模拟电子技术实验综合
- 格式：doc
- 大小：694.00 KB
- 文档页数：17
第 1 页 共 17 页 实验1 单级晶体管放大电路
一、实验目的
1．掌握放大电路静态工作点的调整和测试方法。
2．了解静态工作点对电压放大倍数的影响。
3．了解静态工作点对输出波形的影响。
4．学习测量放大电路的交流电压放大倍数、输入电阻、输出电阻以及最大不失真输出电压的测试方法。
5．熟悉常用电子仪器、仪表及模拟电子技术实验设备的使用。
二、实验原理
电压放大电路的基本任务是在输入端接入交流信号ui后，在其输出端便可以得到一个与之相位相反、不失真的交流放大输出信号u0 ,且有足够的电压放大倍数。图1-1为电阻分压式稳定静态工作点的共射极单管放大电路，其基极偏置电路由RB1和RB2分压电路构成。如果静态工作点选择得过高或过低，或者输入信号过大，都会使输出波形失真。为获得合适的静态工作点，一般采用调节上偏置电阻RP的方法，在发射极接有电阻Re，以稳定静态工作点Q。
图1-1 分压式偏置共发射极放大电路
图1-1的电路是交流放大电路中最常用的一种基本单元电路。根据此电路学习放大电路的主要性能指标的测量方法。
1. 输入电阻ri
放大器的输入电阻是从放大器的输入端看进去的等效电阻，加上信号源之后，它就是信号源的负载电阻，用ri表示。由此可知
ri=Ui / ii=RSUi / (US －Ui ) BCEusRs1.0kohmC110uFS9018RB220kohmRB115kohmRE1.2kohmCE33uFC210uFRC3.3kohm100K_LINRPUCC12V+-ui+-uoRL5.1kohm第 2 页 共 17 页 其中：US—信号源电压的有效值，RS—信号源内阻；
Ui—放大电路输入电压的有效值。
ri的大小直接关系到信号源的工作情况。
2．输出电阻ro
放大器的输出电阻是从放大器的输出端回向放大器看进去的等效电阻，用ro表示，测出UoC、UoL后ro由下式计算：
ro=RL(Uo1－Uo2) /Uo2
其中：UoC——放大电路开路时输出电压的有效值；
UoL——放大电路接负载RL时输出电压的有效值。
3．电压放大倍数Au
放大器的电压放大倍数是在输出波形不失真的情况下输出电压与输入电压有效值（或最大值）的比值Au，即
Au=Uo /Ui
三、实验仪器设备及元器件
1．直流稳压电源
2．函数信号发生器
3．数字式双踪示波器
4．数字万用表
5．交流毫伏表
6．模拟电子实验箱、单级晶体管放大电路专用实验板
7．晶体三极管、电位器、电阻器、电容器等电子元件
四、预习要求
1．理解分压式偏置放大电路的工作原理及电路中各元件的作用。
2．估算实验电路的性能指标：假设晶体管S9018的β＝100，RB1＝15kΩ，RB2＝20kΩ，RC＝3.3kΩ，RL＝5.1kΩ，UCC＝+12V，估算放大电路的静态工作点Q ，电压放大倍数Au，输入电阻ri和输出电阻ro。
3．了解饱和失真、截止失真或因信号过大引起的失真波形。
4．掌握有关输入电阻及输出电阻的测试方法。
5．极性电容接反极性会有什么后果？怎样避免极性接反？ 第 3 页 共 17 页 五、实验内容及过程
按实验原理图接好电路。以稳压电源负端为接地参考点，按照图1-2所示各仪器与实验电路的连接方式接入UCC=+12V的直流电压，其他仪器根据需要接入相应端。
1． 静态工作点的调试与测量
输入端不输入交流信号，即ui = 0，接通直流稳压电源UCC=12V, 调节上偏置电阻RB2 (通过调节RP) 使VC≈7V，以保证Q点在负载线的中间位置，测量相应的VB、VE并填入表1-1。
表1-1 静态工作点（VC ≈ 7V）的调试与测量
测 量 值
VB(V) VE(V) VC(V)
计 算 值
UBE(V) UCE(V) IC (mA)＝URC/RC
2． 输入电阻ri 、输出电阻ro的确定
在放大电路图1-1的输入端接入频率为1kHz的正弦交流信号uS，并串入RS＝1kΩ的电阻，在输出电压uo不失真的情况下，用交流毫伏表测出uS和ui的有效值，算出输入电阻ri并填入表1-2中。
保持uS不变，在输出电压uo不失真的情况下，断开RL，测量放大器空载时的输出电压UOC ；接入负载电阻RL＝5.1kΩ，测量此时放大器带负载时的输出电压UOL ，算出输出电阻ro并填入表1-2中。
图1-2 实验仪器与放大电路的连接方式 放大电路直流稳压电源+—交流毫伏表示波器输入输出输出函数信号发生器UCC 第 4 页 共 17 页 表1-2 输入/输出电阻的测量
测 量 值 计 算 值
RS US Ui ri
1kΩ
RL UOL UOC ro＝(UOC/ UOL－1) RL
5.1kΩ
3. 测量输出电压，并计算电压放大倍数
在放大电路输入端接入频率为1kHz正弦交流信号uS，调节函数信号发生器输出旋钮使输入电压有效值Ui= 5mV，同时用示波器观察输出电压uo的波形，在输出波形不失真的情况下，按表1-3给定条件测量Ui和UO， 计算Au=Uo /Ui并记入表1-3中。
表1-3 电压放大倍数的测量
测试条件 测Ui(mV) 测Uo(V) 计算Au=Uo /Ui
RL＝∞
RL＝10kΩ
RL＝5.1kΩ
4. 静态工作点Q变化对输出波形的的影响
在给定条件下，用示波器观察输出波形，并记入表1-5中。
表1-5 静态工作点Q变化对输出波形的的影响
测 试 条 件 输 出 波 形
有旁路电容CE存在，RP适中，Q点合适，
输出波形无失真
有旁路电容CE存在，RP太小，Q点偏高
uO
o t
uO
o t 第 5 页 共 17 页
无旁路电容CE存在，RP太小，Q点偏高
有旁路电容CE存在，RP太大，Q点偏低
无旁路电容CE存在，RP太大，Q点偏低
有旁路电容CE存在，RP适中，Q点合适，
输入信号幅值太大
无旁路电容CE存在，RP适中，Q点合适，
输入信号幅值太大
*5. 放大器幅频特性的测定
放大器的幅频特性就是测绘电压放大倍数随输入信号频率的变化曲线（Au –f曲线）。测量频率特性的专用仪器是扫频仪，其测量精度高，速度快，能直接显示幅频特性曲线，还可直接读出曲线上任意点对应的频率。本实验使用逐点测量法，在保持输入电压值不变的情况下，每改变一次输入信号的频率，测量一次输出电压Uo ，算出电压放大倍数，将数据记录入表1-7中，最后逐点绘出Au
–f曲线，通过该曲线可读取高、低截止频率fH、fL及通频带。
表1-7 幅频特性测量 （RL＝5.1kΩ）
f(Hz) 20 50 100 200 500 1K 2K 5K 10K 20K 50K 100K 150K 200K
UOL
(mV)
六、实验注意事项
1．为使放大电路正常工作，不要忘记接入工作直流电源。 uO
o t
uO
o t
uO
o t
uO
o t
uO
o t 第 6 页 共 17 页 2．函数信号发生器、示波器应与实验电路共地。
3．放大电路的输入电压Ui和输出电压Uo 不属于同数量级，测量时要特别注意转换仪表量程，以避免损坏。
4．本实验内容较多，打*号内容根据学时安排选做。
七、实验总结及思考题
1． 画出实验电路原理图，列表整理测试结果，并把实测的静态工作点、电压放大倍数、输入电阻、输出电阻值与它们的理论计算值（取一组相关数据）进行比较，分析产生误差的原因。
2． 总结旁路电容CE、集电极电阻RC、负载电阻RL值及静态工作点对电压放大倍数、输入电阻、输出电阻的影响。
3． 讨论静态工作点变化对输出波形的影响。
4． 改变放大电路的静态工作点是否会影响放大电路的输入电阻？改变负载RL是否会影响放大电路的输出电阻？
5．放大电路的测试中，输入信号频率一般选择1kHz，为何不选择100kHz或更高的频率？
6．分析讨论在调试过程中出现的问题。
7．写出完整、规范的实验报告。
第 7 页 共 17 页
实验2 两级放大电路的设计
1. 设计任务：
用分立元器件设计一个阻容耦合两级放大电路，在电源电压为12V，输入信号：2mV≤Vi≤5mV，信号源内阻：Rs=100Ω，RL=5.1kΩ的条件下，满足以下指标要求：
（1）AV>250；
（2）Ri>10kΩ；
（3）BW=50Hz~80kHz；
（4）D<5%；
2. 实验目的：
（1）掌握两级放大电路的设计方法和调试技术；
（2）熟悉元器件、仪器设备的使用；
（3）培养分析和解决电路实际问题的能力。
3. 实验的仪器设备：
（1）函数信号发生器1台；
（2）直流稳压电源1台；
（3）双踪示波器1台；
（4）交流毫伏表1台；
