讨论静态工作点的测试方法
模电实验(附答案)
实验一 晶体管共射极单管放大器一、实验目的1．学会放大器静态工作点的调式方法和测量方法。
2．掌握放大器电压放大倍数的测试方法及放大器参数对放大倍数的影响。
3．熟悉常用电子仪器及模拟电路实验设备的使用。
二、实验原理图2—1为电阻分压式工作点稳定单管放大器实验电路图。
偏置电阻R B1、R B2组成分压电路，并在发射极中接有电阻R E ，以稳定放大器的静态工作点。
当在放大器的输入端加入输入信号后，在放大器的输出端便可得到一个与输入信号相位相反、幅值被放大了的输出信号，从而实现了电压放大。
三、实验设备1、 信号发生器2、 双踪示波器3、 交流毫伏表4、 模拟电路实验箱5、 万用表四、实验内容1．测量静态工作点实验电路如图1所示，它的静态工作点估算方法为：U B ≈211B B CCB R R U R +⨯图1 共射极单管放大器实验电路图I E ＝EBEB R U U -≈Ic U CE = U CC －I C （R C ＋R E ）实验中测量放大器的静态工作点，应在输入信号为零的情况下进行。
1）没通电前，将放大器输入端与地端短接，接好电源线（注意12V 电源位置）。
2）检查接线无误后，接通电源。
3）用万用表的直流10V 挡测量U E = 2V 左右，如果偏差太大可调节静态工作点（电位器RP ）。
然后测量U B 、U C ，记入表1中。
表1测 量 值计 算 值U B （V ） U E （V ） U C （V ） R B2（K Ω） U BE （V ） U CE （V ） I C （mA ） 2.627.2600.65.22B2所有测量结果记入表2—1中。
5）根据实验结果可用：I C ≈I E ＝EER U 或I C ＝C C CC R U U -U BE ＝U B －U EU CE ＝U C －U E计算出放大器的静态工作点。
2．测量电压放大倍数各仪器与放大器之间的连接图关掉电源，各电子仪器可按上图连接，为防止干扰，各仪器的公共端必须连在一起后接在公共接地端上。
共射极基本放大电路的近似估算法求静态工作点
共射极基本放大电路的近似估算法求静态工作点共射极基本放大电路的近似估算法求静态工作点已知电路各元器件的参数，利用公式通过近似计算来分析放大器性能的方法称为近似估算法。
当放大器输入交流信号后，放大器中同时存在着直流分量和交流分量两种成分。
由于放大器中通常都存在电抗性元件，所以直流分量和交流分量的通路是不一样的。
在进行电路分析和计算时注意把两种不同分量作用下的通路区别开来，这样将使电路的分析更方便。
1）静态工作点 由于静态只研究直流，为分析方便起见，可根据直流通路进行分析。
所谓直流通路是指直流信号流通的路径。
因电容具有隔直作用，所以在画直流通路时，把电容看作断路，图7-1-13b 为图7-1-13a 的直流通路。
由直流通路可推导出有关近似估算静态工作点的公式，见表7-1-6所示。
表7-1-6 近似估算静态工作点 静态工作点 说 明 基极偏置电流RV RU VIBCCBBEQCCBQ≈-=晶体管U BEQ 很小（硅管为0.7V ，锗管为0.3V ），与V CC 相比可忽略不计。
静态集电极电流 IIBQCQβ≈根据晶体管的电流放大原理 静态集电极电压R I V UC CQ CC CEQ-=根据回路电压定律(a) (b)图7-1-13（a)共射极基本放大电路 （b)直流通路基本共射极放大电路电路分析3.2.1 基本共射放大电路1. 放大电路概念：基本放大电路一般是指由一个三极管与相应元件组成的三种基本组态放大电路。
a.放大电路主要用于放大微弱信号，输出电压或电流在幅度上得到了放大，输出信号的能量得到了加强。
b.输出信号的能量实际上是由直流电源提供的，经过三极管的控制，使之转换成信号能量，提供给负载。
2. 电路组成:(1)三极管T;(2)VCC：为JC提供反偏电压，一般几~ 几十伏;(3)RC：将IC的变化转换为Vo的变化，一般几K~几十K。
VCE=VCC-ICRC RC ，VCC 同属集电极回路。
(4)VBB：为发射结提供正偏。
静态工作点调整方法
静态工作点调整方法静态工作点是指一个电路或元件在没有外界输入信号时的工作状态。
在实际应用中，由于环境的变化以及元件的老化等原因，静态工作点可能会发生偏移，导致电路的性能下降。
因此，需要采取一些方法来调整静态工作点，以确保电路的正常工作。
常见的静态工作点调整方法有以下几种：1. 理论计算调整法：这种方法是通过理论分析和计算来确定合适的电路参数值，以调整静态工作点。
例如，对于电路中的二极管，可以通过计算电压和电流的关系来确定合适的电压源和电阻值，从而调整静态工作点。
2. 试验调整法：这种方法是通过实验来确定合适的电路参数值，以调整静态工作点。
通常需要借助仪器设备，如示波器、信号源等来观察和测量电路的工作状态。
通过调整电路参数，观察和分析电压和电流波形的变化，以确定合适的工作点。
3. 负反馈调整法：负反馈是一种常用的电路调整方法，可以通过在电路中引入负反馈来调整静态工作点。
通过选择适当的反馈电阻、反馈电压等参数，可以改变电路的增益和频率响应，从而达到调整静态工作点的目的。
4. 温度校正法：温度是影响电路性能的重要因素，特别是对于半导体器件来说。
当温度变化时，电路的参数值可能会发生变化，从而导致静态工作点的偏移。
因此，可以通过测量和校正温度对静态工作点进行调整。
5. 自动调整法：自动调整是一种基于反馈控制的方法，可以实时监测和调整电路的静态工作点。
通过使用传感器、控制电路等设备，可以实时测量电路的状态，并根据预设的目标值进行调整，以维持静态工作点的稳定。
总之，静态工作点的调整是保证电路正常工作的关键。
不同的方法适用于不同的情况和要求，可以采取单一或多种方法相结合的方式来进行调整。
在实际应用中，需要综合考虑电路的参数、环境条件、设备可用性等因素，选择合适的调整方法，并进行实验验证和优化。
三极管检测方法
三极管检测方法三极管是一种常用的电子元件，广泛应用于电子电路中。
它具有放大、开关和稳压等特性，被称为电子领域的"万能元件"。
而三极管检测方法就是用来判断三极管性能的一种技术手段。
下面我们来详细介绍一下三极管检测的方法。
我们需要了解一下三极管的基本结构和工作原理。
三极管由三个区域组成，分别为基区、发射区和集电区。
当输入信号加在基极上时，三极管就会工作起来。
它的工作可以分为三种模式：放大模式、截止模式和饱和模式。
在放大模式下，三极管可以对输入信号进行放大，起到信号放大的作用。
在截止模式下，三极管不对输入信号进行放大，输出电流几乎为零。
在饱和模式下，三极管的输出电流达到最大值，不再随输入信号的变化而变化。
针对不同的检测需求，可以采用以下几种方法对三极管进行检测。
第一种方法是静态检测法。
这种方法主要通过测量三极管的静态工作点来判断其工作状态。
静态工作点可以通过测量三极管的电流和电压来确定。
一般来说，通过在基极、发射极和集电极之间分别接入电阻，然后测量这些电阻两端的电压，再结合一些计算公式，就可以获得静态工作点的相关参数。
通过对比这些参数与标准值的差异，可以判断三极管是否正常工作。
第二种方法是动态检测法。
这种方法主要通过对三极管输入和输出信号的波形进行观察和分析来判断其工作状态。
一般来说，可以通过示波器来观察信号波形。
在放大模式下，输入信号经过三极管放大后，输出信号会有明显的变化。
通过观察输入和输出信号的波形，可以判断三极管是否处于放大模式。
第三种方法是参数检测法。
这种方法主要通过测量三极管的一些参数来判断其工作状态。
常用的参数包括电流放大倍数、最大集电极电流和最大功耗等。
通过测量这些参数的数值，可以判断三极管是否正常工作。
例如，如果电流放大倍数明显低于标准值，就说明三极管可能存在故障。
除了以上几种常用的检测方法外，还有一些其他的方法，如热测法、噪声测试法、频率响应测试法等。
这些方法主要适用于特定的检测需求和特殊的工作环境。
稳定静态工作点和三种放大电路
若 (1)Re rb， e A 则 uR RL e'
三、稳定静态工作点的方法
• 引入直流负反馈 • 温度补偿：利用对温度敏
感的元件，在温度变化时 直接影响输入回路。 • 例如，Rb1或Rb2采用热敏 电阻。 它们的温度系数？
T (℃ ) ICU EU B E IB IC R b 1 U B
哪种场效应管能够采用这种电路形式设置Q点？
3. 分压式偏置电路
即典型的Q点稳定电路
UGQ
UAQ
Rg1 Rg1Rg2
VDD
USQ IDQRs
IDQIDO(UUGGSS(Qt h)1)2
U DS V Q D D ID(Q R dR s)
为什么加Rg3?其数值应大些小些？
哪种场效应管能够采用这种电路形式设置Q点？
静态工作点的稳定
一、温度对静态工作点的影响 二、静态工作点稳定的典型电路 三、稳定静态工作点的方法
一、温度对静态工作点的影响
T（ ℃ ）→β↑→ICQ↑ →Q’
Q’
ICEO↑
若UBEQ不变IBQ↑
若温度升高时要Q’回到Q， 则只有减小IBQ
所谓Q点稳定，是指ICQ和UCEQ在温度变化时基本不变， 这是靠IBQ的变化得来的。
输出特性
iD f (uDS)UGS常量
预夹断轨迹，uGD＝UGS（off）
IDSS
g-s电压控
可
制d-s的等 效电阻
ΔiD
变 电 阻
恒 流
区
区
低频跨导：
夹断区（截止区）
iD几乎仅决 定于uGS
击 穿 区
夹断电压
gm
iD uGS
UDS常量
放大电路的分析方法_OK
ICQ
iC 2
1
Q
Q’’
IB = 4 0 µA
直流负载线 20
0
0
2 t
电压放大倍数: 0
Au
ΔvO Δv
ΔvCE Δv
2
I
BE t
4. 5
VCvE6CQE
7. 5
9
0
12 vCE/V vCE/V
11
《模拟电子技术》
【例】用图解法求图示电路电压放大倍数。
RL = 3 k 。
解： 求 RL 确定交流负载线
1/RL 直线，该直线即为
O
VCEQ
交流负载线。 vCE /V
ICQRL
8
3) 动态工作情况图解分析
《模拟电子技术》
（1) 据vi的波形在输入特性曲线图上画vBE、iB的波形
iB
iB / µA
60
3条负载线
Q’
的方程？
Q
IBQ
40
iB
20
Q’’
0
2 t 0
0
0.68 0.7 0.72 vBE
VCC vBE/V
IC IB
2）求rbe
rbe
200
(1
)
26(mV ) IEQ (mA )
《模拟电子技术》
VCC
Rc
Rb
+
vs _
RL
VBB
VCC Rc IL
Rb IB
+IC
+
V_CE
VBE _
RL
VBB
34
3）画交流通路
Rb + vs _ VBB
4）放大电路的小信号模型
晶体管共射极单管放大电路实验报告
广州大学学生实验报告
图1
在右图电路中，当流过基极偏置电阻的电流远大于晶体管的基极电流时（一般5～10倍），则它
(a) (b)
图2.静态工作点对u O波形失真的影响
R C、R B（R B1、R B2）都会引起静态工作点的变化，如图
的方法来改变静态工作点，如减小R B2，则可使静态工作点提高等。
图3. 电路参数对静态工作点的影响
最后还要说明的是，上面所说的工作点“偏高”或“偏低”不是绝对的，应该是相对信号的幅度而言，如输入信号幅度很小，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。
如需满足较大信号幅度的要求，静态工作点最好尽量靠近交流负载线的中点。
图4 输入、输出电阻测量电路
测量时应注意下列几点:
两端没有电路公共接地点，所以测量R两端电压 U R时必须分别测出
U R值。
的值不宜取得过大或过小，以免产生较大的测量误差，通常取R与
应将静态工作点调在交流负载线的中点。
为此在放大器
，用示波器观察
）时，说明静态工作点已调在交流负载线的中点。
然后反复调整输入信号，使波形输出幅度最大，且无明显失真时，用交流毫伏表测出U O（有
理论值中,；而在实际放大倍数中，序号。
晶体管单级放大器实验报告
晶体管单级放大器一. 试验目的（1） 掌握Multisium11.0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测试和调整方法，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. 试验原理及电路V BQ =R B2V CC /(R B1+R B2) I CQ =I EQ =(V BQ -V BEQ )/R EI BQ =I CQ /β;V CEQ =V CC -I CQ (R C+R E )1. 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信号。
为了获得最大输出电压，静态工作点应选在输出特性曲线交流负载线的中点。
若工作点选的太高会饱和失真；选的太低会截止失真。
静态工作点的测量是指接通电源电压后放大器不加信号，测量晶体管集电极电流I CQ 和管压降V CEQ 。
本试验中，静态工作点的调整就是用示波器观察输出波形，让信号达到最大限度的不失真。
当搭接好电路，在输入端引入正弦信号，用示波器输出。
静态工作点具体调整步骤如下：根据示波器观察到的现象，做出不同的调整，反复进行。
当加大输入信号，两种失真同时出现，减小输入信号，两种失真同时消失，可以认为此时静态工作点正好处于交流负载线的中点，这就是静态工作点。
去点信号源，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输出电压V 0与输入电压V i 之比 A v =V 0/V i3、输入电阻和输出电阻的测量（1）输入电阻。
放大电路的输入电阻Ri 可用电流电压法测量求得，测试电路如图 2.1-3（a ）所示。
在输入回路中串接一外接电阻R=1K Ω，用示波器分别测出电阻两端的电压Vs 和Vi ，则可求得放大电路的输入电阻Ri 为具有最大动态范围的静态工作点图 晶体管单级放大器电阻R 值不宜取得过大，否则会引入干扰；但也不能取得过小，否则测量误差比较大。
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讨论静态工作点的测试方法
静态工作点（Static Operating Point，SOP）是指电路在空载时对应的电压和电流值。
在电路设计和测试过程中，静态工作点是至关重要的一个参数，它决定了电路在工作时的稳定性和可靠性。
因此，准确地测试静态工作点是电路测试的重要任务之一。
静态工作点测试方法主要包括两种：基于仿真工具的测试和基于实验的测试。
一、基于仿真工具的测试
1. SPICE仿真
当今电路设计工作大多采用计算机辅助仿真技术（Computer Aided Design，CAD）进行，尤其是针对复杂的多功能集成电路（Integrated Circuit，IC）设计。
SPICE（Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis）是一种电路仿真程序，它是EDA工具中最广泛使用的仿真软件之一。
SPICE仿真可以帮助电路设计师在计算机上模拟电路行为，以快速分析和验证电路性能，确定电路的工作状态。
针对电路的SPICE仿真需要先确定电路的网络拓扑结构和元器件参数，包括电容、电感、电阻等等，然后根据这些参数建立电路模型。
完成电路模型后，就可以输入测试信号进行仿真测试。
通过仿真测试可以得到电路在不同测试条件下的
响应情况，如输出波形、电流、电压等相关参数，可以有效地判断电路静态工作点。
2. Multisim仿真
Multisim是美国National Instruments公司推出的一个专业电路仿真软件，既用于学习和研究电子技术，也可以用于电路实际设计和仿真。
Multisim软件是一个功能强大、界面友好的电路仿真平台，可以用来模拟各种电路和系统，比如模拟整个电源、控制电路、运放电路、模拟信号产生和放大、模拟数字电路等。
在Multisim中，用户可以根据需要选择电子元件，将它们拖放到电路图纸中，并进行连线和选项设置等，还能够进行不同测试条件下的仿真测试，检测电路的各项性能参数。
二、基于实验的测试
1. 示波器法
在电气测量中，示波器是一种非常基础的测量仪器，可以用来探测电路中的信号和波形。
示波器法就是通过使用示波器来测试电路的静态工作点。
示波器法需要将被测电路断电，通过红黑表夹在被测电路的输出节点和地线上，然后将示波器探头与表夹相连，就可以读取到当前电路的输出电压和电流等信号波形。
通过示波器法，可以检测电路输出的波形和频率以及保持在稳定的电压和电流值，从而判断电路的静态工作点是否正常。
2. 万用表法
万用表是电子行业中常用的一种测量仪器，可以测量电压、电流、电阻、电容和功率等参数，适用于各种电路的测试。
万用表法就是通过使用万能表来测试电路的静态工作点。
万用表法需要将被测电路断电，通过红黑表夹分别夹在被测电路的输出节点和地线上，然后将万用表的探针与红黑表夹相连，设置表头的测量模式为电压或电流模式，就可以测量到当前电路的输出电压和电流等参数。
通过万用表法，可以进行精准地测量电路的各项性能参数，比如输出电压、输出电流、漏电流等，并判断电路的静态工作点是否符合要求。
总结
综上所述，电路的静态工作点测试方法有基于仿真工具的测试和基于实验的测试，其中SPICE仿真和Multisim仿真是当下电子设计中较常用的验证电路静态工作点的方法。
在基于实验的测试中，示波器法和万用表法是两种最常见的方法来验证测试电路的静态工作点。
这些方法可以有效地验证电路的静态工作点，帮助设
计工程师找到电路中的问题和解决方案，提高电路的稳定性和可靠性，从而更好地满足电路应用的需求。