实验单管放大电路PPT

Ui

RL' rbe
式中
rbe

300

(1
)
26mv IE
; RL'

RL
/
/ RC
二、实验电路与原理
4、输入电阻Ri
反映放大器消耗前级信号功率的大小。
放大器输入端看进去的等效电阻。
定义为输入电压Ui和输入电流Ii的比值。 测量方法：换算法，在信号源和放大器之间串入一个已知电 阻Rs，只要分别测量出Us和Ui，则输入电阻为
文本举例表并列
琴一张，有棋一局，而常置酒一壶。”客曰：“是为五一尔，奈何？”居士曰：“以吾一翁，老于此五物之间，岂不为六一乎？”写作背景：宋仁宗庆历五年(1045年)，参知政事范仲淹等人遭谗离职，欧阳
修上书替他们分辩，被贬到滁州做了两年知州。到任以后，他内心抑郁，但还能发挥“宽简而不扰”的作风，取得了某些政绩。《醉翁亭记》就是在这个时期写就的。目标导学二：朗读文章，通文顺字1．
用导线将各种仪器和实验装置正确连接（毫安表串入集电极支路），检查无误后， 接通电源VCC（稳压电源的输出电压应预先调到+12V）。
2、调整与测试静态工作点，并观察工作点对输出波形的影响
（1）调节RW，使静态工作点合适，即三极管C-E间的静态电压VCEQ=6V。 （2）在放大器Ui端加入1kHz，10mV的正弦信号，用示波器观察输出电压波形，记入 表2-1中。 （3）保持步骤（2）的静态工作点，加大输入信号，直到示波器上观察到的波形同时 产生正负半周削顶为止，将此时的波形记入表1中。 （4）恢复输入信号大小为10mV，调节RW使之最大，记录波形，并测量静态工作点， 记入表2-1中。 （5）调节RW使之最小，记录波形，并测量静态工作点，记入表2-1中。

单管放大电路 演示
曹芳芳 李一萌
电路原理图
静态分析
静态分析结果：
VBEQ 0.634V
VCEQ 6.07996V
动态分析
由上图可见，输出波形没有明显的非线性失真，且输出波形与输入波形反相。 由示波器T1和T2的读数区可以得到输入电压和输出电压的幅值，从而求取电 路的电压放大倍数，即
448.652 (430.122) 878.774 Au -20.044 22.015 21.827 43.842
由虚拟仪表XMM1和XMM3分别测得当输入电 I i 1.985 ,输入电流为 μ 压 U 0 98.232mV 由XMM2测得输出电压为 路的输入电阻为
Vi 15.521mV
， ，则放大电
U i 98.232 Ri 6.329 K I i 15.521
保持输入电压不变，将负载电阻 RL 断开，测得此时的输出电压 ' U 0 310.748mV ,则输出电阻为
' U0 310.748 R0 ( 1) RL ( 1) 1 2.16 K U0 98.232
瞬态分析
由于瞬态分析的结果是节点的电压波形，所以用示波器观察到得结果， 和前面分析的结果完全一样。
频率特性分析
Hale Waihona Puke 参数分析对电阻 R6 进行分析
由上图可见，当电阻 R6 阻值不同时，导致静态工作点不同，因此输 出波形不同，都有不同程度的失真，其中 R6 的阻值为 2.8K 时失真 最明显，正负峰值相差最大。

N
T UCEQ
uo
(VCC ,0) RC
Q1
Q2
IB
0
M(VCC,U0C) E/V
(3) 改变RC — 直流负载线斜率发生改变
IBQ
RB C1
ui
VCC
RC
ICQ
C2
ICQ
=
VCC
- UCEQ RC
I BQ = VCC
IC/mA
- UBEQ RB
RC2 > RC1
T UCEQ
(VCC
N
,0)
uo RC
+ UBEQ
当输入信号为0时， IBQ、ICQ、 UBEQ、UCEQ称为放大电路的静态工作点Q —Quiescent P oint
(IBQ,UBEQ) 和( ICQ,UCEQ )分别对应于输入输
出特性曲线上的一个点称为静态工作点。
IB
IC
IBQ
Q
ICQ
UBE UBEQ
Q
UCEQ
UCE
交流通路是在输入信号作用下，交流信号流 经的通路，也就是动态电流流经的通路，用于 研究动态参数。
二、输入电阻Ri
• 放大电路一定要有前级（信号源）为其提供信号 ，那么就要从信号源取电流。输入电阻是衡量放 大电路从其前级取电流大小的参数。输入电阻越 大，从其前级取得的电流越小，对前级的影响越
小。
US ~
Ii
Ui
Au
Ri
=
Ui Ii
Ii
+
Au
Rs
Ui +
Ri
Us
--
信号源为电压源
Ii
Rs
Ri
Is
(c)

7．5．2 功率放大电路的分类 功率放大电路通常是根据功放管的静态工作点在负载线 上位置的不同进行分类的。通常分为甲类、乙类、甲乙 类，高频放大电路中还有丙类和丁类。
1．甲类
甲类功率放大电路的静态工作点在负载线的中点。甲类 功率放大电路的功放管有较大的静态工作电流，无输入信 号也有较大的管耗。有信号输入时，在整个周期内功放管 都工作，若静态工作点取值恰当，则输出信号不失真。甲 类功率放大电路的特点是失真小、管耗大、效率低，只适 用于小信号放大，其波形如图7-17（a）所示。
电感看作短路，其他元件不变。 2．交流通路
交流通路的简化方法是将电抗元件中的电容看作短路， 电感看作开路，其他元件不变。直流电源只能产生直流 激励，在交流电路中不起作用，而其内阻很小忽略不计， 作为短路处理。
图7-2 共射极单管放大电路的直流、交流通路
(a)直流通路
(b)交流通路
7．1．3 静态分析
图7-7 分压式偏置放大电路
图7-8 分压式偏置放大电路的直流通路
7．2．2 稳定静态工作点的原理 分压式偏置放大电路的直流通路如图7-8所示。当温度升
高，IC随着升高，IE也会升高，电流IE流经射极电阻RE产生 的压降UE也升高。又因为UBE=UB-UE，如果基极电位UB是 恒定的，且与温度无关，则UBE会随UE的升高而减小，IB也 随之自动减小，结果使集电极电流IC减小，从而实现IC基本 恒定的目的。如果用符号“ ”表示减小 ，用“ ”表示增 大，则静态工作点稳定过程可表示为：
放大电路的静态是指未加交流信号以前的起始状态。
此时，晶体管各极直流电压和直流电流分别用UBEQ、 UCEQ、IBQ和ICQ表示。由于这些数值代表着输入特性曲
线和输出特性曲线上一个点的坐标，习惯上称该点为静态 工作点或直流工作点，此时晶体管的各极电压和电流均在 静态值的基础上变化。

ro
uso ~
输出端
(2-5)
如何确定电路的输出电阻？
在电路的计算中求ro有两个方法：
1、所有的电源（包括信号源）置零，
保留受控源。然后采用加压求流法。
ro
uso ~
i u
ro=u/i
(2-6)
2、开路电压除以短路电流法。
ro
uso ~
uo 测量开路电压uo = uso
ro
uso ~
测量短路电流io = uso / ro io
Au
输入电阻： ri=ui / ii
信号源 输入端
输出端 （加压求流法）
一般来说， ri越大越好。 ri越大，ii就越小，ui 就越接近uS
(2-4)
(3)输出电阻ro 放大电路对其负载而言，相当于信号源，
我们可以将它等效为戴维南等效电路，这个 戴维南等效电路的内阻就是输出电阻。
uS ~
输出端 Au
rce

u ce ic
(2-42)
ib ube
ic
ib
uce ube rbe
ic
ib rce uce
rce很大，一般忽略。
(2-43)
三极管的微变等效电路
c b
e
等效
bc ic =ib
rbe
e
(2-44)
2、放大电路的微变等效电路 将交流通道中的三极管用微变等效电路代替
ii
ib
ui RB rbe
UCE
uCE
(2-29)
各点波形
RB C1 ui
+EC iC
RC
C2
uCE
iB
uo
uo比ui幅度放大且相位相反

2020/12/2
9
uo ui
图2.1.1电阻分压式工作点稳定放大电路
2020/12/2
10
在图2.1.1电路中，当流过偏置电阻RB11和RB12 的
电流远大于晶体管的基极电流IB时（一般5～10倍）， 则它的静态工作点可用下式估算
UB
RB1 RB1RB2
VCC
IE
UB
UBE RE
IC
2020/12/2
2020/12/2
40
图2.1.11 噪声分析图2.1.1节点2的仿真分析结果
2020/12/2
41
6. 电路失真分析 失真分析用于分析电子电路中的谐波失真和内
部调制失真（互调失真），通常非线性失真会导致 谐波失真，而相位偏移会导致互调失真。若电路中 有一个交流信号源，该分析能确定电路中每一个节 点的二次谐波和三次谐波的复值。失真分析操作方 法请看第1章中的1.7.7小节。本例分析了图2.1.1电 路中的节点“2”，分析结果如图2.1.12所示。
11
UCE＝VCC－IC（RC＋RE）
电压放大倍数： Au βRCr/b/eRL
输入电阻： Ri＝RB11 // RB12 // rbe 式中rbe为三极管基极与发射极之间的电阻
输出电阻 RO≈RC
2020/12/2
12
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
2020/12/2
34
2. 恢复默认值 点击Reset to default按钮，即可恢复默认 值。 3. 分析节点的频率特性波形 按下“Simulate”（仿真）按钮，即可在显 示图上获得被分析节点的频率特性波形。交流 分析的结果，可以显示幅频特性和相频特性两 个图，仿真分析结果如图2.1.9所示。

负载断开和 接入
在放大器输入端加入一个固定信号 电压Vs，分别测量当已知负载RL 断开和接上时的输出电压Vo空和 Vo负 ， 则：
观察不同静态工作点对输出波形的影响 增大RW的阻值，观察输出电压波形是否出现截止失真（若RW增大至最大，波形失真仍不明 显，则可在R1支路中再串一只电阻或适当加大Vi来解决），描出失真波形。
Vi＝5mV，测量并记录VS、VO和VO'
注意： 用二踪示波器监视VO及Vi波形时，必须确保在VO基本不失真时读数。
Vi -----有效值 Vim -----峰值 Vi p -p -----峰峰值
加入正弦信号 用交流毫伏表观察， Vi＝5mV 观察波形不能失真
数据表格：
静态工作点电流 ICQ/mA
常见故障的分析方法
万用表作为测量电 阻使用
一般使用示波器，测量各点波形，与理论情况作比较，确定故障区 域，在针对区域结合理论分析 加入信号 观察波形
电源都是设置成电压源时 电压源指示灯亮，正常 电流源指示灯亮，不正常 说明电源被短路，不允许
讲 解 完 毕！
感
谢
观
看
电子技术实验
BRAND
PLANING
01
单管交流电压放 大实电验二路
02
品牌介绍
（一）实验设备与元件
原理电路
1KΩ
电解电容 电位器 三极管
9013 NPN型
9013引脚介绍
电路的基本连接
外接元件的安装
9013
注意管脚与 箱子插孔对 应连接
单电源的连接 电源端
共地（接地）
（三）实验内容
纪录波形，注意比较两种波形差异 减小RW的阻值，观察输出电压波形是否出现饱和失真，描出失真波形。

2
下面以单管放大电路为例介绍原理图设计方法
3
1.新建PCB项目文件 在Protel 2004主窗口下，执行菜单“文件”→“创 建”→“项目”→“PCB项目”，Protel 2004系统会 自动创建一个名为“PCB_Project1.PrjPCB”的空白项 目文件。
执行菜单“文件”→“另存项目为”，屏幕弹出另 存项目对话框，可以更名保存。
加载元件库也可以通过执行菜单“设计”→“追 加/删除元件库”实现。
18
2.原理图设计配线工具 Protel2004提供有配线工具栏用于原理图的快捷绘 制，如图2-28所示。
19
3.通过元件库控制面板放置元件
本例中要用到三 种元件，即电阻、 电解电容和三极管 2N3904，它们都 在Miscellaneous Devices.IntLib库 中，设计前需先安 装该库。以下以放 置三极管2N3904 为例介绍元件放置 。
13
设置参数内容 在工作窗口中单击鼠标右键，在弹出的菜单中选择“ 选项”→“图纸”，屏幕弹出 “文档选项”对话框，选 择【参数】选项卡，用鼠标单击对应名称处的【数值】 框，输入需修改的信息后完成设置。
14
四、设置元件库与元件放置
1.加载元件库 单击原理图编辑器右上方的【元 件库】标签，屏幕弹出图2-22所示 的“元件库”控制面板，该控制面 板中包含元件库栏、元件查找栏、 元件名栏、当前元件符号栏、当前 元件封装等参数栏和元件封装图形 栏等内容，用户可以在其中查看相 应信息，以判断元件是否符合要求 。 其中元件封装图形栏默认是不显 示状态，用鼠标单击该区域将显示 元件封装图形。
⑴光标移至RES2上
单击鼠标右键，选中
查找⑵相弹似出对查象找
⑸选中Hide隐

单管放大器
会计学
1
§ 2.1 概论
2.1.1 放大的概念
电子学中放大的目的是将微弱的变化信 号放大成较大的信号。这里所讲的主要是电 压放大电路。
电压放大电路可以用有输入口和输出口 的四端网络表示，如图。
ui
Av
uo
2.1.2 放大电路的性能指标
(1)电压放大倍数Au
ui
Av=Uo/Ui=A
其中A= Uo/Ui，是Uo和Ui的相位差 Ui和Uo分别是输入和输出电压的有效值。
c ib b
e ube
ib b
ube rbe
e
对于小功率三极管：
2 6(m V)
rbe
300() (1 ) IE (mA)
rbe的量级从几百欧到几千欧。
考察输出回路
iC 近似平行
iC IC ic (IB ib ) IB ib
所以： ic ib
输出端相当于一个受 ib控制的电流源。 uCE
0
VC uC
C
E(2-51)
(三)放大电路参数对静态工作点的影响
Rb 240kΩ
＋ ui -
VCC
Rc 2.5kΩC
2
+20V VCC
RC 1
VCC
＋
RC 2
T
uo
RL －
2.5kΩ
0
VCC RC
2 > 1
i C
RC2 >RC1
Q
Q
1
2
i C
Q2 Q 1
VC uC CE
0
VC uC
C
E(2-52)
3、输入回路将变化的电压转化成变化的基极 电流。
4、输出回路将变化的集电极电流转化成变化 的集电极电压，经电容滤波只输出交流信 号。

《单管放大电路》实验Tips
1. 整个电路板
2. 实际所用的放大电路为
实物图电路图
3. 准备工作
因整个电路板是两级放大并做负反馈的电路，而我们需要用的是单管放大电路，故引起负反馈的第二级放大电路要断开，以避免其对实验电路造成影响。

操作方法：将如图所示的拨动开关拨至断开。

4. 电源的连接
将直流电路调至12V后关掉电源，进行连线，连线完毕后再打开电源。

切
记顺序，不要带电操作！
5. 静态工作点的调节
实验中，要求将静态工作点调至Ic=2mA。

我们是通过测量电压的方式来间接测量电流。

因I E=Ic=2mA，故发射极上1kΩ电阻流过的电流应为2mA，则1kΩ电阻两端的电压应为2V。

实验中，我们调节电位器使发射极上1kΩ电阻两端电
压为2V达到Ic=2mA的要求。

主要是认清晶体管的三个极的位置。

7. 容易忽视的地方
电路板上标有mA表的地方是个断路，因而需要用导线将其连通（下图黑色
导线），不要忘记，否则整个电路不通！
8. 输入输出信号对比
输入的信号是通过函数发生器得到的，通过示波器观察到的输入输出信号应
该是反相放大的关系。