

放大器动态指标包括电压放大倍数、输入电阻、输出电阻、最大不失真输出电压（动态范围）和通频带等。

1) 电压放大倍数A V 的测量

调整放大器到合适的静态工作点，然后加入输入电压ui ，在输出电压u O 不失真的情况下，用交流毫伏表测出ui 和u O 的有效值U i 和U O ，则

A V =

U 0U i

2) 输入电阻Ri 的测量

为了测量放大器的输入电阻，按图3.2.4 电路在被测放大器的输入端与信号源之间串入一已知电阻R ，在放大器正常工作的情况下，用交流毫伏表测出U S 和Ui ，则根据输入电阻的定义可得

R i =

U i U i U i

==R U I i U S -U i R R

图3.2.4 输入、输出电阻测量电路

3) 输出电阻R O 的测量

按图3.2.4电路，在放大器正常工作条件下，测出输出端不接负载 R L 的输出电压U O 和接入负载后的输出电压U L ，根据

U L =

即可求出

R L

U O

R O +R L U O

-1)R L U L

R O =(

在测试中应注意，必须保持R L 接入前后输入信号的大小不变。 4) 最大不失真输出电压U OPP 的测量（最大动态范围）

如上所述，为了得到最大动态范围，应将静态工作点调在交流负载线的中点。为此在放大器正常工作情况下，逐步增大输入信号的幅度，并同时调节R W （改变静态工作点），用

示波器观察U O ，当输出波形同时出现削底和缩顶现象（如图3.2.5）时，说明静态工作点已调在交流负载线的中点。然后反复调整输入信号，使波形输出幅度最大，且无明显失真时，用交流毫伏表测出U O （有效值），则动态范围等于2U 0。或用示波器直接读出U OPP 来。

图3.2.5 静态工作点正常，输入信号太大引起的失真

三、实验设备与器件

1、＋12V 直流电源 2、函数信号发生器 3、双踪示波器 4、交流毫伏表 5、万用电表

四、实验内容

实验电路如图3.2.1所示。各电子仪器可按实验一中图3.2.1所示方式连接，为防止干扰，各仪器的公共端必须连在一起，同时信号源、交流毫伏表和示波器的引线应采用专用电缆线或屏蔽线，如使用屏蔽线，则屏蔽线的外包金属网应接在公共接地端上。

1、调试静态工作点

接通＋12V 电源、调节R W ，使静态工作点合适。（如何判断你调节好的静态工作点合理？）

用直流电压表测量U B 、U E 、U C 值。记入表3.21。

2、测量电压放大倍数

在放大器输入端加入频率为1KHz 的正弦信号u S ，调节函数信号发生器的输出旋钮使放大器输入电压Ui 10mV ，同时用示波器观察放大器输出电压U O 波形，在波形不失真的条件下用交流毫伏表测量下述二种情况下的U O 值，并用双踪示波器观察U O 和ui 的相位关系，记入表3.22。

3、测量输入电阻和输出电阻

置R C ＝5.1K Ω，R L ＝5.1K Ω。输入f ＝1KHz 的正弦信号，在输出电压u O 不失真的情况下，

用交流毫伏表测出U S ，Ui 和U L 记入表3.2.3。

保持U S 不变，断开R L ，测量输出电压Uo ，记入表3.2.3。

OPP 用示波器观察U O ，当输出波形同时出现削底和缩顶现象（如图3.2.5）时，说明静态工

作点已调在交流负载线的中点。用交流毫伏表测出U O （有效值），用示波器直接读出U OPP 。

五、实验总结

1、列表整理测量结果，并把实测的静态工作点、电压放大倍数、输入电阻、输出电阻之值与理论计算值比较（取一组数据进行比较），分析产生误差原因。

2、讨论静态工作点变化(如R B2变化或R C 变化) 对放大器输出波形的影响、对放大器电压放大倍数、输入电阻、输出电阻的影响。

3、分析讨论在调试过程中出现的问题。

六、预习要求

1、阅读教材中有关单管放大电路的内容并估算实验电路的性能指标。

假设：3DG6 的β＝100，R B1＝24K Ω，R B2＝72K Ω，R C ＝5.1K Ω，R L ＝5.1K Ω。 估算放大器的静态工作点，电压放大倍数A V ，输入电阻Ri 和输出电阻R O

2、能否用直流电压表直接测量晶体管的U BE ？ 为什么实验中要采用测U B 、U E ，再间接算出U BE 的方法？

3、怎样测量R B2阻值？

4、当调节偏置电阻R B2，使放大器输出波形出现饱和或截止失真时，晶体管的管压降U CE 怎样变化？

5、在测试A V ，Ri 和R O 时怎样选择输入信号的大小和频率？ 6、为什么信号频率一般选1KHz ，而不选100KHz 或更高？