西工大模电实验报告-晶体管单级放大器

实验一晶体管共射极单管放大器

一、实验目的

1、掌握用multisim仿真软件分析单级放大器主要性能指标的方法。

2、掌握晶体管放大器静态工作点的调试和调整方法，观察静态工作点对放大器输出波形的影响。

3、测量放大器的放大倍数、输入电阻和输出电阻。

二、实验原理

实验电路如图2.1－1所示，采用基极固定分压式偏置电路。电路在接通直

流电源V

cc 而未加入信号（V

i

=0）时，三极管三个极电压和电流称为静态工作点，

即

图2.1－1 晶体管单级放大器

V BQ =R

2

V

CC

/(R

2

+R

3

+R

7

)

I CQ =I

EQ

=(V

BQ

-V

BEQ)

/R

4

I

BQ

=I

EQ

/β

V CEQ ＝V

CC

－I

CQ

（R

5

＋R

4

）

1、放大器静态工作点的选择和测量

放大器的基本任务是不失真的放大小信号。为了获得最大不失真输出电压，静态工作点应选在输出特性曲线上交流负载线的中点。若工作点选的太高，则容易引起饱和失真；而选的太低，又易引起截止失真。

静态工作点的测量是指在接通电源电压后放大器输入端不加信号时，测量晶

体管的集电极电流I

CQ 和管压降V

CEQ

。其中V

CEQ

可直接用万用表直流电压档测C-E

极间的电压既得，而I

CQ

的测量则有直接法和间接法两种：

（1）直接法：将万用表电流档串入集电极电路直接测量。此法精度高，但要断开集电极回路，比较麻烦。

（2）间接法：用万用表直流电压档先测出R

5上的压降，然后根据已知R

5

算出

I

CQ

，此法简单，在实验中常用，但其测量精度差。为了减小测量误差，应选用内阻较高的电压表。

当按照上述要求搭好电路，在输入端引入正弦信号，用示波器观察输出。静态工作点具体的调节步骤如下：

现象

出现截止失真出现饱和失真两种失真都出

现

无失真

动作减小R 增大R 减小输入信号加大输入信号

信号，两种失真都出现，减小输入信号，两种失真同时消失，可以认为此时的静态工作点正好处于交流负载线的中点，就是最佳的静态工作点。去掉输入信号，测量此时的V

CQ

,就得到了静态工作点。

2.电压放大倍数的测量

电压放大倍数是指放大器的输入电压Ui输出电压Uo之比

Au=Uo/Ui （2.1-5）

用示波器分别测出Uo和Ui，便可按式（2.1-5）求得放大倍数，电压放大倍数和负载Rl有关。

3.输入电阻和输出电阻的测量

（1）输入电阻Ri用电流电压法测得，电路如图2.1-3所示。在输入回路中串接电阻R=1kΩ，用示波器分别测出电阻两端电压Ui和Us，则可求得输入电阻Ri 为

Ri=Ui/Ri=Ui×R/（Us-Ui）（2.1-6）

图2.1-3

电阻R不宜过大，否则引入干扰；也不宜过小，否则误差太大。通常取和Ri同一数量级。

（2）输出电阻Ro可通过测量输出端开路时的输出电压Uo1，带上负载Rl后的

输出电压Uo2。

Ro=（Uo1/Uo2-1）×Rl （2.1-7）

三、实验内容

(一）计算机仿真部分

1.静态工作点的调整和测量

(1)如图所示,介入函数发生器和示波器,示波器A 通道接放大器输入信号,B 通道接放大器输出信号.按Run 键开始仿真.

（2）在输入端加入1kHz,幅度为20mV(峰-峰值)的正弦波,双击函数信号发生器设置信号为正弦波,频率1kHz,幅度为10mV .按A 或shift+A 调节电位器,使示波器所显示的输出波形达到最大不失真.如图所示.

(3)侧掉信号发生器,使输入信号电压i V =0,用万用表测量三极管三个极分别对地的电压E V ，B V ，

C

V ，

CEQ

V ，

EQ

I ，根据

E EQ

R V I =

EQ ,算出EQ

CQ I I =.

将测量值记录于表2.1-2中,并和估算值进行比较.

表2.1-2 静态工作点（仿真）

输入信号是1kHz ，幅度是20mVpp 正弦信号，利用实验原理中的公式（2.1-5）

理论估算值

实际测量值

B V

C

V

E V

CE V

C I

B V

C

V

E V

CE V

C I

分别计算输出端开路和Rl=2k Ω时的电压放大倍数，并用示波器双踪观察Uo 和Ui 的相位关系。

3.输入电阻和输出电阻的测量

（1）用示波器分别测出电阻两端的Us 和Ui ，用式（2.1-6）便可计算Ri 的大小。如图2.1-11所示。

图2.1-11

（2）根据测得的负载开路时的电压Uo1和接上2k Ω电阻时的输出电压Uo2，用式（2.1-7）可算出输出电阻Ro 。 理论估算 实际测量 参数 Ui Uo Au Ri Ro Ui Uo Au Ri Ro 负载开路 RL=2k Ω （二）实验室操作部分 1、静态工作点的调整和测量

（1）按照实验电路在面包板上连接好，布线要整齐、均匀，便于检查；镜检查无误接通12V 直流电源。

（2）在放大电路输入端加入1KHz 、幅度为20mV 的正弦信号，输出端接示波器，调节电位器，使示波器所显示的输出波形不失真，然后关掉信号发生器的电源，使输入电压V i =0，用万用表测量三极管三个极分别对地电压，V E ，V B ，V C ，V CEQ ，I CQ ,根据I=V/R 算出I=I 。记录测量值，并和估算值进行比较。 理论估算值 实际测量值 V B V C V E V CE I C V B V C V E

V CE I C

(1)打开信号发生器的电源，输入信号频率为1KHz 、幅度为20mV 的正弦信号，输出端开路时，用示波器分别测出V i ,V o ’的大小，然后根据式（2.1-5）算出电压放大倍数。