三极管共射放大电路实验

一、实验目的和要求

1.学习共射放大电路的参数选取方法、安装与调试技术。

2.学习放大电路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电路性能的影响。

3.学习放大电路的电压放大倍数和最大不失真输出电压的测量方法。

4.学习放大电路输入、输出电阻的测量方法以及频率特性的测量方法。

5.进一步掌握示波器、函数信号发生器、万用表的使用。

二、实验原理

放大电路的最佳静态工作点

•初选静态工作点时，可以选取直流负载线的中点，即

V CE＝1/2×V CC或I C＝1/2×I CS

（I CS为集电极饱和电流，I CS≈V CC/R c）

这样便可获得较大的输出动态范围。

•当放大电路输出端接有负载R L时，因交流负载线比直流负载线要陡，所以放大电路的动态范围要变小，如前图所示。当发射极接有电阻时，也会使信号动态范围变小。

•要得到最佳静态工作点，还要通过调试来确定，一般通过设置电位器的方法来调整静态工作点。

三极管共射放大电路原理图

三、主要仪器设备

1. MY61数字万用表

2.函数信号发生器

3.实验电路板实验电路板4.三极管

5.导线若干

6.示波器四、操作方法和实验步骤

一、调整并测量放大电路的静态工作点：

1、调节电位器W b，使电路满足设计要求（I CQ=6mA）。

2、测量I CQ时，一般采用测量电阻Rc两端的压降V Rc，然后根据ICQ=V Rc/Rc计算出I CQ。

3、测量三极管共射极放大电路的静态工作点，用表格记录测量值与理论估算值。

（V CQ≈9V，V EQ ≈4.5V）

注意：

•若V CEQ＜0.5V，则说明三极管已经饱和；

•若V CEQ≈+V CC，则说明三极管已经截止；

•若V BEQ >2V，估计该三极管已被击穿。

V BQ(V) V BEQ(V) V CEQ(V) I CQ(mA) 理论估算值 5.2 0.7 4.5 6

测量值 5.11 0.62 4.47 6.00再对比仿真结果

V BQ(V) V BEQ(V) V CEQ(V) I CQ(mA) 仿真值 5.27 0.69 4.44 6

可见在静态工作点时，实际测得的数据基本符合理论值。

误差分别为

(5.2-5.11)/5.2=1.7%

(0.7-0.62)/0.7=11.4%

(4.5-4.47)/4.5=0.7%

主要误差来源是由于V EQ略高于理论值，因计算理论值时候忽略了并联电容产生的影响。

二、测量放大电路的电压放大倍数Av：

1、保持静态工作点不变，放大电路“S”端接入频率约为1kHz、峰峰值约为40mV的正弦波信号Vs（以保证10mV的Vi ）。

2、R L开路，输出端接示波器，监视Vo波形，当波形无失真现象时，用示波器分别测量Vs、Vi、Vo电压值，将其值记录在下表中，并计算开路时的电压放大倍数Av。

3、接入R L=1k的负载，采用上述方法再次测量Vs、Vi、Vo电压值，将其值记录在下表中，并计算此时的电压放大倍数Av。

4、用示波器双踪观察Vo和Vi的波形，存储并下载记录波形。

注意：

•在进行放大电路性能指标测量时，为防止干扰，各仪器的公共接地端与被测电路的公共接地端应连在一起。同时，示波器、信号源的测试线应采用屏蔽线。

•由于放大倍数的大小与三极管的静态工作点有关，因此在测量前应首先确定静态工作点。•测量放大倍数的前提是：放大电路输出波形不应失真，在测量时应用示波器监视输出电压波形。

•由于信号源输出信号的幅度受所接负载电阻的大小而有所变化，因此不能将信号源开路状态下的输出电压值（或显示屏中的指示值）记为VS，而应将其接入电路后测量此时的输出电压并做记录。

由步骤一中得到，β=167

测试条件实测值（有效值）理论值Vs（mV）Vi（mV）V ’o或Vo（V）Vomax（V）Av Av

R L＝∞14.56 2.83 0.57 0.80 200 187.2

R L =1kΩ7.35 2.80 0.272 0.384 97.14 93.6

另附波形图：

R L =∞时的Vs（蓝）、Vo（黄）R L =∞时的Vi（蓝）、Vo（黄）

R L =1kΩ时的Vs（蓝）、Vo（黄）R L =1kΩ时的Vi（蓝）、Vo（黄）

三、测量输入电阻和输出电阻

测量输入电阻

•输入电阻是从放大电路输入端看进去的等效内阻，定义为输入信号电压有效值与输入信号电流有效值之比。反映了在一定的输入电压下，放大电路从信号源所汲取的电流的大小。

•输入电阻越大，表明放大电路从信号源所汲取的电流越小，因而在信号源内阻上的压降也越小，即信号电压损失越小。或者说，此时放大电路对输入信号的利用率越高。

1、保持静态工作点不变，在“S”端和“地”之间加频率为1kHz的正弦波信号Vs。

2、调整输入信号幅度，用示波器监视输出信号波形不失真，分别测量R S两端对地电压Vs 和Vi ，求得输入电阻。

3、输入信号Vs不能太大，以免三极管工作在非线性区。

实验时Vs与Vi波形图

Vpp=200mv Vs(mV) Vi(mV）98.0 19.6由公式

Ri=1.28kΩ

与理论值1.40kΩ基本符合

测量输出电阻

•输出电阻是放大电路负载开路时，从放大电路输出端看进去的等效内阻。

•输出电阻的大小反映了放大电路带负载的能力，输出电阻越大，则放大电路越接近于恒压源输出，所以它的带负载能力越强。

1、保持静态工作点不变，在“S”端和“地”之间加频率为1kHz的正弦波信号Vs。

2、调整输入信号幅度，用示波器监视输出信号波形不失真，分别在负载R L接入和不接入两种情况下，测量放大电路的输出电压Vo和Vo′，求得输出电阻。

3、输入信号Vs不能太大，以免三极管工作在非线性区。

实验中Vo波形图实验中Vo’波形图

Vpp=200mv Vo(V) Vo’(V）1.84 3.60

由公式

计算得Ro=0.957kΩ

与理论值1kΩ基本符合

四、测量放大电路的上限频率f H、下限频率f L

当电压增益下降到中频增益0.707倍时（即下降3dB）所对应的上、下限

频率用f H和f L表示，则f H与f L之间的范围就称为放大电路的通频带宽度BW。即

上限频率f H：主要受晶体管结电容及电路分布电容的；

下限频率f L：主要受耦合电容C1、C2及射极旁路电容C E的影响。

1、在R L=∞条件下，放大电路输入端接入中频段正弦波，增大输入信号幅度，监视输出电压Vo保持不失真，测出此时的输出电压值Vo；

2、保持信号源输入信号幅度不变，改变信号源输出频率（增加或减小），当输出电压值达到0.707Vo值时，停止信号源频率的改变，此时信号源所对应的输出频率即为上限频率f H 或下限频率f L。

f(kHz) Vo(V)

0.124 2.52

0.125 2.56

0.130 2.68

0.140 2.88

0.150 2.96

0.200 3.12

0.250 3.32

0.300 3.40

0.400 3.48

0.600 3.560.800 3.56

1.000 3.56

2.000

3.56

5.000 3.56

10.000 3.52

12.000 3.44

15.000 3.32

18.000 3.16

20.000 3.00

22.000 2.76

25.000 2.56

25.710 2.52 画出通频带的趋势图

调节电位器和函数信号发生器，当观察到有出现饱和与截止失真时，输入信号Vpp=370mV

当输入信号降至238mV时，观察到无明显失真，测得最大不失真输出电压Vo max=238mV 实测值I CQ(max）（mA）V imax（mV）V omax（V）Av

R L=∞ 4.93 26.0 3.76 144.6

六、观察静态工作点

RW1↓，ICQ↑，V0出现饱和失真，形状为“削顶”失真。

RW1↑，ICQ↓，V0出现截止失真，形状为“缩顶”失真。

ICQ正常，当加大输入信号时，Vo同时出现饱和与截止失真。

五、实验数据记录和处理（如上附图）

六、实验结果与分析

1. 静态工作点的调整与测量

在静态工作点时，实际测得的数据基本符合理论值。

误差分别为

(5.2-5.11)/5.2=1.7%

(0.7-0.62)/0.7=11.4%

(4.5-4.47)/4.5=0.7%

主要误差来源是由于V EQ略高于理论值，因计算理论值时候忽略了并联电容产生的影响。