晶体管单级放大电路的测试与分析
一、实验目的
1、学习单级共射电压放大器静态工作点的设置与调试方法。
2、学习放大器的放大倍数（A u）、输入电阻（R）、输出电阻（RJ的测试方法。
3、观察基本放大电路参数对放大器的静态工作点、电压放大倍数及输出波形的影响。
4、进一步熟悉函数信号发生器、示波器、数字万用表和直流稳压电源等常用仪器的使用方法。
二、实验工具
电脑、Multisim
三、实验内容
（一）如图所示，建立放大电路，进行静态分析。
图S4-2 共发射极放大电路
图S4-3 放大电路的输入输出波形
（二）、测量电路的静态工作点
图S4-4 放大电路的直流工作点分析
（三）、测量电路的放大倍数、输入电阻、输出电阻。
1、放大倍数A的测量
方法一：瞬态分析法电压放大倍数是指输出电压与输入电压的有效值（或峰峰值）之比，即
图S 4-10 输入输出瞬态分析结果
从图S4-10读取输入、输出信号波形峰峰值，代入 4 - 1 :
方法二：幅频特性的测量
图S4-11 幅频特性图
知，A v =- 2、输入电阻R 、输出电阻R 0的测量
图S4-12 输入电阻和输出电阻的测量电路图
图S4-13 I i 、U 、L O1 （带负载R 6= k Q 的输出电压）、U （不带负载的输出电压）的值
仿真运行后，各表读数如图S4-13，读取各表的测量值得到：输 入电
流的有效无值I i =,输入电压U 二，输出电压U O1 =,输出电压
U)2 =
Av
U o Ui (4-1 )
Av U o Ui 11706.2 1075.7 9.899.3 9.899.3 112.46
该电路的幅频特性如图
S4-11所示。启动标尺移动至中频，如图
li 2.948uA
输入电阻R 测量方法二:
图S4-14输入电阻R 的测量
从图 S4-14 读取 U 二 V (1) = , I i = I(v1)=,即
（四）测量电路的幅频特性，测出上、下限频率，计算通频带
图S4-9 放大电路的交流分析结果
启动标尺，从图S4-9中可以看出，电路的下限频率f L =，上限 频率 f L =，通频带 f BW 二 f H - f L =-=
（五）改变Ri （V i 或V 2）的值，观察输出波形失真现象，探讨参数 变化对输出波形的影响。
若是静态工作点设置不合适，则会引起失真。如下图所示：
Ri Ui 7.071mV
2.4k
Ro (^)* R6 Uo1
801^ 2.4 446.186 1.9k
Ri U Ii 1.00CV 416.4uA 2.4k
四、实验结论与思考
（1）、由实验可知，静态工作点的设置对放大电路的工作非常重要。在进行电信号放大时，必须先设置好静态工作点。
（2）、仿真电路中的电路必须要“接地” ，这样才能使电路正常地工作。
（3）、仿真电路中的很多细节都需要注意，需要我们细心去处理，某一细节处理不好就会影响电路的正常工作。比如说，连接点处理不好的话，可能就会使各个电表的读数与理论值相差很大，很明显是出错了。
思考：晶体管放大电路中，为了选择合适的偏置电阻，应采用什么仿真方法？
答：先要根据需求和具体三极管的参数资料，按教科书上的方法计算大致的参数，再通过仿真软件测试调整直至满足要求。根据实际项目的经验，电脑仿真并不能代表实际情况，所以在实际工程中还需要实际测量和调整。
心得体会：通过本次仿真实验，我学会了晶体管单级放大电路的测试与分析，单级共射电压放大器静态工作点的设置与调试方法。放大器的放大倍数（A u）、输入电阻（R）、输出电阻（R）的测试。了解了基本放大电路参数对放大器的静态工作点、电压放大倍数及输出波形的影响。进一步熟悉函数信号发生器、示波器、数字万用表和直流稳压电源等常用仪器的使用方法。本次仿真实验加深对放大电路理论知识的了解。
2.1晶体管共射极单管放大器 一、实验目的 1、掌握用multisim仿真软件分析单级放大器主要性能指标的方法。 2、掌握晶体管放大器静态工作点的调试和调整方法，观察静态工作点对放大器输出波形的影响。 3、测量放大器的放大倍数、输入电阻和输出电阻。 二、实验原理 实验电路如图2.1－1所示，采用基极固定分压式偏置电路。电路在接通直 流电源V cc 而未加入信号（V i =0）时，三极管三个极电压和电流称为静态工作点， 即 V BQ =R 2 V CC /(R 2 +R 3 +R 7 ) （2.1-1） I CQ =I EQ =(V BQ -V BEQ) /R 4 （2.1-2） I BQ =I EQ /β（2.1-3） V CEQ ＝V CC －I CQ （R 5 ＋R 4 ）（2.1-4） 1、放大器静态工作点的选择和测量
放大器的基本任务是不失真的放大小信号。为了获得最大不失真输出电压，静态工作点应选在输出特性曲线上交流负载线的中点。若工作点选的太高，则容易引起饱和失真；而选的太低，又易引起截止失真。 静态工作点的测量是指在接通电源电压后放大器输入端不加信号时，测量晶 体管的集电极电流I CQ 和管压降V CEQ 。其中V CEQ 可直接用万用表直流电压档测C-E 极间的电压既得，而I CQ 的测量则有直接法和间接法两种： （1）直接法：将万用表电流档串入集电极电路直接测量。此法精度高，但要断开集电极回路，比较麻烦。 （2）间接法：用万用表直流电压档先测出R 5上的压降，然后根据已知R 5 算出 I CQ ，此法简单，在实验中常用，但其测量精度差。为了减小测量误差，应选用内 阻较高的电压表。 当按照上述要求搭好电路，在输入端引入正弦信号，用示波器观察输出。静态工作点具体的调节步骤如下： 根据示波器上观察到的现象，做出不同的调整动作，反复进行。当加大输入信号，两种失真都出现，减小输入信号，两种失真同时消失，可以认为此时的静态工作点正好处于交流负载线的中点，就是最佳的静态工作点。去掉输入信号， 测量此时的V CQ ,就得到了静态工作点。 2、电压放大倍数的测量 电压放大倍数是指放大器的输入电压Ui输出电压Uo之比 A V =U O /U i （2.1-5） 用示波器分别测出U O 和U i ，便可按式（2.1-5）求得放大倍数，电压放大倍数与 负载R 6 有关。 3、输入电阻和输出电阻的测量 （1）输入电阻Ri用电流电压法测得，电路如图2.1-3所示。在输入回路中 串接电阻R=1kΩ，用示波器分别测出电阻两端电压V i 和V s ，则可求得输入电阻 R i 为 R i =V i /R i =V i ×R/（V s -V i ）（2.1-6）
第二章晶体管及放大电路基础一、教学要求 知识点 教学要求 学时掌握理解了解 晶体管晶体管的结构√电流分配与放大作用√√ 晶体管的工作状态、伏安特性及主要参数√√ 放大电路基础放大电路的组成原则及工作原理√ 放大电路的主要技术指标√ 放大电路 的分析方法 图解法√ 静态工作点估算法√ 微变等效电路法√ 三种基本放大电路比较√ 静态工作点的选择与稳定√√多极放大电路 耦合方式及直接耦合电 路的特殊问题 √ 分析计算方法√ 放大电路的频率响 应 频率响应的基本概念√√ 频率响应的分析计算方 法 √√ 本章的重点是： 晶体管的伏安特性、主要参数；放大电路的组成原则及工作原理、静态工作点的近似估算法、主要动态指标的微变等效电路分析法、静态工作点的选择与稳定、三种基本放大电路的特点；放大电路频率响应的基本概念及分析计算方法。
本章的难点是： 放大电路频率响应的基本概念及分析方法。 三、教学内容 2.1晶体管 1. 晶体管的结构及类型 晶体管有双极型和单极型两种，通常把双极型晶体管简称为晶体管，而单极型晶体管简称场效应管。 晶体管是半导体器件，它由掺杂类型和浓度不同的三个区（发射区、基区和集电区）形成的两个PN结（发射结和集电结）组成，分别从三个区引出三个电极（发射极e、基极b和集电极c）。 晶体管根据掺杂类型不同，可分为NPN型和PNP型两种；根据使用的半导体材料不同，又可分为硅管和锗管两类。 晶体管内部结构的特点是发射区的掺杂浓度远远高于基区掺杂浓度，并且基区很薄，集电结的面积比发射结面积大。这是晶体管具有放大能力的内部条件。 2. 电流分配与放大作用 晶体管具有放大能力的外部条件是发射结正向偏置，集电结反向偏置。在这种偏置条件下，发射区的多数载流子扩散到基区后，只有极少部分在基区被复合，绝大多数会被集电区收集后形成集电极电流。通过改变发射结两端的电压，可以达到控制集电极电流的目的。 晶体管的电流分配关系如下： 其中电流放大系数和之间的关系是=/(1＋)，=/（1－）；I CBO是集电结反向饱和电流，I CEO是基极开路时集电极和发射极之间的穿透电流，并且I CEO=(1＋)I CBO。 在放大电路中，通过改变U BE，改变I B或I E，由ΔI B或ΔI E产生ΔI C，再通过集电极电阻R C，把电流的控制作用转化为电压的控制作用，产生ΔU O=ΔI C R C。实质上，这种控制作用就是放大作用。 3. 晶体管的工作状态 当给晶体管的两个PN结分别施加不同的直流偏置时，晶体管会有放大、饱和和截止三种不同的工作状态。这几种工作状态的偏置条件及其特点如表2.1所列。 表2.1 晶体管的三种工作状态 工作状态直流偏置条件各电极之间的电位关系特点
课程设计任务书 学生姓名：专业班级：电子1001班 指导教师：韩屏工作单位：信息工程学院题目：晶体管中频小信号选频放大器设计 初始条件： 具较扎实的电子电路的理论知识及较强的实践能力；对电路器件的选型及电路形式的选择有一定的了解；具备高频电子电路的基本设计能力及基本调试能力；能够正确使用实验仪器进行电路的调试与检测。 要求完成的主要任务： 1.采用晶体管或集成电路完成一个调幅中频小信号放大器的设计； 2.放大器选频频率f0＝455KHz，最大增益200倍，矩形系数不大于5； 3.负载电阻R L＝1KΩ时，输出电压不小干0.5V，无明显失真； 4.完成课程设计报告（应包含电路图，清单、调试及设计总结）。 时间安排： 1．2013年12月10日分班集中，布置课程设计任务、选题；讲解课设具体实施计划与课程设计报告格式的要求；课设答疑事项。 2．2013年12月11日至2013年12月26日完成资料查阅、设计、制作与调试；完成课程设计报告撰写。 3. 2013年12月27日提交课程设计报告，进行课程设计验收和答辩。 指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日
目录 摘要............................................................................................................. I Abstract ...................................................................................................... I I 一、绪论 (1) 二、中频小信号放大器的工作原理 (2) 三、中频选频放大器的设计方案 (3) 3.1 稳定性分析 (3) 3.2 提高放大器稳定性的方法 (4) 3.3中频选频放大 (5) 3.4 信号负反馈 (6) 四、电路仿真与分析 (7) 4.1 multisim仿真软件简介 (7) 4.2 中频选频放大部分仿真 (7) 五、实物制作及调试 (9) 六、个人体会 (12) 参考文献 (13) 附录I 元件清单 (14) 附录II总电路图 (15)
实验二晶体管单管放大器 一、实验目的 1．熟悉电子元器件和TB型模拟电路实验仪 2．学会放大器静态工作点的调试方法。 3．分析电路参数的变化对放大器静态工作点、电压放大倍数及输出波形的影响。 4．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。 二、实验电路及设备 1．示波器、万用表。 2．TB型模拟电路实验仪及①号实验模板。 二、实验电路及原理 1．估算电流放大系数β 晶体三极管的β值可以由输出特性曲线上求出，如图2-1所示。先通过Q点作横轴的垂直线，确定对应Q点的V CE值，再从图中求出一定V CE条件下的和相应的，则Q点附近的交流电流放大系数为：
它的偏置电路采用R b和R b2组成的分压电路。在放大器的输入端加上输入信号以后，在放大器的输出端便可得到幅值被放大了的相位相反的输出信号。 静态工作点：V CEQ=E C-I CQ。R C I BQ=E C-V BEQ=I CQ R Bβ 动态参数：电压放大倍数 其中 四、实验步骤 按图用连线在①号实验模板上连接号电路，将Rp的阻值调到最大，检查连线无误后接通电源。 1．静态工作点测试 调整Rp为某一值（使V CE=6V），测量静态工作点，填入表2-1并计算出I B、I CO（I CQ、I BQ可通过计算求得） 2．放大倍数测试 （1）将信号放大器调到f=1kHz幅值为5mv，接到放大器的输入端Vi，用示波器观察Vi和Vo端的波形，并比较与输入端的相位。 （2）输入信号频率不变，逐渐加大输入信号幅度，在R L=∞时，用示波器观察V O不失真时的最大值，并填表2-2
3．观察Rb、Rc、R L对放大电路静态工作点、电压放大倍数及输出波形的影响。按表2-3要求，输入信号Vi=5mV，f=1kHz、记录测量数据和Vo波形。 4．观察波形失真，测量静态工作点电压V CEQ、V BEQ 输入信号Vi=10mV f=1kHz调节Rp ,使Rb增大或减小，观察波形失真情况，测量并填入表2-4（若不失真观察不明显，可变化Vi重测） 5．测量放大器的输入输出电阻 （1）输入电阻的测量，在输入端串接一个4.7k的电阻，如图 2-3，按第八页输入电阻的计算方法，即可计算出输入电阻r i. (2)输出电阻的测量，在输出端接入负载电阻2.7K，在输出V O不失真的情况下，测负载与空载时的Vo值，按第八页输出电阻的计算方法，即可求输出电阻ro.
实验一晶体管共射极单管放大器 一、实验目的 1、掌握用 multisim仿真软件分析单级放大器主要性能指标的方法。 2、掌握晶体管放大器静态工作点的调试和调整方法，观察静态工作点对放 大器输出波形的影响。 3、测量放大器的放大倍数、输入电阻和输出电阻。 二、实验原理 实验电路如图 2.1 －1 所示，采用基极固定分压式偏置电路。电路在接通直流电源 V cc而未加入信号（ V i =0）时，三极管三个极电压和电流称为静态工作点， 即 图2.1 －1 晶体管单级放大器 V BQ=R2V CC/(R 2+R3+R7) I CQ=I EQ=(V BQ-V BEQ)/R 4 I BQ=I EQ/ β V CEQ＝ V CC－I CQ（ R5＋R4） 1、放大器静态工作点的选择和测量 放大器的基本任务是不失真的放大小信号。为了获得最大不失真输出电压， 静态工作点应选在输出特性曲线上交流负载线的中点。若工作点选的太高，则容易引起饱和失真；而选的太低，又易引起截止失真。 静态工作点的测量是指在接通电源电压后放大器输入端不加信号时，测量晶
体管的集电极电流I CQ和管压 降 V CEQ。其中V CEQ可直接用万用表直流电压档测C-E 极间的电压既得，而I CQ的测量则有直接法和间接法两种： （1）直接法：将万用表电流档串入集电极电路直接测量。此法精度高，但 要断开集电极回路，比较麻烦。 （ 2）间接法：用万用表直流电压档先测出R5上的压降，然后根据已知R5算出I CQ，此法简单，在实验中常用，但其测量精度差。为了减小测量误差，应选用内 阻较高的电压表。 当按照上述要求搭好电路，在输入端引入正弦信号，用示波器观察输出。静态工作点具体的调节步骤如下： 现象出现截止失真动作减小 R 出现饱和失真 增大 R 两种失真都出 现 减小输入信号 无失真 加大输入信号 根据示波器上观察到的现象，做出不同的调整动作，反复进行。当加大输入信号，两种失真都出现，减小输入信号，两种失真同时消失，可以认为此时的静态工作点正好处于交流负载线的中点，就是最佳的静态工作点。去掉输入信号，测量此时的 V CQ, 就得到了静态工作点。 2.电压放大倍数的测量 Ui 输出电压 Uo 之比 电压放大倍数是指放大器的输入电压 Au=Uo/Ui（2.1-5） 用示波器分别测出 Uo 和 Ui ，便可按式（ 2.1-5）求得放大倍数，电压放大倍数与负载 Rl 有关。 3.输入电阻和输出电阻的测量 （ 1）输入电阻 Ri 用电流电压法测得，电路如图电阻 R=1kΩ，用示波器分别测出电阻两端电压 2.1-3 所示。在输入回路中串接Ui 和 Us，则可求得输入电阻Ri 为 Ri=Ui/Ri=Ui×R/（Us-Ui ）（2.1-6）
东南大学电工电子实验中心 实验报告 课程名称：模拟电子电路基础 第三次实验 实验名称：三极管放大电路设计 院（系）：专业： 姓名：学号： 实验室: 105 实验组别： 同组人员：实验时间：2015年05月04日评定成绩：审阅教师：
实验三三极管放大电路设计 一、实验目的 1.掌握单级放大电路的设计、工程估算、安装和调试； 2.了解三极管、场效应管各项基本器件参数、工作点、偏置电路、输入阻抗、输出阻抗、 增益、幅频特性等的基本概念以及测量方法； 3.了解负反馈对放大电路特性的影响。 4.掌握多级放大电路的设计、工程估算、安装和调试； 5.掌握基本的模拟电路的故障检查和排除方法，深化示波器、稳压电源、交流毫伏表、 函数发生器的使用技能训练。 二、预习思考： 1.器件资料： 上网查询本实验所用的三极管9013的数据手册，画出三极管封装示意图，标出每个管脚的名称，将相关参数值填入下表： 注：额——表示Absolute maximum ratings，最大额定值。 2.偏置电路： 图3-3中偏置电路的名称是什么？简单解释是如何自动调节晶体管的电流I C以实现稳定直流工作点的作用的，如果R1、R2取得过大能否再起到稳定直流工作点的作用，为什么？ 答： ①图3-1偏置电路名称：分压式偏置电路。 ②自动调节晶体管电流Ic以实现稳定直流工作点的作用的原理： 当温度升高，会引起静态电流ICQ(≈IEQ)的增加，此时发射极直流电位UEQ=IEQ*RE 也会增加，而由于基极电位UBQ基本固定不变，因此外加在BJT发射结上的电压UBEQ=UBQ-UEQ将减小，迫使IEQ减小，进而抑制了ICQ的增加，使ICQ基本维持不变，达到自动稳定静态工作点的目的。同理，当温度降低时，ICQ减小，UEQ同时减小，而UBEQ则上升促使IEQ增大，抑制了ICQ 的减小，进而保证了Q点的稳定。 ③若R1、R2取得过大，则不能再起到稳定工作点的作用。这是因为在此情况下， 流入基极的电流不可再忽略，UB不稳定导致直流工作点不稳定。
实验二 晶体管共射极单管放大器 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u i 后，在放大器的输出端便可得到一个与u i 相位相反，幅值被放大了的输出信号u 0，从而实现了电压放大。 在图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 CC B2 B1B1 B U R R R U +≈ C E BE B E I R U U I ≈+-≈ 1 F R U CE ＝U CC －I C （R C ＋R E +R F1） 电压放大倍数 1)1(F R // β++-=be L C V r R R β A 输入电阻 R i ＝R B1 // R B2 // [ r be +(1+β)R F1 ] 输出电阻 R O ≈R C 由于电子器件性能的分散性比较大，因此在设计和制作晶体管放大电路时，离不开测量 图2－1 共射极单管放大器实验电路
和调试技术。在设计前应测量所用元器件的参数，为电路设计提供必要的依据，在完成设计和装配以后，还必须测量和调试放大器的静态工作点和各项性能指标。一个优质放大器，必定是理论设计与实验调整相结合的产物。因此，除了学习放大器的理论知识和设计方法外，还必须掌握必要的测量和调试技术。 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u i ＝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毫安表和直流电压表，分别测量晶体管的集电极电流I C 以及各电极对地的电位U B 、U C 和U E 。一般实验中，为了避免断开集电极，所以采用测量电压U E 或U C ，然后算出I C 的方法，例如，只要测出U E ，即可用 C E BE B E I R U U I ≈+-≈ 1 F R 算出I C （也可根据 C C CC C R U U I -= ，由U C 确定I C ），同时也能算出U BE ＝U B －U E ，U CE ＝U C －U E 。 为了减小误差，提高测量精度，应选用内阻较高的直流电压表。 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u i ，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2－2 静态工作点对u O 波形失真的影响
晶体管单级放大电路 实验目的： 1.掌握放大电路的组成，基本原理及放大条件。 2.掌握放大电路静态工作点的测量方法。 3.观察晶体管单级放大电路的放大现象。 实验仪器： 1.双踪示波器 2.函数发生器 3.数字万用表 4.交流毫伏表 5.直流稳压电源 实验原理： 1.晶体管，又叫半导体三极管，其主要分为两大类：双极性晶体管(包含发射极，基极和集电极)和场效应晶体管(包括源极，栅极，漏极)。晶体管在电路中主要起放大和开关的作用。 2.共射放大电路原理图： 3.放大电路的本质为它利用晶体管的基极对集电极的控制作用来实现，即iC= iB。放大的前提是晶体管的发射极正偏，集电极反偏。 4.放大电路的电压放大倍数是指电压不失真时，输出电压U0与输入电压Ui振幅或有效值之比，即Au=U0/Ui 5.输出电阻R0是指从放大器输出端看进去的等效电阻，其反映了放大器带负载的能力，在被测放大器后加一个负载电阻RL，输入端加正弦信号，分别测空载时和加负载电阻RL时的输出电压U0与UL，则RL=(U0-UL)/UL。 6.输入电阻Ri是指从放大器输入端看进去的等效电阻，其大小表示放大器从信号源获取电流的多少。在信号源与放大器之间串入一个样电阻Rs，分别测出UA与UB,则：Ri=UAXRs/(UB-UA)。 实验内容： 1.静态工作点测量 实验电路： 实验步骤： 1.使用万用表检查三极管的好坏：红笔接三极管基极，黑笔接集电极或射极，此时PN 结正偏，若显示数字为“500~700”（PN结正向导通管压降的毫伏值），说明其正向导通。当
用黑笔接基极，红笔分别接集电极.射极，此时PN结反偏，如果显示“1”，说明其反向不导通。当红笔接射极，黑笔接集电极，显示“1”，表示不导通；交换红黑笔，显示“1”，表示不导通。测试三极管满足上述数值，基本可以认为三极管是好的。 2.按照实验电路图连接电路。稳压电源的+极接到电路的Vcc，-极接地。 3.将稳压电源调到+12V，用万用表直流电压档测量静态工作点 UBQ,UCQ,UEQ。 实验结果： 提示：,Ucq,Ueq分别为晶体管各极对地的电压 =Ieq=Ueq/(Re1+Re2); Ubeq=Ubq-Ueq; Uceq=Ucq-Ueq 3.静态工作点是载电路无输入信号下测量的 :晶体管的集电极c与发射极e之间的电压。 2.输入输出波形观察及放大倍数的测量 实验步骤 1.在第一个实验的基础上，在电路A点输入Ui=50mV（峰峰值），f=1kHz的正弦波信号。 2.用示波器的二通道分别观察输入输出波形。 实验结果： 3.输出电阻Ro的测量 实验电路：
第2章三极管及放大电路基础 【课题】 2.1 三极管 【教学目的】 1．掌握三极管结构特点、类型和电路符号。 2．了解三极管的电流分配关系及电流放大作用。 3．理解三极管的三种工作状态的特点，并会判断三极管所处的工作状态。 4．理解三极管的主要参数的含义。 【教学重点】 1．三极管结构特点、类型和电路符号。 2．三极管的电流分配关系及电流放大作用。 3．三极管的三种工作状态及特点。 【教学难点】 1．三极管的电流分配关系和对电流放大作用的理解。 2．三极管工作在放大状态时的条件。 3．三极管的主要参数的含义。 【教学参考学时】 2学时 【教学方法】 讲授法、分组讨论法 【教学过程】 一、引入新课 搭建一个简单的三极管基本放大电路，通过对放大电路输入信号及输出信号的测试，引导学生认识三极管，并知道三极管能放大信号，为后续的学习打下基础。 二、讲授新课 2.1.1 三极管的基本结构 三极管是在一块半导体基片上制作出两个相距很近的PN结构成的。 两个PN结把整块半导体基片分成三部分，中间部分是基区，两侧部分分别是发射区和集电区，排列方式有NPN和PNP两种， 2.1.2 三极管的电流放大特性 三极管能以基极电流微小的变化量来控制集电极电流较大的变化量，这就是三极管的电
流放大特性。 要使三极管具有放大作用，必须给管子的发射结加正偏电压，集电结加反偏电压。 三极管三个电极的电流(基极电流B I 、集电极电流C I 、发射极电流E I )之间的关系为： C B E I I I +=、B C I I = --β、B C I I ??=β 2.1.3 三极管的特性曲线 三极管外部各极电流与极间电压之间的关系曲线，称为三极管的特性曲线，又称伏安特性曲线。 1. 输入特性曲线 输入特性曲线是指当集-射极之间的电压CE V 为定值时，输入回路中的基极电流B I 与加在基-射极间的电压BE V 之间的关系曲线。 三极管的输入特性曲线与二极管的正向伏安特性曲线相似，也存在一段死区。 2. 输出特性曲线 输出特性曲线是指当基极电流B I 为定值时，输出电路中集电极电流C I 与集-射极间的电压CE V 之间的关系曲线。B I 不同，对应的输出特性曲线也不同。 截止区：0=B I 曲线以下的区域。此时，发射结处于反偏或零偏状态，集电结处于反偏状态，三极管没有电流放大作用，相当于一个开关处于断开状态。 饱和区：曲线上升和弯曲部分的区域。此时，发射结和集电结均处于正偏状态，三极管没有电流放大作用，相当于一个开关处于闭合状态。 放大区：曲线中接近水平部分的区域。此时，发射结正偏，集电结反偏。三极管具有电流放大作用。 2.1.4 三极管的主要参数 1. 性能参数：电流放大系数- -β、β，集电极-基极反向饱和电流CBO I ，集电极-发射极反向饱和电流CEO I 。 2. 极限参数：集电极最大允许电流CM I 、集电极-发射极反向击穿电压CEO BR V )(、集电极最大允许耗散功率CM P 。
一、实验目的 1、掌握用multisim仿真软件分析单级放大器主要性能指标的方法。 2、掌握晶体管放大器静态工作点的调试和调整方法，观察静态工作点对放大器输出波形的影响。 3、测量放大器的放大倍数、输入电阻和输出电阻。 二、实验原理 实验电路如图－1所示，采用基极固定分压式偏置电路。电路在接通直流电 源V cc 而未加入信号（V i =0）时，三极管三个极电压和电流称为静态工作点，即 图－1 晶体管单级放大器 V BQ =R 2 V CC /(R 2 +R 3 +R 7 ) I CQ =I EQ =(V BQ -V BEQ) /R 4 I BQ =I EQ /β V CEQ ＝V CC －I CQ （R 5 ＋R 4 ） 1、放大器静态工作点的选择和测量 放大器的基本任务是不失真的放大小信号。为了获得最大不失真输出电压，静态工作点应选在输出特性曲线上交流负载线的中点。若工作点选的太高，则容易引起饱和失真；而选的太低，又易引起截止失真。 静态工作点的测量是指在接通电源电压后放大器输入端不加信号时，测量晶 体管的集电极电流I CQ 和管压降V CEQ 。其中V CEQ 可直接用万用表直流电压档测C-E 极间的电压既得，而I CQ 的测量则有直接法和间接法两种： （1）直接法：将万用表电流档串入集电极电路直接测量。此法精度高，但要断开集电极回路，比较麻烦。 （2）间接法：用万用表直流电压档先测出R 5上的压降，然后根据已知R 5 算出 I CQ ，此法简单，在实验中常用，但其测量精度差。为了减小测量误差，应选用内阻较高的电压表。 当按照上述要求搭好电路，在输入端引入正弦信号，用示波器观察输出。静态工作点具体的调节步骤如下：
2.1 晶体管单级放大器 一、实验目的 （1） 掌握用Multisim 仿真软件分析单级放大器主要性能指标的方法； （2） 掌握晶体管放大器静态工作点的测试和调整方法，观察静态工作点对放大器输出波形的影响； （3） 测量放大器的放大倍数、输入电阻和输出电阻。 二、实验原理 1. 静态工作点的选择和测量 静态工作点的测量是指在接通电源电压后放大器输入端不加信号时，测量晶体管集电极电流CQ I 和管压降CEQ V 。其中CEQ V 可直接用万用表直流电压档测得，而CQ I 可用万用表先测出电压降，再计算得出CQ I 的值。 为了获得最大不失真的输出电压，静态工作点应选在输出特性曲线上交流负载线的中点。若工作点选的太高则易引起饱和失真，而选的太低，又易引起介质失真。 因此，静态工作点的调整，就是用示波器观察输出波形，让输出信号达到最大限度的不失真。 根据示波器上观察到的现象，做出不同的调整动作，反复进行。当加大输入信号，两种失真同时出现，减小输入信号，两种失真同时消失，可以认为此时的静态工作点正好处于交流负载线的中点，就是最佳的静态工作点。去掉输入信号，测量此时的CQ V ,就得到了静态工作点。 2. 电压放大倍数的测量 i o V V V A = 用示波器分别测出输出电压和输入电压，便可求得电压放大倍数。 3. 输入电阻和输出电阻的测量 放大电路的输入电阻i R 可用电流电压法求得。在输入回路中串接一外接电阻R ，用示波器分别测出电阻两端的电压s V 和i V ，则 R V V V I V R i s i i i i )(-== （2.1-6） （2） 放大电路的输出电阻o R 可通过测量放大电路输出端开路时的输出电
晶体管单级放大电路的测试与分析 一、实验目的 1、学习单级共射电压放大器静态工作点的设置与调试方法。 2、学习放大器的放大倍数（A u）、输入电阻（R）、输出电阻（RJ的测试方法。 3、观察基本放大电路参数对放大器的静态工作点、电压放大倍数及输出波形的影响。 4、进一步熟悉函数信号发生器、示波器、数字万用表和直流稳压电源等常用仪器的使用方法。 二、实验工具 电脑、Multisim 三、实验内容 （一）如图所示，建立放大电路，进行静态分析。 图S4-2 共发射极放大电路 图S4-3 放大电路的输入输出波形 （二）、测量电路的静态工作点 图S4-4 放大电路的直流工作点分析 （三）、测量电路的放大倍数、输入电阻、输出电阻。 1、放大倍数A的测量 方法一：瞬态分析法电压放大倍数是指输出电压与输入电压的有效值（或峰峰值）之比，即
图S 4-10 输入输出瞬态分析结果 从图S4-10读取输入、输出信号波形峰峰值，代入 4 - 1 : 方法二：幅频特性的测量 图S4-11 幅频特性图 知，A v =- 2、输入电阻R 、输出电阻R 0的测量 图S4-12 输入电阻和输出电阻的测量电路图 图S4-13 I i 、U 、L O1 （带负载R 6= k Q 的输出电压）、U （不带负载的输出电压）的值 仿真运行后，各表读数如图S4-13，读取各表的测量值得到：输 入电 流的有效无值I i =,输入电压U 二，输出电压U O1 =,输出电压 U)2 = Av U o Ui (4-1 ) Av U o Ui 11706.2 1075.7 9.899.3 9.899.3 112.46 该电路的幅频特性如图 S4-11所示。启动标尺移动至中频，如图
实验二 晶体管共射极单管放大器 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u i 后，在放大器的输出端便可得到一个与u i 相位相反，幅值被放大了的输出信号u 0，从而实现了电压放大。 在图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 CC B2 B1B1B U R R R U +≈ C E BE B E I R U U I ≈+-≈ 1 F R U CE ＝U CC －I C （R C ＋R E +R F1） 电压放大倍数 1 )1(F R // β++-=be L C V r R R β A 输入电阻 R i ＝R B1 // R B2 // [ r be +(1+β)R F1 ] 输出电阻 R O ≈R C 由于电子器件性能的分散性比较大，因此在设计和制作晶体管放大电路时，离不开测量 图2－1 共射极单管放大器实验电路
和调试技术。在设计前应测量所用元器件的参数，为电路设计提供必要的依据，在完成设计和装配以后，还必须测量和调试放大器的静态工作点和各项性能指标。一个优质放大器，必定是理论设计与实验调整相结合的产物。因此，除了学习放大器的理论知识和设计方法外，还必须掌握必要的测量和调试技术。 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u i ＝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毫安表和直流电压表，分别测量晶体管的集电极电流 I C 以及各电极对地的电位U B 、U C 和U E 。一般实验中，为了避免断开集电极，所以采用测量电 压U E 或U C ，然后算出I C 的方法，例如，只要测出U E ，即可用 C E BE B E I R U U I≈ + - ≈ 1 F R 算出I C （也可根据C C CC C R U U I - = ，由U C 确定I C ），同时也能算出U BE ＝U B －U E ，U CE ＝U C －U E 。 为了减小误差，提高测量精度，应选用内阻较高的直流电压表。 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u i ，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2－2 静态工作点对u O 波形失真的影响
三极管放大电路基本原理 三极管是电流放大器件，有三个极，分别叫做集电极C，基极B，发射极E。分成NPN和PNP两种。以NPN三极管的共发射极放大电路为例来说明三极管放大电路的基本原理。 以NPN型硅三极管为例，我们把从基极B流至发射极E的电流叫做基极电流Ib;把从集电极C流至发射极E的电流叫做集电极电流Ic。这两个电流的方向都是流出发射极的，所以发射极E上就用了一个箭头来表示电流的方向。 三极管的放大作用就是：集电极电流受基极电流的控制(假设电源能够提供给集电极足够大的电流的话)，并且基极电流很小的变化，会引起集电极电流很大的变化，且变化满足一定的比例关系：集电极电流的变化量是基极电流变化量的β倍，即电流变化被放大了β倍，所以我们把β叫做三极管的放大倍数(β一般远大于1，例如几十，几百)。如果我们将一个变化的小信号加到基极跟发射极之间，这就会引起基极电流Ib的变化，Ib的变化被放大后，导致了Ic很大的变化。如果集电极电流Ic是流过一个电阻R的，那么根据电压计算公式 U=R*I可以算得，这电阻上电压就会发生很大的变化。我们将这个电阻上的电压取出来，就得到了放大后的电压信号了。 三极管在实际的放大电路中使用时，还需要加合适的偏置电路。这有几个原因： 首先是由于三极管BE结的非线性(相当于一个二极管)，基极电流必 须在输入电压大到一定程度后才能产生(对于硅管，常取0.7V)。当基极与发射极之间的电压小于0.7V时，基极电流就可以认为是0。但实际中要放大的信号往往远比0.7V要小，如果不加偏置的话，这么小
的信号就不足以引起基极电流的改变(因为小于0.7V时，基极电流都是0)。如果我们事先在三极管的基极上加上一个合适的电流(叫做偏置电流，上图中那个电阻Rb就是用来提供这个电流的，所以它被叫做基极偏置电阻)，那么当一个小信号跟这个偏置电流叠加在一起时，小信号就会导致基极电流的变化，而基极电流的变化，就会被放大并在集电极上输出。 另一个原因就是输出信号范围的要求，如果没有加偏置，那么只有对那些增加的信号放大，而对减小的信号无效(因为没有偏置时集电极电流为0，不能再减小了)。而加上偏置，事先让集电极有一定的电流，当输入的基极电流变小时，集电极电流就可以减小;当输入的基极电流增大时，集电极电流就增大。这样减小的信号和增大的信号都可以被放大了。 三极管的饱和情况。像上面那样的图，因为受到电阻Rc的限制(Rc是固定值，那么最大电流为U/Rc，其中U为电源电压)，集电极电流是不能无限增加下去的。当基极电流的增大，不能使集电极电流继续增大时，三极管就进入了饱和状态。一般判断三极管是否饱和的准则是：Ib*β〉Ic。进入饱和状态之后，三极管的集电极跟发射极之间的电压将很小，可以理解为一个开关闭合了。这样我们就可以拿三极管来当作开关使用：当基极电流为0时，三极管集电极电流为0(这叫做三极管截止)，相当于开关断开;当基极电流很大，以至于三极管饱和时，相当于开关闭合。如果三极管主要工作在截止和饱和状态，那么这样的三极管我们一般把它叫做开关管。 如果我们在上面这个图中，将电阻Rc换成一个灯泡，那么当基极电流为0时，集电极电流为0，灯泡灭。如果基极电流比较大时(大于流过灯泡的电流除以三极管的放大倍数β)，三极管就饱和，相当于开关闭合，灯泡就亮了。由于控制电流只需要比灯泡电流的β分之一大一点就行了，所以就可以用一个小电流来控制一个大电流的通断。如果基极电流从0慢慢增加，那么灯泡的亮度也会随着增加(在三极管未饱和之前。 但是在实际使用中要注意，在开关电路中，饱和状态若在深度饱和时会影响其开关速度，饱和电路在基极电流乘放大倍数等于或稍大于集电极电流时是浅度饱和，远大于集电极电流时是深度饱和。因此我们只需要控制其工作在浅度饱和工作状态就可以提高其转换速度。对于PNP型三极管，分析方法类似，不同的地方就是电流方向跟NPN 的刚好相反，因此发射极上面那个箭头方向也反了过来——变成朝里
竭诚为您提供优质文档/双击可除单级晶体管放大电路实验报告 篇一：晶体管单级放大器实验报告 晶体管单级放大器 一.试验目的 （1）掌握multisium11.0仿真软件分析单级放大器主要性能指标的方法。 （2）掌握晶体管放大器静态工作点的测试和调整方法，观察静态工作点对放大器输 出波形的影响。 （3）测量放大器的放大倍数，输入电阻和输出电阻。 二.试验原理及电路 VbQ=Rb2Vcc/(Rb1+Rb2)IcQ=IeQ=(VbQ-VbeQ)/Re IbQ=IcQ/β; VceQ=Vcc-IcQ(Rc+Re) 晶体管单级放大器 1.静态工作点的选择和测量 放大器的基本任务是不失真的放大信号。为了获得最大
输出电压，静态工作点应选在输出特性曲线交流负载线的中点。若工作点选的太高会饱和失真；选的太低会截止失真。静态工作点的测量是指接通电源电压后放大器不加信号，测量晶体管集电极电流IcQ和管压降VceQ。 本试验中，静态工作点的调整就是用示波器观察输出波形，让信号达到最大限度的不失真。当搭接好电路，在输入端引入正弦信号，用示波器输出。静态工作点具体调整步骤如下： 具有最大动态范围的静态工作点图 根据示波器观察到的 现象，做出不同的调 整，反复进行。当加大输入信号，两种失真同时出现，减小输入信号，两种失真同时消失，可以认为此时静态工作点正好处于交流负载线的中点，这就是静态工作点。去点信号源，测量此时的VcQ，就得到了静态工作点。2.电压放大倍数的测量 电压放大倍数是输出电压V0与输入电压Vi之比 Av=V0/Vi 3、输入电阻和输出电阻的测量 （1）输入电阻。放大电路的输入电阻Ri可用电流电压法测量求得，测试电路如图2.1-3（a）所示。在输入回路中串接一外接电阻R=1KΩ，用示波器分别测出电阻两端的电压
第 2 章三极管及放大电路基础 【课题】 2.1 三极管 【教学目的】 1．掌握三极管结构特点、类型和电路符号。 2．了解三极管的电流分配关系及电流放大作用。 3．理解三极管的三种工作状态的特点，并会判断三极管所处的工作状态。 4．理解三极管的主要参数的含义。 【教学重点】 1．三极管结构特点、类型和电路符号。 2．三极管的电流分配关系及电流放大作用。 3．三极管的三种工作状态及特点。 【教学难点】 1．三极管的电流分配关系和对电流放大作用的理解。 2．三极管工作在放大状态时的条件。 3．三极管的主要参数的含义。 【教学参考学时】 2 学时 【教学方法】 讲授法、分组讨论法 【教学过程】 一、引入新课 搭建一个简单的三极管基本放大电路，通过对放大电路输入信号及输出信号的测试，引 导学生认识三极管，并知道三极管能放大信号，为后续的学习打下基础。 二、讲授新课 2.1.1 三极管的基本结构 三极管是在一块半导体基片上制作出两个相距很近的PN结构成的。 两个 PN结把整块半导体基片分成三部分，中间部分是基区，两侧部分分别是发射区和集电区，排列方式有NPN和 PNP两种， 2.1.2 三极管的电流放大特性 三极管能以基极电流微小的变化量来控制集电极电流较大的变化量，这就是三极管的电
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流放大特性。 要使三极管具有放大作用，必须给管子的发射结加正偏电压，集电结加反偏电压。 三极管三个电极的电流( 基极电 流 I B、集电极电 流 I C、发射极电 流 I E ) 之间的关系 为： I E I B I C 、I C、I C I B I B 2.1.3 三极管的特性曲线 三极管外部各极电流与极间电压之间的关系曲线，称为三极管的特性曲线，又称伏安 特性曲线。 1.输入特性曲线 输入特性曲线是指当集- 射极之间的电压V CE为定值时，输入回路中的基极电流I B与加 在基 - 射极间的电压V BE之间的关系曲线。 三极管的输入特性曲线与二极管的正向伏安特性曲线相似，也存在一段死区。 2.输出特性曲线 输出特性曲线是指当基极电流I B为定值时，输出电路中集电极电流I C与集 - 射极间的 电压 V CE之间的关系曲线。I B不同，对应的输出特性曲线也不同。 截止区： I B 0 曲线以下的区域。此时，发射结处于反偏或零偏状态，集电结处于反 偏状态，三极管没有电流放大作用，相当于一个开关处于断开状态。 饱和区：曲线上升和弯曲部分的区域。此时，发射结和集电结均处于正偏状 态，三极管没有电流放大作用，相当于一个开关处于闭合状态。 放大区：曲线中接近水平部分的区域。此时，发射结正偏，集电结反偏。 三极管具有电流放大作用。 2.1.4 三极管的主要参数 1. 性能参数：电流放大系数、，集电极 - 基极反向饱和电流I CBO，集电极 - 发射极反向饱和电流I CEO。 2. 极限参数：集电极最大允许电流I CM、集电极 - 发射 极反向击穿电压V(BR ) CEO、集电
晶体管放大器的设计 一、实验目的 1. 熟悉晶体管放大器的工作原理，体会晶体管放大器的作用。 2. 掌握晶体管放大器静态工作点的测试和调整方法以及测量晶体管放大器各项动态性能指标的方法。 3. 学习和掌握设计、调试具体晶体管放大器电路的方法与技能。 二、实验原理 (一) 设计原理 1.工作原理及基本关系式 (1)工作原理。 晶体管放大器中广泛应用如图1所示的电路，该电路称为阻容耦合共射极放大器，它采用分压式电流负反馈偏置电路。放大器的静态工作点Q 主要由e c b b R R R R 、、、21及电源电压CC V +所决定。该电路利用电 阻1b R 、2b R 的分压固定基极电位bQ V 。如果满足条件bQ I I >>1，当温度升高时，↓↓→↓→↑→↑→cQ bQ be eQ cQ I I V V I ，结果抑制了cQ I 的变化，从而获得稳定的静态工作点。 图1 阻容耦合共射极放大器
(2)基本关系式。 当bQ I I >>1时，才能保证bQ V 恒定，这是工作点稳定的必要条件，一般取 ?????==锗管）硅管）()20~10(()10~5(11bQ bQ I I I I （1） 负反馈越强，电路的稳定性越好。所以要求be bQ V V >>，即bQ V =（5~10）be V ，一般取 ?????==锗管）硅管）()3~1(()5~3(V V V V bQ bQ （2） 电路的静态工作点有下列关系式确定： cQ eQ cQ be bQ e I V I V V R =-≈ （3） 对于小信号放大器，一般取 mA mA I cQ 2~5.0= CC eQ V V )5.0~2.0(= βcQ bQ bQ b I V I V R )10~5(12=≈ （4） 21b bQ bQ CC b R V V V R -≈ （5） ) (e c cQ CC ceQ R R I V V +-≈ （6） 2. 性能指标与测试方法 晶体管放大器的主要性能指标有电压放大倍数V A 、输入电阻i R 、输出电阻0R 及通频带W B 。对于图1所示电路，各性能指标的计算式与测试方法如下： (1)电压放大倍数