三极管共射放大电路实验

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设计方法。

2.掌握放大电路静态工作点的测量与调整方法。

3.学习放大电路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、交流毫伏表的使用。

二. 实验内容和原理

1. 静态工作点的调整和测量

2. 测量电压放大倍数

3. 测量最大不失真输出电压

4. 测量输入电阻和输出电阻

5. 测量上限频率和下限频率

6. 研究静态工作点对输出波形的影响

放大器最佳静态工作点：

要使放大器不失真地放大，必须选择合适的静态工作点。

初选静态工作点时，可以选取直流负载线的中点，即 VCE ＝1/2×VC 或 IC ＝1/2×ICS

(ICS 为集电极饱和电流，ICS ≈VCC/Rc) 这样便可获得较大输出动态范围。当放大器输出端接有负载R L 时，因交流负载线比直流负载线要陡，所以放大器动态范围要变小，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，一般用调节偏置电阻的方法来调整静态工作点。

实验名称： 三极管共射极放大电路 姓名： 学号： 三. 主要仪器设备

示波器、信号发生器、晶体管毫伏表 共射电路实验板

四.操作方法和实验步骤

1. 静态工作点的调整和测量

P.2

准备工作：

(1) 对照电路原理图，仔细检查电路的完整性和焊接质量。

(2) 开启直流稳压电源，将直流稳压电源的输出调整到12V ，并用万用表检测输出电压。确认后，先关闭直流稳压电源。

(3) 将电路板的工作电源端与12V 直流稳压电源接通。然后，开启直流稳压电源。此时，放大电路、处于工作状态。

静态工作点的调整：

调节电位器，使Q 点满足要求(I CQ ＝1.5mA)。

·直接测电流不方便，一般采用电压测量法来换算电流。

·测电压时，要充分考虑到万用表直流电压档内阻对被测电路的影响 。因此应通过测电阻R c 两端的压降V Rc ，然后计算出I CQ 。

·若测出V CEQ ＜0.5V ，则说明三极管已饱和；若V CEQ ≈+V CC ，则说明三极管已截止。若V BEQ >2V ，则说明三极管已被击穿。

静态工作点的实验数据记录

注(1)估算时取电流放大倍数=100。(2)理论值可能通过模型估算，也可以采用仿真结果。

2. 测量电压放大倍数( R L =∞、R L =2 k Ω) (1) 保持放大电路的静态工作点不变 (2) 从信号发生器输出1kHz 的正弦波，作为放大电路的输入(V i=10mV 有效值） 。 (3) 用示波器监视输出波形，波形正确后再用交流毫伏表测出有效值。

3. 测量最大不失真输出电压( R L=∞、R L=2 k Ω) (1) 静态工作点不变，用示波器监视输出波形。 (2) 逐渐增大输入信号幅度，直至输出刚出现失真。

(3) 测量时通常以饱和失真为准(当Q 点

位于中间时)。

(4) 交流毫伏表测出有效值。

实验名称： 三极管共射极放大电路 姓名： 学号：

4. 测量输入电阻和输出电阻

(1) 测量输入电阻R i

实验原理：放大电路的输入电阻可用电阻分压法来测量，图中R 为已知阻值的外接电阻，分别测出V s 和V i ，则

R

V V V R V V V I V R i

i s i

i i i -=

-=

=/)

(P.3

实验步骤：

(1) 输入正弦波 。

(2) 用示波器监视输出波形，要求不失真。 (3) 用交流毫伏表测出V s 和V i ，计算得到R i 。

(2) 测量输出电阻R o 。

实验原理： 放大电路的输出电阻可用增益改变法来测量，分别测出负载开路时的输出电压V o'和带上负载R L 后的输出电压V o ，则

实验步骤：

(1) 输入正弦波。

(2) 用示波器监视输出波形，要求不失真。 (3) 断开负载，毫伏表测出V o' 。 (4) 接上负载，毫伏表测出V o 。

5. 测量上限频率和下限频率 ( R L=∞、R L=2 k Ω)

实验原理：

实验名称： 三极管共射极放大电路

姓名： 学号：

实验步骤：

(1) 静态工作点不变，用示波器监视输出波形。 (2) 从信号发生器输出1kHz 的正弦波。

(3) 调节输入信号幅度，用交流毫伏表测出，使输出V o =1V 。

(4) 保持输入信号幅度不变，降低信号频率，输出幅度下降至0.707V o 时得到下限频率f L 。 (5) 保持输入信号幅度不变，增大信号频率，输出幅度下降至0.707 V o 时得到上限频率f H 。

'

o L

o L

o V R R R V +=L

o o o R V V R ???

? ??-=1

'

6. 研究静态工作点对输出波形的影响( R L=∞)

静态工作点对输出电压波形的影响：

（1）I CQ ↑，vo 出现饱和失真，形状为“削顶”失真。

（2）I CQ ↓，vo 出现截止失真，形状为“缩顶”失真。

（3）I CQ 正常，当加大输入信号时， v o 同时出现饱和与截止失真。

（1） （2） （3） 实验步骤：

1、观察静态电流偏大时出现饱和失真

(1) 输入1kHz 的正弦信号，用示波器监视输出电压。

(2) 调节电位器(R w1减小或 R w2增大) ，使静态电流I CQ 增大到足够大(如2.0mA) ，测量并记录集电极静态电流。

(3) 逐渐增大输入信号，使输出波形出现明显的失真。记录此时的示波器波形，及最大不失真输出电压幅度。

2、观察静态电流偏小时出现截止失真

(1) 减小输入信号，使输出波形回到正常的放大状态（无失真）。

(2)调节电位器(R w1增大或 R w2减小)，使静态电流I CQ 下降到足够小(如1.0mA) ， 测量并记录集电极静态电流。

(3) 逐渐增大输入信号，使输出波形出现明显的失真。记录此时的示波器波形，及最大不失真输出电压幅度。

根据上述两种情况下所观察到的波形，说明集电极偏置电流的大小对放大电路输出失真的影响。

实验注意事项

1. 在做最后一个实验之前，应一直保持静态工作点不变。如果不小心调了电位器，则应重新进行静态调试，然后再继续完成各个实验。

2. 在用交流毫伏表测量幅度时，应用示波器监视输出波形，以保证输出正弦波。

实验名称： 三极管共射极放大电路 姓名： 学号：

五、实验数据记录和处理

实验1：静态工作点的实验数据记录：

P.5

误差分析：表格中的理论值由仿真结果得出，由于实际电路中，三极管V BEQ 和理论值有所误差，而电阻等元件的标称值与实际值也不尽相等，因此实测值与理论值存在一定的误差。

实验2：测量电压放大倍数( R L =∞、R L =2 k Ω) 实验3：测量最大不失真输出电压( R L =∞、R L =2 k Ω)

因此需将实验测得的最大不失真输出电压转换为峰值，以便比较。

误差分析：1、实际电路中，由于连接示波器、毫伏表、信号发生器的夹子存在很大的不稳定因素，

稍微动一下就会对波形产生较大影响，因此可能在实验中会产生较大的误差。

2、在用示波器观察输出电压的波形时，缩顶与削顶现象，及最大不失真电压的出现，会

由于视差原因而有所不准。 3、在计算理论值时，三极管放大倍数取100倍，r be 取100Ω，而这个值并不一定是三极

管的实际值，所以理论值也存在一定范围内的浮动。

实验4：测量输入电阻和输出电阻

R=5.1k Ω Ri=Vi/(Vs-Vi)R=3.83k Ω R L =2k Ω =3.35k Ω

实验5：测量上限频率和下限频率 ( R L =∞、R L =2 k Ω)

f L =158.5KHz

f H =31Hz

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实验6：研究静态工作点对输出波形的影响( R L =∞)

L o

o o R

V V

R ???

? ??-=1'

P.6

集电极偏置电流的大小对放大电路输出失真的影响：

由理论分析与实验结果可知，I CQ偏大会导致vo出现饱和失真，形状为“削顶”失真；偏小会导致截止失真，形状为“缩顶”失真。I CQ正常，当加大输入信号时，vo同时出现饱和与截止失真。

六、思考与讨论

1、在测试放大电路的输出电压幅度、输入电阻、输出电阻时，能否用示波器来测电压幅度？为什么选

择交流毫伏表？

答：可以用示波器来测量，但是误差较大，不宜使用。由于仪器调试、频率、接触不良等原因，示波器产生的波形可能是不稳定的，不方便读数。且示波器显示的是峰值，不是有效值，读出后

需除以根号2。相比之下，交流毫伏表测得的是有效值，且精度较高，所以选择交流毫伏表。

2、既然交流毫伏表的精度高，为什么测静态工作点选择万用表，而不是毫伏表？

答：交流毫伏表测交流电压，静态工作点为直流电压，所以用万用表测。

3、静态工作电流I CQ为什么需通过测量V C或V Re间接得到？

答：由于I CQ很小，因此万用表直流电压档内阻会对电路产生较大影响，导致误差。而电压较大，因此通过测量V C间接测I CQ。

4、万用表内阻对电压测量有什么影响？如何测量V B EQ和V C EQ？

答：万用表内阻如果不够大，会干扰电路的静态工作点。

测量时V B EQ和V C EQ，分别用万用表测出V BQ、V CQ、V EQ，V B EQ=V BQ-V EQ，V C EQ =V CQ-V EQ。

5、在测量输入电阻时，为什么不能直接测R s两端的压降？

答：因为Rs两端没有电路的公共接地点，若用一端接地的毫伏表测量，会干扰信号，以致造成测量误差。

6、在测试A v、R i和R o时，怎样选择输入信号的大小和频率？

答：从信号发生器输出1kHz的正弦波，使V i=10mV有效值。

7、在测上限和下限频率时，又如何选择输入信号的大小？为什么使输出电压为1V？

答：调节输入信号大小使输出电压为1V，由于Av随输入信号频率变化下降到0.707Avm时所对应

P.7 的频率定义为上下限频率，即输出电压1V随频率下降到0.707V，选择1V比较方便观察毫伏

表读数。

实验名称：三极管共射极放大电路姓名：学号：

8、截止失真和饱和失真在形状上有什么区别？

答：截止失真是缩顶，饱和失真是削顶。

9、静态工作点在什么情况下，分别出现截止失真和饱和失真？

答：静态工作点偏高，出现饱和失真。偏低出现截止失真。

七、心得与体会

通过这次实验，我对三极管共射放大电路有了更直观的了解，清楚了理论学习中的一些误区，也学到了一些新的测量方法及注意事项，比如用毫伏表测量电压时，若两端点有一端没有接地，就要换间接测量的方式，以免测量误差较大。计算理论值时，并不局限于不甚准确的用默认值来计算，更可以用仿真进行更为精确的计算。而且我了解到预习实验对做实验的重要性，如果实验前没有对整个实验过程有所了解的话，实验想必不会很顺利。