实验3：单管共射放大

一、实验目的

1、掌握放大器静态工作点的调试方法，学会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、实验仪器

1、双踪示波器 2、万用表 3、交流毫伏表 4、信号发生器

三、实验原理

1、放大器静态指标的测试

图2-1 共射极单管放大器实验电路

图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R1和R2组成的分压电路，并在发射极中接有电阻R4、R5，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Vi后，在放大器的输出端便可得到一个与Vi相位相反，幅值被放大了的输出信号Vo1，从而实现了电压放大。

在图2-1电路中，当流过偏置电阻R1和R2的电流远大于晶体管T的基极电流IB时（一般5~10倍），则它的静态工作点可用下式估算，VCC为供电电源，此为+12V。

UBIER2VCC （2-1）

R1RW1R2UBUBEIC （2-2）

R4R5UCEVCCIC(R3R4R5) （2-3）

电压放大倍数

AV（2-4）

RCRLrbe(1)Re

输入电阻 RiRB1RB2rbe （2-5） 输出电阻 R0RC （2-6） 对于低频小功率三极管rbe200(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数字万用表，分别测量晶体管的集电极电流IC以及各电极对地的电位UB、UC和UE。一般实验中，为了避免断开集电极，所以采用测量电压，然后算出IC的方法，例如，只要测出UE，即可用ICIE据IC26(mA)

IE(mA)UE算出IC（也可根REVCCUCRC，由UC确定IC），同时也能算出。

2) 静态工作点的调试

放大器静态工作点的调试是指对三极管集电极电流IC（或UCE）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的影响。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VO的负半周将被削底，如图2-2（a）所示，如工作点偏低则易产生截止失真，即VO的正半周被缩顶（一般截止失真不如饱和失真明显），如图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Vi，检查输出电压VO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)饱和失真(b)截止失真

图2-2 静态工作点对UO波形失真的影响

改变电路参数VCC，RC，RB都会引起静态工作点的变化，如图2-3所示，但通常多采用调节偏电阻RW1的方法来改变静态工作点，如减小RW1，则可使静态工作点提高等。

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。所以确切的说，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。如须满足较大信号的要求，静态工作点最好尽量靠近交流负载线的中点。

图2-3 电路参数对静态工作点的影响

1、 放大器动态指标测试

放大器动态指标测试包括电压放大倍数、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AV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uo不失真的情况下，用交流毫伏表测出ui和uo的有效值Vi和Vo，则

AV=

2) 输入电阻Ri的测量

为了测量放大器的输入电阻，按图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US和Ui，则根据输入电阻的定义可得

VO （2-7） ViRi=

测量时应注意

UiUiUiR （2-8）==

UIiUSUiRR① 测量R两端电压UR时必须分别测出US和Ui，然后按UR=US-Ui求出UR值。 ② 电阻R的值不宜取得过大或过小，以免产生较大的测量误差，通常取R与Ri

为同一数量级为好，本实验可取R=1～2KΩ。

3) 输出电阻RO的测量

按图2-4电路，在放大器正常工作条件下，测出输出端不接负载RL的输出电压UO和接入负载后输出电压UL，根据

UL=

即可求出RO

RO=（

RLUO （2-9）

RORLUO1）RL （2-10） UL在测试中应注意，必须保持RL接入前后输入信号的大小不变。

图2-4 输入、输出电阻测量电路

4) 最大不失真输出电压UOPP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RW（改变静态工作点），用示波器观察uo，当输出波形同时出现削底和缩顶现象（如图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UO（有效值），则动态范围等于22UO。或用示波器直接读出UOPP来。

图2-5 静态工作点正常，输入信号太大引起的失真

5) 放大器频率特性的测量

放大器的频率特性是指放大器的电压放大倍数AV与输入信号频率f之间的关系曲线。单管阻容耦合放大电路的幅频特性曲线如图2-6所示：

图2-6 幅频特性曲线

Avm为中频电压放大倍数，通常规定电压放大倍数随频率变化下降到中频放大倍数的1/

2倍，即0.707Avm所对应的频率分别称为下限频率fL和上限频率fH，则通频带

fBW=fH-fL （2-11）

放大器的幅频特性就是测量不同频率信号时的电压放大倍数AV。为此可采用前述测AV

的方法，每改变一个信号频率，测量其相应的电压放大倍数，测量时要注意取点要恰当，在低频段与高频段要多测几点，在中频可以少测几点。此外，在改变频率时，要保持输入信号的幅度不变，且输出波形不能失真。

四、实验内容

1．按图1-1，组装单级共射放大电路，经检查无误后，按通预先调整好的直流电源+12V。 2．测试电路在线性放大状态时的静态工作点

从信号发生器输出f=1KHZ，Vi=30mV（有效值）的正弦电压到放大电路的输入端，将放大电路的输出电压接到双踪示波器Y轴输入端，调整电位器Rp，使示波器上显示的Vo波形达到最大不失真，然后关闭信号发生器，即Vi=0，测试此时的静态工作点，填入表1.1中。

表1.1

VE/V ICQ/mA(VE/Re) 3．测试电压放大倍数Av

（1）从信号发生器送入f=1 KHZ，Vi=30mV的正弦电压，用万用表测量输出电压Vo，计算电压放大倍数Av=Vo/Vi。

（2）用示波器观察Vi和Vo电压的幅值和相位。

把Vi和Vo分别接到双踪示波器的CH1和CH2通道上，在荧光屏上观察它们的幅值大小和相位。

4．了解由于静态工作点设置不当，给放大电路带来的非线性失真现象

VCEQ/V VBE/V 选择合适的Vi大小，调节电位器，分别使其阻值减少或增加，观察输出波形的失真情况，分别测出相应的静态工作点，测量方法同实验内容2，将结果填入表1.2中。

表1.2 静态工作点 工作状态 输出波形 ICQ/mA VCEQ/V VBE/V 5．测量单级共射放大电路的通频带

（1）当输入信号f=1KHZ，Vi=30mV，RL=5.1K，在示波器上测出放大器中频区的输出电压Vopp(或计算出电压增益)。

（2）增加输入信号的频率（保持Vi=30mV不变），此时输出电压将会减小，当其下降到中频区输出电压的0.707（-3dB）倍时，信号发生器所指示的频率即为放大电路的上限频率

fH。

（3）同理，降低输入信号的频率（保持Vi=30mV不变），输出电压同样会减小，当其下降到中频区输出电压的0.707（-3dB）倍时，信号发生器所指示的频率即为放大电路的下限频率

fL。

（4）通频带BW=

fHfL-

6．输入电阻Ri的测量

按图2-4接入电路。取R=5.1K，用万用表分别测出Vs' （图2-4中Us）和Vi（图2-4中Ui），则

ViRi'RVSVi

7．输出电阻Ro的测量

按图2-4接入电路。取RL=5.1k，用万用表分别测出RL=时的开路电压Vo及RL=5.1k时的输出电压VoL，则

Ro五、实验报告要求

VOVOLRLVOL

1．认真记录和整理测试数据，按要求填入表格并画出波形图。 2．对测试结果进行理论分析，找出产生误差的原因。

六、实验思考题

1．加大输入信号

Vi时，输出波形可能会出现哪几种失真？分别是由什么原因引起的？

2．影响放大器低频特性3．提高电压放大倍数4．测量输入电阻

fL的因素有哪些？采取什么措施使

fL降低？

Av会受到哪些因素限制？

Ri、输出电阻时

Ro，为什么测试电阻R要与

Ri或

Ro相接近？

5．调整静态工作点时，为什么要用一个固定电阻和电位器串联，而不能直接用电位器，为什么？