三极管放大1000倍实训报告
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实验报告课程名称: 电路与模拟电子技术实验 指导老师: 张冶沁 成绩:__________________ 实验名称: 三极管共射极放大电路 实验类型: 电路实验 同组学生姓名:__________ 一、实验目的和要求(必填) 二、实验内容和原理(必填) 三、主要仪器设备(必填) 四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理 六、实验结果与分析(必填) 七、讨论、心得一、实验目的和要求1.学习共射放大电路的设计方法与调试技术;2.掌握放大器静态工作点的测量与调整方法,了解在不同偏置条件下静态工作点对放大器性能的影响;3.学习放大电路的电压放大倍数、输入电阻、输出电阻及频率特性等性能指标的测试方法;4.了解静态工作点与输出波形失真的关系,掌握最大不失真输出电压的测量方法;5.进一步熟悉示波器、函数信号发生器的使用。
二、实验内容和原理1.静态工作点的调整与测量2.测量电压放大倍数3.测量最大不失真输出电压4.测量输入电阻5.测量输出电阻6.测量上限频率和下限频率7.研究静态工作点对输出波形的影响三、主要仪器设备示波器、信号发生器、万用表 共射电路实验板四、操作方法和实验步骤1.静态工作点的测量和调试 实验步骤:(1)按所设计的放大器的元件连接电路,根据电路原理图仔细检查电路的完整性。
(2)开启直流稳压电源,用万用表检测15V 工作电压,确认后,关闭电源。
(3)将放大器电路板的工作电源端与15V 直流稳压电源接通。
然后,开启电源。
此时,放大器处于工作状态。
(4)调节偏置电位器,使放大电路的静态工作点满足设计要求I CQ =6mA 。
为方便起见,测量I CQ 时,一般采用测量电阻R C 两端的压降V Rc ,然后根据I CQ =V Rc /Rc 计算出I CQ 。
(5)测量晶体管共射极放大电路的静态工作点,并将测量值、仿真值、理论估算值记录在下表中进行比较。
2.测量电压放大倍数(R L =∞、R L =1k Ω)专业: 姓名:学号: 日期: 地点:学生序号6实验步骤:(1)从函数信号发生器输出1kHz的正弦波,加到电路板上的Us端。
西安邮电大学开放式电子电路实验实验报告实验一三极管放大电路一、实验目的1.掌握多级放大器静态工作点的调整与测试方法。
2.学会放大器频率特性测量方法。
3.了解放大器的失真及消除方法。
4.掌握两级放大电路放大倍数的测量方法和计算方法。
5.进一步掌握两级放大电路的工作原理。
二、实验仪器示波器万用表信号发生器直流电源三、实验设计要求1.信号源内阻:Rs=51K2.输入信号频率 20Hz-20Khz3.Av=34.R L=200Ω/75Ω5.Vo=3Vpp6.P电源=30mW7.增加平坦度<0.1dB四、设计思路求各部分的直流电位:如图所示,基级的直流电位V B是用R1和R2对电源电压V CC进行分压后的电位,所以,流进晶体管的基级电路的直流成分I B是很小的,可以忽略,则:V B=R2/(R1+R2)*V CC (V)发射机的直流电位V E,仅比V B低于基级—发射机间的电压VBE,如设VBE=0.6V,则V E为:V E=V B-0.6 (V)发射级上流动的直流电流I E为I E=V E/R E=(VB-0.6)/R E集电极的电流电压V C为电源电压减去R C的压降而算得的值,所以V C为:V C=V CC-I C*R C 在式中,基级电流为最少的值,所以可忽略,则I C=I E。
求交流电压放大倍数:、接着求上图电路的交流放大倍数由于晶体管的基级-发射极间存在的二极管是在导通情况下使用的(交流电阻为0),所以基级端子的交流电位直接出现在发射极,因此,由交流输入电压vi引起的ie的交流变化部分△ie为:△ie=vi/R E另外,令集电极电流的交流变化部分为△ic,则vc交流变化部分△vc为:△vc=△ic*R C 进而认为,集电极电流=发射极电流,则△ic=△ie,所以△vc=△ie*Rc=vi/R E*R C另一方面,因为C2将vc的直流成分截去,故交流输出信号V0即为△vc的本身:v0=△vc=vi/R E*R C因此,该电路的交流电压放大倍数A V:A V=v0/vi=R C/R E采用共射极分压式偏置电路以及射极跟随器: 共射极分压式偏置电路完成基本电压放大;射极跟随器提高输入阻抗,使输出达到三倍放大。
三极管放大倍实训分析报告实训内容:本次实训的主要内容是关于三极管放大倍实验的分析报告。
通过实际操作和实验分析,我们了解了三极管放大器的基本原理和性能参数。
该实训主要包括分析三极管放大器的工作原理、测量三极管的静态工作点、测量放大倍数和频率响应等。
一、实验原理三极管放大器是一种常见的电子放大器装置,可以将小信号放大为大信号。
其基本结构由三个电极构成,即发射极、基极和集电极。
发射极和基极之间是一个电流放大器,集电极和基极之间是一个电压放大器。
当输入的小信号通过电容耦合的方式加在基极上时,三极管工作在放大区,可以将小信号放大一定倍数。
二、实验过程1.静态工作点测量:首先将三极管和电源接入电路,并进行静态工作点测量。
通过调节电位器,使得基极电压和集电极电压都处于合适的工作范围,使得三极管处于放大区,此时的工作状态就是静态工作点。
2.放大倍数测量:选取合适的输入信号,通过信号源输入到三极管的基极处,通过示波器测量集电极和基极处的输出信号,计算出放大倍数。
3.频率响应测量:改变输入信号的频率,测量在不同频率下的输出信号幅度。
通过连接示波器,可以得到频率响应的曲线。
三、实验结果分析1.静态工作点测量:通过实际测量,可以得到三极管的静态工作电压和电流,这些参数将用于后续的分析和计算。
2.放大倍数测量:根据收集到的数据,在不同输入信号下计算出放大倍数。
我们可以发现,在合适的工作区域,三极管的放大倍数在几十到上百倍之间,这说明了三极管的放大性能比较好。
3.频率响应测量:通过连接示波器,观察到输出信号的波形和频率响应曲线。
我们发现,在低频率下,输出信号的幅度较大,而随着频率的增加,输出信号的幅度逐渐减小。
这是由于三极管本身的结构和特性导致的,这也说明了三极管放大器的频率响应是有限的。
四、实验总结通过本次实验,我们对于三极管放大倍实验有了更深入的了解。
我们不仅掌握了三极管放大器的基本原理、参数测量的方法,还了解了三极管放大器的一些特性,如静态工作点、放大倍数和频率响应等。
(一)、实验目的1.对晶体三极管进行实物识别,了解它们的命名方法和主要技术指标;2.学习放大电路动态参数(电压放大倍数等)的测量方法;3.调节电路相关参数,用示波器观测输出波形,对饱和失真失真的情况进行研究;4.通过实验进一步熟悉三极管的使用方法及放大电路的研究方法。
(二)、实验原理一、三极管1. 三极管基本知识三极管,是一种电流控制电流的半导体器件·其作用是把微弱信号放大成辐值较大的电信号,也用作无触点开关。
三极管的分类方式很多,按照材料可分为硅管和锗管;按照结构可分为NPN和PNP;按照功能可分为开关管、功率管、达林顿管、光敏管等;按照功率可分为小功率管、中功率管和大功率管;按照工作频率可分为低频管、高频管和超频管;按照安装方式可分为插件三极管和贴片三极管。
三极管是半导体基本元器件之一,具有电流放大作用,是电子电路的核心元件。
三极管是在一块半导体基片上制作两个相距很近的PN结,两个PN结把整块半导体分成三部分,中间部分是基区,两侧部分是发射区和集电区,根据排列方式的不同可将三极管分为PNP和NPN两种。
从三个区引出相应的电极,分别为基极b发射极e和集电极c。
发射区和基区之间的PN 结叫发射结,集电区和基区之间的PN结叫集电极。
基区很薄,而发射区较厚,杂质浓度大。
两种不同类型三极管的表示方式如图1所示,PNP型三极管发射区"发射"的是空穴,其移动方向与电流方向一致,故发射极箭头向里;NPN型三极管发射区"发射"的是自由电子,其移动方向与电流方向相反,故发射极箭头向外。
发射极箭头指向也是PN结在正向电压下的导通方向。
图1 不同类型三极管表示方式2.三极管放大原理(1)发射区向基区发射电子电源Ub经过电阻Rb加在发射结上,发射结正偏,发射区的多数载流子(自由电子)不断地越过发射结进入基区,形成发射极电流Ie。
同时基区多数载流子也向发射区扩散,但由于多数载流子浓度远低于发射区载流子浓度,可以不考虑这个电流,因此可以认为发射结主要是电子流。
共射极放大电路实验报告共射极放大电路实验报告引言:共射极放大电路是一种常见的电子电路,广泛应用于放大信号的场合。
本实验旨在通过搭建共射极放大电路并对其进行实验验证,深入理解其原理与特性。
一、实验目的本次实验的主要目的是:1. 理解共射极放大电路的基本原理;2. 学会搭建并调试共射极放大电路;3. 测量并分析共射极放大电路的放大倍数、输入阻抗和输出阻抗等特性。
二、实验器材与原理1. 实验器材:(1)信号发生器(2)二极管(3)电阻、电容等元件(4)示波器(5)万用表2. 原理:共射极放大电路是一种三极管放大电路,其基本原理是利用三极管的放大作用,将输入信号放大后输出。
在共射极放大电路中,输入信号通过电容耦合方式进入基极,通过电阻与发射极相连,并通过电阻与负载电阻相连,输出信号从负载电阻中取出。
1. 搭建电路:按照实验原理,按照电路图搭建共射极放大电路。
注意连接正确,避免短路和接反等问题。
2. 调试电路:将信号发生器的输出端与输入端相连,设置合适的频率和幅度。
通过示波器观察输出信号的波形,并调整电路参数,使得输出波形达到最佳状态。
3. 测量电路特性:使用万用表测量电路中各个元件的电压和电流值,记录并计算输入阻抗、输出阻抗和放大倍数等特性参数。
四、实验结果与分析在实验中,我们搭建了共射极放大电路,并成功调试出了较好的输出波形。
通过测量和计算,得到了以下结果:1. 输入阻抗:根据测量数据,我们计算得到共射极放大电路的输入阻抗为XXX。
2. 输出阻抗:根据测量数据,我们计算得到共射极放大电路的输出阻抗为XXX。
3. 放大倍数:通过测量输入信号和输出信号的幅度,我们计算得到共射极放大电路的放大倍数为XXX。
通过对实验结果的分析,我们可以看出共射极放大电路具有较高的放大倍数和较低的输出阻抗,适用于需要放大信号的应用场合。
通过本次实验,我们深入了解了共射极放大电路的原理与特性,并成功搭建了该电路并进行了调试。
实验结果表明,共射极放大电路具有较高的放大倍数和较低的输出阻抗,具有重要的应用价值。
放大电路实验报告一、实验要求利用简单的三级放大电路实现对小信号放大1000倍,输入电阻大于等于100千欧,输出电阻限于等于500欧的目的。
二、实验环境Pspice仿真软件。
三、实验过程与分析初步设计:1、初步设计为第一级为共集放大电路,第二、三级为共射放大电路,分两次对信号进行放大。
2、由于输出电阻为500欧,设计第三级R C为500Ω,放大倍数为25倍,射级电阻的目的是保证一定的输入电阻,防止二、三级间损耗过大。
3、第二级放大倍数较大所以设计不带射级电阻,以尽量扩大放大倍数。
但需要考虑到第二级输出电阻不能过大,所以R C不应该过大。
4、第一级应保证足够大的输入电阻,由于共集电路的限制所以暂时没有考虑输出电阻。
5、电源利用正负6V电源。
6、为了使计算方便,三级间的连接方式使用阻容耦合的方式,使其静态工作点不互相影响。
7、利用以上的初步设计计算了电阻,在电阻的选取中主要考虑了各级放大电路的静态工作点,使U CE尽量保持在6V左右,以保证较大的放大幅度。
进行仿真:1、仿真过程中放大倍数没有准确的稳定在1000倍,通过调整了一些电阻的值使其在一定的频率范围内保持了1000(电容的值选取较大)。
2、在输出电阻的测量中没有问题,输出电阻在允许范围内。
3、在测量输入电阻时遇到了较大的问题,比计算中的共集输入电阻小了很多,被这个问题困惑了很久,最终通过仔细分析交流微变等效电路,发现第二级的输入电阻也对第一级的输入电阻产生了很大的影响(相当于负载),由于第二级的Rπ较小,所以极大的影响了第一级的输入电阻。
所以通过进一步的调整第二级的I CQ,来改变第二级的Rπ,使输入电阻达到100KΩ。
仿真结果:下面是我设计电路一些主要仿真结果的截图:上图为实验电路图及最终的各项参数上图为各三极管的静态工作点上图为取分贝后的放大倍数在一定的范围内分贝值为60,即放大倍数为1000倍上图为输入电阻大小上图为输出电阻四、设计的分析与评价优点:1、该设计静态工作点比较适中,即处于负载线的中点附近,能够放放大较大幅度的电压。
实验二三极管基本放大电路一、实验目的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。
掌握放大器电压放大倍数、及最大不失真输出电压的测试方法。
熟悉常用电子仪器及模拟电路实验设备的使用。
二、实验原理共射放大电路既有电流放大,又有电压放大,故常用于小信号的放大。
改变电路的静态工作点,可调节电路的电压放大倍数。
而电路工作点的调整,主要是通过改变电路参数来实现,负载电阻R L的变化不影响电路的静态工作点,只改变电路的电压放大倍数。
该电路输入电阻居中,输出电阻高,适用于多级放大电路的中间级。
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V0的负半周将被削底;如工作点偏低易产生截止失真,即V0的正半周被缩顶(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,即在放大器的输入端加入一不定期的V i,检查输出电压V0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。
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。
图2-1 基本放大电路实验图三、实验内容与步骤1.调整静态工作点:按图连线,然后接通12V电源,调节信号发生器的频率和幅值调切旋钮,使之输出f=1000Hz,Ui=10mV的低频交流信号,然后调节电路图中Rp1和Rp2使放大器输出波形幅值最大,又不失真。
2.去掉输入信号(最好使输入端交流短路),测量静态工作点(Ic,U ce,U be)3.测量电压放大倍数:重新输入信号,在波形不失真的条件下用交流毫伏表测量下述二种情况下的U0值(加入信号和无信号),此时的U0和U i相位相反。
4.测量幅频频特性曲线:保持输入信号的幅度不变,改变信号源频率f,按照下面的的频率要求逐点测出相应的输出电压U0,记入下表,并且画出幅频特性曲线。
通信与电子学院课程名称:电子技术设计实训2题目:增益步进可控晶体管放大器学生姓名:专业:班级:学号:指导教师:2015 年12 月19 日增益步进可控晶体管放大器设计报告一、引言我们设计的电路需要的功能:(1)电压增益Av ≥60dB,输入电压有效值Ui ≤3 mV。
Av 在10~60dB 范围内可调,步进值为±6 dB。
(2)在Av ≥60dB 时,输出端噪声电压的峰峰值U oNnpp≤100mV。
(3)放大器BW-3dB 的下限频率f L≤100Hz,上限频率f H ≥100KHz,并要求在500Hz~100KHz 频带内增益起伏≤3dB。
(4)放大器的输入阻抗≥4.7KΩ,输出阻抗≤ 100Ω。
(5)当R L=1KΩ时,最大输出正弦波电压有效值Uo ≥3V,输出信号波形无明显失真。
(6)要求预留测试信号输入端,负载电阻两端预留输出测试端子。
(7)自备直流稳压电源,功率10W,输出电压12V。
二、电路设计过程1、放大级数及各级放大倍数的确定:根据电压增益Av ≥60dB,所以Au ≥1000,放大电路至少需要两级。
由于要求输入电阻较大,故第一级放大倍数不可能很大,一般小于第二级,一般第一级电压放大倍数A u1=20-25左右,则第二级电压放大倍数A u2=40-50。
2、放大电路形式的确定根据要求,放大器的输入阻抗Ri≥4.7KΩ;简单共射放大电路的输入电阻一般小于2KΩ,因此必需引入电流串联负反馈,提高输入电阻,稳定静态工作点。
放大电路的形式如下图所示,为分压式射极偏置放大电路。
(1)根据输出阻抗Ro≤ 100Ω的要求,放大电路的输出级宜采用共集电极电路。
(2)根据带宽和负载,选择合适的晶体三极管。
本题要求BW=100Hz-100KHz,R L=1KΩ,因此晶体三极管全部选用9014或1815。
(3)要实现Av 在10~60dB 范围内可调,步进值为±6 dB,可采用负反馈形式,改变反馈量则可改变增益,从而实现增益可调。
(4)画出整个电路形式根据上述分析,要实现放大电路的参数要求,整个放大电路有三级,电路形式如下3、元件参数计算首先确定各级静态工作电流,一般而言第一级I C1=0.8-1.2mA,第二级I C1=1.5-2.0mA,本题第三级由所接负载确定。
第一级:1)计算确定R E1:对于第一级,由于输入信号较小,所以基极电压可以取小一些,一般取U B=(3~5)V BE。
本题可取U B1≥2.5V。
又U B1=U be1+ U E1,所以U E1≥2.5-0.7≥1.8V。
假设I E1=1.0mA ,则R E1= U E1/ I E1= 1.8V / 1.0mA ≥1.8K Ω。
2)计算确定R e1:假设β=100时,又Rb1、 Rb2>>Ri ,所以R i ≈(1+β)R e1>4.7K ,则R e1>47Ω,取标称电阻R e1=50Ω3)计算确定21b b 、RR上题I C1≈I E1=1.0mA ,得I B1=10uA ,由I 1≈I 2=(5-10)I B ,取I 1≈I 2=10I B1=10×10=0.1mA 再按Ω≤=≤K I U R B b 251.05.2112,即为标称值Ω=K R b 242 Ω≤-≤-≤K I U V R B CC b 951.05.212111,取标称值Ω=K R b 821 4)计算和确定集电极电阻R C由放大电路的静、动态分析可知,R C 是决定静态工作点和满足电压增益u A 要求的一个关键元件。
由于1111E CE C C CC U U R I V ++=,若取V U CEQ 5=,V U E 8.1=则Ω=--=--=K I U U V R C E CEQ CC C 2.50.18.15121,取标称值5.1KΩ以上计算是假设β=100时的结果,当β不等于100时,要重新计算。
5) 确定耦合电容和射极旁路电容C 1、C 2和C e由于放大电路是用于放大低频信号(f=20HZ ~200KHZ),则耦合电容和射极旁路电容的容量可直接取经验标称值:V F C C 16/20~1021μ==,V F C e 16/100~50μ=第二级:计算方法同第一级,不再得重复。
第三级:为使输出电压达到最大值3V ,发射极静态电压为电源电压的一半,即U E3=6V 。
先确定输出回路的动态范围: 负载电流的幅值为L O L R u I =,取L R =1KΩ,则mA K VI L 313=Ω=则静态发射极电流 mA I I L E 5.8223≈≥ 取I E3=10mA ,则Ω==6001063mAVR E , Ω=-=-=K I U V R B B CC B 520.18.612333,取标称值3B R =51KΩ4、电路调试板子的电路参数计算好后,就进入电路调试阶段了。
(1)先在没接负反馈的情况下调试出一级放大,主要数调节左边的第一个滑动变阻器。
当一级放大的峰峰值在75~120mV时,进入下一步;(2)调试二级放大,主要调节中间两个滑动变阻器,当放大到3V时,进入下一步;(3)调试第三级放大,主要是换电压射极跟随器的电阻。
当输出为3V左右时,进入下一步;(4)调试负反馈,主要调节图中最右端的滑动变阻器,使改变滑动变阻器的阻值,可以改变放大器的放大倍数。
调试完毕。
5、本设计总体电路6、电路调试结果三、电路仿真与参数测试(1)电压放大倍数测试在Multisim 中画出系统电路如下图4-1所示。
在3mV 输入信号下,用示波器观察,不能出现失真。
Q12SC1815Rc15k¦¸Re11.8k¦¸C110uF C220uF Rb1182k¦¸Rb1224k¦¸R450¦¸Rb2168k¦¸Rb2220k¦¸Rc23.3k¦¸Re21.2k¦¸Q22SC1815Ce147uFC520uFCe247uFV13mVrms 10kHz 0¡ãX SC1A BExt Trig++__+_X MM1R639¦¸VCC12V R71k¦¸Rb150k¦¸Re3510¦¸Q32SC1815C310uF R8200k¦¸XMM2C410uFC620uF XMM3探针8,探针1V: -78.3 mV V(峰-峰): 201 mVV(有效值): 70.9 mV V(直流): -6.02 mV I: -17.9 uA I(峰-峰): 48.6 uA I(有效值): 19.3 uA I(直流): 103 nA 频率: 10.0 kHz 探针9,探针2 V: 3.14 VV(峰-峰): 8.38 V V(有效值): 3.09 VV(直流): -102 mV I: 177 uAI(峰-峰): 435 uA I(有效值): 156 uA I(直流): 4.85 uA频率: 10.0 kHz探针1,探针3V: 3.18 VV(峰-峰): 8.03 V V(有效值): 3.01 V V(直流): 6.79 mV I: 3.19 mAI(峰-峰): 8.07 mA I(有效值): 3.02 mA I(直流): -3.58 uA 频率: 10.0 kHz 图4-1从上图可以看出,Au1=70.9mV/3mV=23.6 Au2=3090mV/70.9mV =43.6 Au3=3010mV/3090mV =0.974Au=Uo/Ui= 3010/3>1000,满足设计要求。
(2)输入电阻测试输入电阻测试电路如下图4-2所示。
Q12SC1815Rc15k¦¸Re11.8k¦¸C110uF C220uF Rb1182k¦¸Rb1224k¦¸R450¦¸Rb2168k¦¸Rb2220k¦¸Rc23.3k¦¸Re21.2k¦¸Q22SC1815Ce147uFC520uFCe247uFV13mVrms 10kHz0¡ãX SC1AB Ext Trig++__+_X MM1R639¦¸VCC 12VR71k¦¸Rb150k¦¸Re3510¦¸Q32SC1815C310uF R8200k¦¸XMM2C410uFC620uFXMM3R15kΩ探针2,探针4V: -2.21 mVV(峰-峰): 4.95 mV V(有效值): 1.76 mVV(直流): -1.33 uVI: -301 nAI(峰-峰): 697 nAI(有效值): 249 nA I(直流): 338 pA 频率: 10.0 kHz图4-2从上图可以看出:Ω>Ω≈⨯-=⨯-==K K R U U U I U R s i s i i i i 7.41.7576.1376.1,满足设计要求。
(3)输出电阻测试输出电阻测试电路如下图4-3,先开路测试输出电压UO=3.102VQ12SC1815Rc15k¦¸Re11.8k¦¸C110uF C220uF Rb1182k¦¸Rb1224k¦¸R450¦¸Rb2168k¦¸Rb2220k¦¸Rc23.3k¦¸Re21.2k¦¸Q22SC1815Ce147uFC520uFCe247uFV13mVrms10kHz 0¡ãX SC1AB Ext Trig++__+_X MM1R639¦¸VCC 12VR71k¦¸Rb150k¦¸Re3510¦¸Q32SC1815C310uF R8200k¦¸XMM2C410uFC620uFXMM3图4-3带负载测试的电路见上图4-1所示,输出电压UL=3.01V ;输出电阻Ω<Ω=Ω⨯≈Ω⨯-=⨯-==10056.30173.2053.0101.301.3102.3K VVK V V V R U U U R L L L O O ,满足设计要求。