单极共射放大电路
一、实验目的
（1）掌握用Multisim 13仿真软件分析单极放大电路主要性能指标的方法。
（2）熟悉掌握常用电子仪器的使用方法，熟悉基本电子元器件的作用。
（3）学会并熟悉“先静态后动态”的电子线路的基本调试方法。
（4）分析静态工作点对放大器性能的影响，学会调试放大器的静态工作点。
（5）掌握放大器的放大倍数、输入电阻、输出电阻及最大不失真输出电压的测试方法。
（5）测量放大电路的频率特性。
二、实验原理
1. 基本电路
电路在接通直流电源V cc而未加入输入信号时（通过隔直流电容G将输入端接地），电路中产生的电流、电压为直流量，记为V BEQ，V CEQ，I BQ , I CQ，由
它们确定了电路的一个工作点，称为静态工作的Q。三极管的静态工作点可用下式近似估算：
V BEQ（0.6~0.7）V 硅管；（0.2~0.3）V 锗管
V CEQ V CC 1 CQ R c R e
BQ
R P
CQ 1 EQ
V BQ V BEQ
R E
. 1 CQ
1 BQ
2. 静态工作点的选择
放大器静态工作点的选择是指对三极管集电极电流I C（或V CE）的调整与测试。
在晶体管低频放大电路中，静态工作点的选择及稳定具有举足轻重的作用，直接关系到放大电路能否正常可靠地工作。若工作点偏高（I C放大），则放大
器在加入交流信号以后易产生饱和失真，此时输出信号U o的负半周将被削底；若工作点偏低，则易产生截止失真，即U o的正半周被削顶（一般截止失真不如饱和失真明显）。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，即在放大电路的输入端加入一定的输入电压U i，并检查输出电压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。
还应说明的是，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。若输入信号幅度很小，则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。若须满足较大信号幅度的要求，则静态工作点最好尽量靠近输出特性曲线上交流负载线的中点，如图Q点，使静态V CE大致等于电源电压的一半。这样可使交流信号输入时，工作点Q沿着交流负载线向上或向下移动较大范围，使得输出电压的动态范围大致在2V CEQ范围内变化，从而获得较大的输出电压幅度，且波形上下对称。
实际工作中往往通过调节基极偏置电阻的大小，观察输出波形的变化。当输入电阻逐渐放大时，若要输出波形正、负同时出现削波现象，即表明此时放大电路的静态工作点选择合适，此时放大电路动态范围最大。
按照图连好电路，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：
据示波器上观察到的现象，做出不同的调整动作，反复进行。直到输入信号 略微增大，两种失真同时出现；输入信号略微减小，两种失真同时消失时，可以 认为此时的静态工作点正好处于交流负载线的中点。去掉输入信号，测量
V BEQ ，
V CEQ ，I BQ ，I CQ ，就得到了该电路的最佳静态工作点。 3?电压放大倍数的测量
电压放大倍数是指输出电压V o 和输入电压V i 之比，其值与负载R L 有关，是 衡量放大电路放大能力的指标。
4.输入电阻和输出电阻的测量
（1）输入电阻。输入电阻是指从放大器输入端看进去的等效电阻，它表明 放大器对信号源的影响程度。一般采用间接法进行测量。
当被测电路的输入电阻不太高时（与毫伏级电压表内阻相比），采用如
图的电路进行测量。在信号源与被测放大器的输入端之间串入一已知电阻 R ，
在放大器正常工作的情况下（保证输出电压不失真），用交流毫伏表测出
V s
和V i ，根据输入电阻的定义可得: V i
V i I i V R
R 测量时应注意，电阻R 值不宜取得过大，易引入干扰；但也不宜取得过小， 否则测量误差较大。通常取与 R 为同一数量级比较合适，本实验取 R=1~2k Q
（2）输出电阻。输出电阻是指从放大器输出端看进去信号源的等效电阻, 用来描述信号输出方式和带负载的能力。
输出电阻也用间接法测量，原理如图，根据戴维南定理，放大器的输出 端可以
等效为一个理想的电压源和输出电阻 R o 相串联。
实验中可以通过测量放大器空载时的输出电压
V o 和加上已知负载后的
输出电压V L ，根据式子测试其输出电阻R o V o
V i V V s V i
V L
ROV
由此可求输出电阻R 。
— 1 R L （ R L 为阻值已知的电阻，一般情况下 V L
为数千欧）。 5?幅频特性的测量
放大器放大的实际信号由不同的谐波组成，只有当放大器对不同频率信号的 放大能力相同时，放大信号才能不失真。但实际上，放大器的交流放大电路含有 耦合电容、旁路电容、分布电容和晶体管极间电容等电抗元件， 使得放大倍数与 信号的频率有关，此关系即为放大器的频率特性。
放大器的幅频特性是指放大器的电压放大倍数 A V 与输入信号频率f i 之间的 关系曲
线，如图。在一个较宽的频率范围内，曲线平坦，放大倍数不随频率而变， 这一段频率范围称为中频段。在中频段以外，随着频率的减小或增大，放大倍数 都将下降。当放大倍数降为中频段放大倍数的 0.707时，相对应的低频频率和高 频频率分别称为下限频率f L 和上限频率f H 。通频带f BW 定义为
三、实验内容及步骤
（一）仿真分析
1?静态工作点的调整
（1）用示波器同时观察图所示电路的输入和输出波形。输入信号设为正弦 波、频
率f i 1kHz 、信号电压峰值V ip 100 mV 。
（2）进行仿真分析。双击示波器 XSC1图标，打开示波器面板，观察放大 电路
的输入、输出信号波形。
（3）逐渐增大输入信号的幅度，使放大电路的输出信号略有失真（饱和失 真或截
止失真），调节电位器 R p ，消除失真。
（4）重复步骤（3）,直到略微增大输入信号幅值，输出信号同时出现饱和 和截止
失真；再略微减小输入信号的幅值，输出信号的失真现象同时消失。
此时
得到的输出信号电压，即为最大不失真输出电压。
2. 静态工作点测量用万用表测量。将万用表接入电路，单击仿真开关，进行电路分析。此时，万用表显示的数值即为放大电路的静态工作点。
3. 放大电路的动态指标测试
（1）电压放大倍数测量。调整放大器到合适的静态工作点，在图示电路中，闭合开关J1 ，J2 ，调整输入电压v ip 100mV ，频率f i 1kHz 。单击仿真开关进行仿真，打开示波器，观察输入、输出电压波形。在输出波形不失真的情况下，用万用表测出V i和V。的有效值V和V。，根据式子计算电压放大倍数。
（2）输入电阻测量。在图示电路中，断开开关J1，闭合开关J 2，调整输入电压V ip 100mV ，频率f i 1kHz 。单击仿真开关进行仿真，打开示波器，观察输入、输出电压波形。在输出波形不失真的情况下，用万用表测出电阻R 两端电压V s，V i的有效值V s和V i，根据式子计算输入电阻R。
（3）输出电阻测量。在图示电路中，闭合开关J1，调整输入电压V ip 100mV，频率f i 1kHz 。单击仿真开关进行仿真，打开示波器，观察输入、输出电压波形。在输出波形不失真的情况下，用万用表测出开关J 2打开和闭合两种情况下电压V。，V L的有效
值V。和V L，根据式子计算输出电阻R o。
（4）放大电路的幅频特性测量。直接测量法。将波特图仪连接在电路中。双击波特图仪，设置其参数：垂直F=100MHz ，I=1Hz ，水平F=100dB，I=-100dB ，单击仿真开关进行仿真。放大电路的幅频响应和相频响应分别如图。
（二）实验室操作
1.静态工作点的测量
（1）按照实验原理图连接电路，布线要整齐、均匀、便于检查，经检查无误接通12V 直流电源。
（2）在放大电路的输入端加入1kHz、峰值为100mV的正弦波，将放大电路的输出端接示波器。调节电位器，使示波器所显示的输出波形最大不失真。关掉函数信号发生器电源，使输入电压V i 0，用万用表分别测量三极管三个级对地的电压（V BQ , V CQ ,
V EQ）, V CEQ和I CQ。并将测量结果记录于表，与估算值进行比较。
3. 静态工作点对输出波形的影响
将频率为1kHz 的正弦波信号加到放大器的输入端、调节输入信号幅值，使输出波形不失真的正弦波。
（1）将电位器R p的阻值调为最大，此时静态电流I CQ下降，用示波器观察输出波形是否出现失真，并画下此时的波形。若失真不够明显，可适当增大输入信号幅值。
（2）将电位器R p的阻值调为最小，此时静态电流I CQ增大，观察输出波形的变化情况，画下此时的波形，并将相应结果记录于表。
4. 电压放大倍数测量
（1）打开函数信号发生器电源，输入1kHz，峰值为100mV的正弦波信号。当输出开路（R L）时，测量输入输出电压V输和V。的有效值V i和V o的大小，并根据式子计算电压放大倍数。
（2）放大电路输出端接入R 2k的负载电阻，保持输入电压V i不变，测量输
出电压V o，计算此时的电压放大倍数，并分析负载对放大电路电压放大倍数的影响。
（3）用双踪示波器观察V i和V。的波形，比较两波形之间的相位关系。
5. 输入电阻和输出电阻测量
（1）按照实验原理图连接电路，断开J!，用示波器分别测出电阻R两端电压V s，
V i的有效值V s和V i，根据式子计算该放大电路输入电阻R i。
（2）闭合J1，测量负载开路（J2断开）时的输出电压V。和接上2k Q负载（J2闭合）
时的输出电压V L，根据式子计算该放大电路的输出电阻R o。
将步骤4和5的测试结果记录整理，填入表中，并对实验结果进行讨论。
6. 幅频特性的测量
（1）打开函数信号发生器的电源，输入1kHz，峰值为100mV的正弦波信号，输出端接2k负载电阻R L，用示波器分别测量V，V o的大小，计算电压放大倍数。
（2）保持输入信号电压V i的幅度不变，分别增大和减小信号的频率，再测量放
大器的输出电压V。。当输出电压降到中频值的1 . 2时，对应的频率即为放大器是上限截止频率f H或下限截止频率f L，计算BW。
将上述测量结果记录整理后填入表中，并对实验结果进行讨论。
四、实验设备
（1）双路直流稳压电源一台。
（2）函数信号发生器一台。
（3）示波器一台。
（4）毫伏表一台。
（5）万用表一块。
（6）三极管一个。
（7）电容三个。
（8）电阻六个。
五、实验数据及结果分析
1.静态工作点的调整和测量
（1）仿真电路