电子电路实验二 实验报告

实验二单管放大电路

实验报告

一、实验数据处理

1.工作点的调整

2.工作点对放大电路的动态特性的影响

分别在ICQ＝1.0mA，2.0mA情况下，测量放大电路的动态特性（输入信号vi是幅度为5mV,

得到幅频特性曲线如下图：

ICQ=2.0mA

（注：电压增益均取绝对值，方便画图）

3.负反馈电阻对动态特性的影响

改接CE与RE2并联,测量此时放大电路在ICQ＝1.0mA下的动态特性（输入信号及测试内容同上）,与上面测试结果相比较,总结负反馈电阻对电路动态特性的影响。

得到幅频特性曲线如下图：

可以发现，负反馈电阻电路的幅频曲线曲线与任务2中得到的曲线形状有差异，但是与仿真得到的曲线图相近，应该不是测量误差导致的。

二、测量方法总结

1.工作点调节的原理与方法

实际上，静态工作点Q可以通过调节静态电流I CQ来设置，因为根据电路结构与KVL，可知

I BQ=1

β

I CQ

V CEQ≈V CC−(R C+R E1+R E2)I CQ

故当I CQ确定后，I BQ与V CEQ也成了确定的值，即工作点Q被确定。

搭好线路后，调节变阻器的阻值，同时用万用表红表笔接触晶体管的C极，黑表笔接地，则I C=V/R C。若R C两端的电压值相等，原因可能是面包板上电阻或晶体管的引脚没有接进电路中，此时应检查电路的连接情况。若R C两端的电位有可观的差值，则可用万用表测一测各电阻（除负载电阻）两端的电压，检查电阻是否有短路的情况，若发现某电阻短路，则应更换此电阻再设置静态工作点。排除开路和短路的问题后，即可得到合适的静态工作点。

另外，若后续的测量中仍出现工作点不合适的问题，可参考思考题1中的做法，即当输入信号幅度增大时，让输出电压波形同时出现饱和失真与截止失真。

2.工作点对放大电路动态特性的影响

电压增益、输入电阻与输出电阻的计算公式如下：

A v=V o

V i

=−

β(R C//R L)

r be

R i=R B1//R B2//r be

R o≈R C

当I CQ减小时，由V CEQ公式可知V CEQ增大，则工作点降低；当I CQ增大时，V CEQ减小，则工作点升高。工作点越高，I CQ越大，则r be越小，故放大电路的电压增益越大，输入电阻越小，而输出电阻应基本不变。另外，若静态工作点设置不合适，则后续测量中得到的波形可能会严重失真。如果V CEQ过大，波形会发生截止失真（顶部失真）；如果V CEQ过小，波形会发生饱和失真（底部失真）。

误差原因分析：

（1）外界条件的微小变化（温度、湿度等）影响了电路的特性，产生了一定的误差；（2）输入输出电阻的测量方法进行了近似（频率较低时忽略电抗元件的作用），也产生了一定的误差；

（3）交流小信号的输入使测量的误差较大，同时噪声的影响难以完全消除；

（4）用示波器的自动测量时，信号波动会产生测量误差；手动测量时，误差主要源于各人的测量位置与读数方法的差异。

3.射极负反馈电阻对放大电路动态特性的影响

若在电路中采用发射极负反馈电阻的接法（即将C E并联到R E2上），会使电压增益大大减小，同时输入电阻会大幅度增加，而输出电阻近似不变。

4. 放大电路主要性能指标的测试方法

（1）输入、输出电阻的测量

在频率比较低的时候，可不考虑电抗元件的作用，故可用输入电阻代替输入阻抗。在被测的输入回路中串联一个已知电阻R1，分别测量电阻R1两端对地的电压V i与V’i，则输入电阻为：

R i=|

V i

V′i−V i

|R1

若求得的R i阻值与R1相近，则取求得的值；否则，将R1换为阻值更接近求得的R i的电阻，再次测量直到求得的R i阻值与R1相近。

类似地，可用输出电阻代替输出阻抗。

要测输出电阻R o，先测量电路的开路输出电压V o，然后接入合适的负载电阻R L，测量输出电压V oL，则输出电阻

Ro=(V o

V oL

−1)R L

同样地，若求得的R o阻值与R L相近，则取求得的值；否则，将R L换为阻值更接近求得的R o 的电阻，再次测量直到求得的R o阻值与R L相近。

（2）增益、幅频特性的测量

电压增益A v定义为输出电压V o与输入电压V i的比值，分别测量输入电压和输出电压的大小即可计算出电压增益。

由于所测电路频带较宽，可选10kHz以下，1kHz以上的某频率测量输出电压有效值的最大值A Vm。计算得到A Vm/√2，逐渐减小输入信号的频率，使得输出电压有效值约为A Vm/√2，记录此时的频率f L；逐渐增大输入信号的频率，使得输出电压有效值约为A Vm/√2，记录此时的频率f H。至此已得到频带的宽度，要得到幅频特性曲线，须在频率f L、f H附近多测几个点，以及在转折处多测几个点，而在输出电压有效值基本不变的范围测一两个点，就能得到较好的幅频特性曲线。

另外，由于输入电压的幅值较小，使用示波器同时测量输入电压与输出电压时，要用好示波器探头。比如，输入电压较小，就应该使用通道1的探头，选用“×1”档，输出电压较大，就选用通道2的探头（此探头只有“×10”档，即十倍衰减）。

幅频特性曲线之所以呈现两端衰减的形状，是因为频率较低时，耦合电容不能再视为短路，它们的作用使得电压增益的绝对值减小；频率较高时，二极管的集电结电容、发射结电容和导线之间的杂散电容等开始起作用，使得电压增益的绝对值减小。

三、思考题

1.若将图

2.1所示放大电路的直流工作点调至最佳状态（即当输入信号幅度增大时，

输出波形同时出现饱和与截止失真），列表说明此时若R C、R L各参量单独变化（增大或

减少）对输出信号动态范围有何影响？如果输入信号幅度增大时，上述各种情况下输出

信号波形首先将产生什么性质的失真？

答：为了使最大不失真电压尽可能大，应将Q点设置在放大区内负载线的中点，即其横坐标值为V CC+U CES

2

的位置。

其中，V om1、V om2表示不失真的电压范围（取较小者），V om1=V CEQ-V CES，V om2=I CQ*R C（交流时要并上R L）。当直流工作点已调至最佳状态时，两者相等。所以，当V om1不变而V om2增大时，由于较小者的值不变，电路的动态范围也不变。

2.能否用数字万用表测量图2.1所示放大电路的增益及幅频特性，为什么？

答：不可以，因为数字万用表不能准确测量交流小信号电压，且其交流电压档的频率上限较低，当输入信号频率较高时，用万用表测量会有较大的误差。

3.测量放大电路输入电阻时，若串联电阻的阻值比其输入电阻的大得多或小得多，

对测量结果会有什么影响？请对测试误差进行分析。

答：输入电阻的计算公式如下：

R i=|

V i

V′i−V i

|R1

当串联电阻阻值与输入电阻相近时，V i约为V’i的二分之一，这样误差就会比较小；若串联电阻阻值相比输入电阻大很多，则V i与V’i的差值就会比较小，这使得Ri/R1较大，则测量的误差就会很大；若串联电阻阻值相比输入电阻小很多，则V i的值就会很小，这会使测量产生较大的误差。