实验十三双口网络的特性研究.docx

实验十三 双口网络的特性研究一、实验目的1. 双口网络的表达方法及其直易条件2. 掌握晶体管放人器直流工作点的调节方法和交流等效电路的概念3. 寧握H参数的测量4. 掌握对放人器性能的影响和放人器输入电阻、输出电阻、电压放人倍数的测量方法二、实验原理一个网络N,具有一个输入端口利一个输出端口，网络市集总、线性、时不变元件构成, 其内部不含有独立电源（可以含有受控源）和初始条件为零，称为双口网络，如图13-1所示图 13-1因为电压、电流容易测量，H根据端口特性的不同，有的端口只能是压控，有的端口只 能是流控，冇的端II既是压控又是流控因此，一般而言，用不同的激励来表示响应冇如下 一些表达式：1. 阻抗参数［z（s）］S(S)〃2（S）Z“(s)Z2I(5)Z12(S)p,(S)Z22(5)JL/2(S)互易条件:Z12（S） = Z21（5）2. 导纳参数［r（5）］互易条件：丫12二岭］3. 混合参数［H（S）］>j21歹22丿2 - Jh\互易条件：h、2混介参数的另一种表达方式为:互易条件：g[2 = ~g2\4. 传输参数B~~u2 _71 _CD~!2_互易条件：AD-BC = 1传输参数的另一表达方法为:A■ B"2」1 ctD .互易条件是：AD -BC = \常用的是式(1), (2), (3)和(5)这四种，一个双口网络根据给定的条件的不同，会釆用不同的参数表示双口，如Z(S)主要川于电阻网络；Y(S)主要川于高频电路；H(S)主要川 于低频电路；传输参数主要用于通信系统和电子系统。

下面以式⑶混介参数为例，在正弦稳态的条件下，说明参数的测量和等效电路的概念 由混合参数方程(又称h参数方程)(7)式中，/21H A12, /22h他2即双口网络的h参数，它们的定义分别为:(71/, ^2=0U\u2^21力12其中，馆具有阻抗的性质,他2具有导纳的性质，而％2%]均无量纲，故力参数又称混介参数力口表示端!_! 2短路时，在端口 T处的输入阻抗他2表示在端口 T开路时，在端口 2处的输出导纳 h、2表示1端口开路时两个端口电压Z比他1表示2端口短路时两端口电流之比双口网络可用图13-2所示筹效电路來表示，称为h参数等效电路图 13-2当/?12 0,/?22 0时，则有图13-3所示的等效电路图 13-3在电子技术中，用来构成双口的器件很多，如品体管、场效应管（MOSFET）等，下面以 品体管放大器为例作如下说明晶休管是电流控制器件，（MOSFET为电压控制器件），将直流电能转化为交流电能R图 13-4对于图13—4所示的电路，性放大区工作时，有直流工作状态为:/厂（1 +万儿0称为直流放人倍数，口有Ec—%=Ec -1cRc对于交流工作状态，注意如下两条原则：(10)1. 电容对交流相当于短路，(即丄，丄与其它元件参数相比，可忽略不计)。

coCx coC22. 直流电压源对交流相当于短路因此，如图13—4所示的一个品体管放大器，其交流通路如图13-5所示图 13-5用简化的力参数来表示虚线框内的双口，其等效电路如图13-6所示/ 堆2 S I +图 13-6下而讨论如何测出％参数假定输入信号色•(/)定正弦信号，频率为lKHz，采用和量Ui法，将(7)式写成：••U\h\\h\2•11申21力22U1_(1 1)你是晶体管输出交流短路时输入阻抗，测量件的方法是：在图13—4中的晶体管集电极与发射极Z间并接一个10 UF电容（如图13-4中的C?直接接地），使匕=0 ,式中S 为晶体管基极对发射极的正弦交流电压信号源冷⑴串接一个已知电阻他加到放大器H的是为了测量（/；以-必）图13-5中晶休管基极的KCL方程为:"（「） =诂（J+d），因为，所以测得厶即可以得到人"s，然后利用式（11）求出勺］"12iU2(12)力是晶体管输入端开路时电压反馈系数测暈加的方法是：在图13—4电路中，将信 号源输入断开，使/i=0,将信号源％（f）和心通过加到放人器的集电极与发射极之间,U2的电压有效值不要超过IV,测出分］和力2 ,然后利用式（12）求出馄。

・ （13）U2=0/①是晶体管输出交流短路时电流放人系数测量他|的方法是：严格讲，必须将放大器 输出端并接电容，使输出交流短路，即“2=0,然后在品体管的基极与集电极Z间各串接 一块电流衣（交流），然后分别测出和/；,按式（13）求出力21为了不使用交流电流表, 乂要测出和/；,我们作如下近似处理：输出端交流不短路（因为实际上的影响极小, 故対放大器参数测试影响不大），信号源％•（"串接心加到放人器输入端，则有(14)/；是通过如下方法测得：在的作用下，用交流电压表测得集电极电阻Rc两端的电压(15)然后根据式（14）与式（15）测得的结果，按式（13）求11I/221oh22 = ~r~ •U1 h =0他2是晶体管输入端开路时输出导纳，单位是西门了（S）测量他2的方法是：晶体管输入端开路，按图13—4虚线框内所示，将信号源冷⑴与心通过C2加到放犬器的集电极与发射极Z间，必的电压有效值不耍超过IV，测出“2和：2, ：2是通过测量取样电阻心上的 电压，然后按式（17）计算得出IJs-lJiRs(17)最片，按式（16）求出力22i 100KG100-RTQY十码(Z)十 510QR&2以sd)图 13-7三、实验内容及步骤1. 直流放大系数万（hFE ）和交流放大系数/咕（/么，0）的测量。

按图13—7接线，在丫与ZZ间接可变电阻箱/?,调节/?,使得分别为6V, 3V,4.5V时，分别记录下心、Ube值，数据记录于表1中 衣 1 Ec=9VUcE6V3V4.5VRbUbeIbIcPh2i( hfc，B )根据直流通路容易得到直流放大系数，即:z _Ec-Ureh=他测得氐，Ube和&，就可求出人二 E「Uce~ Rc测得氐，Uce和Rc，就可求出人直流放人系数0对于他I （/%,0））的测量，为了简便，可以从以上述数据中得到:鶴(/%,0)=MeA/〃2. 电压放人倍数测量① 按图13—7接线，接上负载心，固^UCE =4.5V t （通过调节他获得），输入lKHz止 弦信号，用示波器观察输出信号波形有无失真，可调节输入电压的大小，使输出信号在 最人不失真条件下，测出U 和 J 求出放大倍数，并画出波形图②去掉负载/?「测出和"s，求出放大倍数，并画出波形图3. hn的测量• •根据件仝徑 ・ u .U ■,测量S，Us，即可求出论 匕=0 Us-U\4. 放大器输出毗抗心的测量可用上面的数据得：U心=（万竺-1）心U L其中UC为负载开路时的电压，匕接上负载时的电压★ 5. /?21的测量除了由实验内容（1）可以求岀他|（/%，"）夕卜，还可以采用下面测量方法:■hu占・ /] U2 =0⑺是输出短路时，电流放人系数。

在实际测量时，Jrc是不接负载电阻时的开路电压四、思考题1. 从厶，Ic，乙及S和〃的变化关系中，你如何理解晶体管是一个电流控制器件？2. 休在电子线路中有一个工程上的计算公式，并用么來表示， 入=200 + （1 + 万）芽（）,式中：厶为直流丁作点的电流根据你的测量数据，判断该公式是否可信？3. 幅的测量有码（饥，0旭如和码仝 丫 这两式，理论上是否成立？— •Us"4. 负载接上或不接，为什么対放大倍数有影响？5. 归纳测量放大器的输入阻抗和输出阻抗的方法？6. 在调节直流工作状态时，/?〃不充许短路，否则损坏晶体管，为什么？五、实验设备1. 晶体管放人器实验板2. 双踪示波器3. 函数信号发生器4. 数字万用表5. 直流稳压电源6. 可变电阻箱。