单管交流放大电路.doc

实验二　 单管交流放大电路一、实验目的(1）熟悉晶体管的管型、管脚和电解电容器的极性2）测量单管放大电路的电压增益,并比较测量值与计算值3)测定单级共射放大电路输入与输出波形的相位关系4)测定负载电阻对电压增益的影响5）熟悉放大器静态工作点的调试方法以及静态工作点变化对放大器性能的影响.（6）研究放大器的动态性能. 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　　 　 　 　　　 　　 　 　 　　 　 　　 　 　 　　 　 　 　 　 　 　　 　 　 　 　 　　　 　 　 　　 　 　 　 　 　　 二、实验器材虚拟实验设备u 操作系统为Winｄows XＰ的计算机 　1台u Eｌectroｎiｃs Wｏrkbenｃｈ Muｌｔｉsim 8．x~9.ｘ电子线路仿真软件　　1套u 示波器 Ｏscilｌoscoｐｅﻩ 1台u 直流稳压源ﻩﻩﻩﻩ１个u 数字万用表ﻩ 1个u 函数信号发生器ﻩﻩ 1台u 电阻（２KΩ，１/４Ｗ) ﻩ2个u 电阻(５。

１KΩ,1/4W) 1个u 电阻(680Ω，1／4Ｗ) ﻩ1个u 电阻（４.7KΩ，1/4W）ﻩ ２个u 电解电容（１0μF，２５V)ﻩﻩ2个u 电解电容（47μF,25V） １个u NPN型晶体管２N3９03 ﻩ１个实际工程实验设备u 模拟实验箱 ﻩ ﻩ1台u 函数信号发生器 DF１６４7　 1台u 双踪示波器　DF４３20 １台u 数字万用表 ＤT9806 ﻩﻩ1个u 晶体管毫伏表　DF２173B ﻩ1台u 电阻（2KΩ，1/4W）ﻩ 2个u 电阻（５.1ＫΩ，1/4W） １个u 电阻（6８0Ω，１/4W)ﻩﻩ1个u 电阻(4．7KΩ，1/4W)ﻩﻩ2个u 电解电容（10μＦ，２5V） 2个u 电解电容(４7μF,２5V） 1个u ＮPＮ型晶体管2N39０3ﻩ 1个三、实验原理及实验电路晶体三极管由半导体材料硅或锗制成各种管的外形和管芯在制造工艺上各有不同，但最基本的结构只有NPN型和PNP型两种,管芯内部包含由两个PN结组成的三个区（发射区、基区、集电区)三极管的工作状态可以分为以下三个区域:(1)截止区 减小基极电流IB、集电极电流IC也随着减小，当ＩＢ=０时，IC≈0，即特性曲线几乎与横轴重合，这时，三极管相当于一个断开的开关.（2)饱和区ﻩ 三极管的发射结、集电结均处于正向偏置，ＩＣ基本上不受ＩB控制（IC≠βＩB),晶体管失去了电流放大作用。

这时，VＣE很小，晶体管相当于一个接通的开关，使电源电压VCC几乎全加到集电极电阻RC上3)放大区 ﻩ发射结正向偏置、集电结反向偏置，ＩＣ的变化取决于ＩB(IC＝βIB），基本上与VCＥ无关，晶体管具有电流放大作用这时晶体管工作于线性放大区截止、放大、饱和三个区的VBE数值见表2—1表２—１ ＶBE数值表管 　型类　 型截　 　止放 大饱 　 　和锗管NPN≤01V≈02V≈0．３VPNP≥—0．1V≈—０．2V≈—0．３V硅管NPN≤0.５V≈0.6V≈0．7VPＮP≥－０.5V≈－06V≈—07Ｖ对放大器的基本要求是：有的电压放大倍数,输出电压波形失真要小.放大器工作时，晶体管应工作在放大区,如果静态工作点选择不当，或输入信号过大,都会使输出波形产生非线性失真一般采用改变偏置电阻RB的方法来调节静态工作点当放大器的输入信号幅值较小时，在保证输出电压波形不失真的条件下，常选取较低的静态工作点，以降低放大器噪声和电源的能量损耗实际使用中,常通过测量RC上电压的方法来测量集电极电流IC.放大器的电压增益Au可用交流输出电压峰值Uoｐ除以输入电压峰值Uｉp来计算在单级共射放大器中,集电极等效交流负载电阻为晶体管的输入电阻rｂe可估算为式中，IＥ为静态发射极电流,也可用静态集电极电流ICＱ来代替.当发射极旁路电容CE的容量足够大时,ＣＥ的容抗近似于零，CＥ与发射极电阻ＲＥ的并联总阻抗也近似于零，晶体管的发射极相当于交流接地,则电压增益的计算公式为放大器的输入电阻Ｒｉ为分压电阻RB１，RB2及晶体管输入电阻rbe三者的并联值，即Rｉ=RB1∥ＲB２∥rｂe输出电阻Ro近似等于集电极负载电阻RE,则有Rｏ=RE当发射极旁路电容CE断开时,在发射极电阻上产生串联电流负反馈,则电压增益为这时输入电阻Ri为RB1,ＲB２和［ｒbe+（1+β）RE］的并联值，即Ri=ＲB1∥RB2∥［rbe＋（1+β)RＥ］输出电阻Ro仍近似等于集电极负载电阻RC。

图２-1 单管交流放大电路实验原理图四、实验预习内容1、阅读实验指导书附录中有关晶体管的管脚识别部分；根据实验要求，拟定晶体管的管脚识别测量实验的操作过程2、了解实验内容,掌握放大器的静态和动态的测试方法，明确实验目的3、阅读有关的实验测量仪器设备的结构原理及使用方法4、电路如图2-１所示设晶体管：β=６0，ＲB1=4．７KΩ，RB2=２KΩ，RC=2　KΩ，RE=68０Ω,试计算:（1）静态工作点值:IEQ、ＩCQ、UCEＱ和ｒｂe２）求RL=∞和RL=4.７ ＫΩ两种情况下，放大器的电压放大倍数五、实验步骤　 １、晶体管工作在放大状态下有关参数的测量1)创建如图2—1所示单管交流放大电路.单击仿真开关,进行仿真分析调节基极偏置电阻RW,观察示波器输出波形，使三极管工作在放大状态用数字万用表或动态测试探针分别测量节点电压VB、VC、VＥ及输出电压Uo，并记录测量结果于表2-2中.(2）创建如图2—1所示单管交流放大电路（加上负载电阻ＲＬ=4７ ＫΩ)单击仿真开关，进行仿真分析.调节基极偏置电阻RW,观察示波器输出波形，使三极管工作在放大状态用数字万用表或动态测试探针分别测量节点电压ＶB、VＣ、ＶE及输出电压Uo，并记录测量结果于表２-２中。

３）创建如图２-1所示单管交流放大电路（集电极偏置电阻RC改为5．1 ＫΩ).单击仿真开关，进行仿真分析调节基极偏置电阻ＲW,观察示波器输出波形，使三极管工作在放大状态用数字万用表或动态测试探针分别测量节点电压VB、VC、VE及输出电压Uo，并记录测量结果于表2-2中表2－2　 单管放大电路测量数据记录表格Ui＝ 　 　　 ＲL= 　 　 　 　 　f＝工 作 状 　态测 量 　数　 据VB（V）VC(V）VE（V）UO(V）输出波形RC=2ＫΩ调节ＲW使放大器工作在放大RL=4．7ＫΩRL=∞饱和RL=∞截止RL=∞ＲC=5.1ＫΩ放大器工作在放大状态RＬ=∞ 2、晶体管工作在截止状态下有关参数的测量创建如图２－1所示单管交流放大电路单击仿真开关，进行仿真分析.调节基极偏置电阻RW，观察示波器输出波形,使三极管工作在截止状态用数字万用表或动态测试探针分别测量节点电压VB、VC及ＶE，并记录测量结果于表2-2中3、晶体管工作在饱和状态下有关参数的测量.创建如图２－1所示单管交流放大电路单击仿真开关,进行仿真分析调节基极偏置电阻RW,观察示波器输出波形，使三极管工作在饱和状态。

用数字万用表或动态测试探针分别测量节点电压VB、VC及ＶＥ，并记录测量结果于表2-2中六、实验数据分析及讨论　 （１)在相关步骤中，将放大器电压增益的测量值与计算值比较，情况如何？ 　（2)放大器的输出波形与输入波形之间的相位是什么关系？ （3)负载电阻RＬ对放大器电压增益有何影响? （4）根据测量数据计算表2—３中的各变量值,并做出恰当的结论. （5)讨论RB、RC变化对静态工作点、放大倍数及输出波形的影响. 　（6)对实验中出现的现象和注意事项,进行必要的分析和讨论.文中如有不足，请您指教！ / 。