实验一 单级放大电路参数测试及其应用

实验一 单级放大电路参数测试及其应用

一、实验目的

1.进一步练习使用常用电子仪器设备的使用方法及电子元器件的识别应用。 2.掌握测量放大器静态工作点、放大倍数Av、输入电阻R、输出电阻R。、通频带BW、最大输出幅度Uom的方法。

3.掌握放大器静态工作点调试及其对放大器性能的影响。 4.掌握本次实验放大电路的扩展应用。 二、实验仪器

1.示波器 2.信号发生器 3.万用表 三、预习要求

1.三极管及单管放大电路工作原理。 2.放大器静态工作点及动态测量方法。 四、实验原理

图1-1 分压式单管放大电路

图1.1为电阻分压式工作点稳定单管放大器实验电路图。它的偏置电路采用Rb2（Rw＋20K） 和Rb1 组成的分压电路，并在发射极中接有电阻Re、Rf ，以稳定放大器静态工作点。当在放大器的输入端加入输入信号Ui后，在放大器的输出端便可得到一个与Ui相位相反，幅值被放大了的输出信号Uo，从而实现了电压反相放大。

在图1.1电路中，当流过偏置电阻Rb1和Rb2的电流远大于三极管T的基极电流Ib时（一般5~10倍），静态工作点估算：

Ub≈（Rb2/Rb+Rb2）*Vcc Ie=（Ub-Ube）/Re≈Ic UCE=Vcc-Ic(Rc+Re)

电压放大倍数：

Au =－β*（Rc//RL）/[rbe+ (1+β)Rf] 输入电阻： Ri=Rb1//Rb12//[rbe+ (1+β)Rf] 输出电阻： RO≈RC

1.放大器静态工作点的测量和调试 1）静态工作点的测量

测量放大器静态工作点，应在输入信号Ui=0的情况下进行，即将放大器输入端短接，然后选用量程合适的直流毫安表和直流电压表分别测量晶体管的集电极电流Ic以及各电极对地的电位Ub、Uc和Ue。一般实验中，为了避免断开集电极，所以采用间接测量电压，然后算出Ic的方法。

例如，只要测出Ue，即可用Ic≈Ie=Ue/Re算出Ic（也可据Ic=（Vcc-Uc）/Rc，由Uc测定Ic），同时也能算出Ube =Ub-UE ，Uce=Uc-Ue。为了减少误差，提高测量精度，应选用内阻较高的直流电压表。 2）静态工作点的调试

测量放大器静态工作点是指对管子集电极电流Ic（或Uce）的调整与测试。 静态工作点是否合适，对放大器的性能和输出波形都有很大影响。如工作点偏高，放大器在加入交流信号以后易产生饱和失真，此时UO 的负半周将被削底，如图1.2（a）所示；如工作点偏低则易产生截止失真，即UO 的正半周将被削顶（而截止失真不如饱和失真明显），如图1.2（b）所示。所以在选定工作点以后还必须进行动态调试，即在放大器输入端加入一定的Ui，检查输出电压UO 的大小和波形是否满足要求。如不满足，则应调整静态工作点的位置。

(a) (b) 1.2 静态工作点对Uo波形失真的影响

改变电路参数Vcc、Rc、Rb（Rb1+Rp1）、Rb2都会引起静态工作点的变化。但通常都采用调节偏置电阻Rb的方法来改变静态工作点，如减少Rb，可使静态工作点提高。

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，如信号幅度小，即使工作点较高或较低也不一定会出现失真。所以确切的说，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心。

2.放大器的动态指标测试

放大器的动态指标包括电压放大倍数、输入电阻、输出电阻、最大不失真输出电压（动态范围）和通频带等。

1）电压放大倍数Au测量

调整放大器到合适的静态工作点，然后加入输入电压Ui，在输出电压Uo不失真的情况下，用交流毫伏表测出Ui和Uo的有效值Ui和Uo，则

Uo

Au=

Ui 2）输入电阻Ri的测量 为了测量放大器的输入电阻，在放大器正常工作的情况下，用交流毫伏表测

出Ui和Uo，则根据输入电阻的定义可得

Ui Ui Ui

Ri= = = Ii UR/R（Us-Ui）/Rs

(Rs为输入电路的外串联电阻。) 3）输出电阻Ro的测量

在放大器正常工作条件下，测出输出端不接负载RL 时的输出电压UO 和接入负载的输出电压UL ，根据 RL

UL= Uo

Ro-RL

即可求出Ro Uo Ro= (—— -1)RL UL

在测试中应注意，必需保持RL 接入前后输入信号的大小不变。 4）最大不失真输出电压Uopp的测量（最大动态范围） 如上所示，为了得到最大动态范围，应将静态工作点最好尽量调到靠近交流负载线的中心点上。为此在放大器正常工作情况下，逐步增大输入信号的幅度，并同时调节Rp1（改变静态工作点），用示波器观察Uo，当输出波形同时出现削底和削顶现象时,说明静态工作点已调到靠近交流负载线的中心点上。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，用示波器直接读出Uopp。

5）放大器频率特性的测量

放大器的频率特性是指放大器的电压放大倍数Av与输入信号频率f之间关系的曲线。单管阻容耦合放大电路的幅频特性曲线如图1.3所示，Avm为中频电压放大倍数，通常规定电压放大倍数随频率的变化下降到中频放大倍数的1/√2倍，即0.707Avm时所对应的频率分别称为下限频率fL 和上限频率fH ，则通频带fBW=fH-fL

放大器的幅频特性曲线就是测量输入不同频率信号时的电压放大倍数Au。为此，可采用前述测Au的方法，每改变一个信号频率，测量其相应的电压放大倍数。测量时应注意取点要恰当，在低频段与高频段应多测几点，在中频段可以少测几点。此外，在改变频率时，保持输入信号的幅度不变，且输出波形不失真。

AvAvm0.707AvmfBWfLfH

图1.3 幅频特性响应

五、实验内容及步骤。 1.连接线路

（1）按图1.1所示，连接电路（注意：接线前先测量+12V电源，关断电源后再连线）。

（2）接线完毕仔细检查，确定无误后接通电源。 2.静态工作点的测试 电路参考图所示1.1，用直流电压表测量三极管三个电极电位值，判断工作状态。 放大区 Vcc>VCE >>1V，接近电源的一半； 饱和区 VCE<0.7V； 截止区 VCE≈Vcc； 3.电压放大倍数的测试

（1）用信号发生器，产生正弦波， 频率1kHz，幅值10mV，接到放大器输入端Ui，用示波器双踪观察Ui和U。端波形、并比较相位。

（2）保持信号源频率不变，逐渐加大Ui信号幅度，观察U变化。

表1.1 实测 实测计算 估算 Ui（mV） Uo（V） Av Av （3）保持Ui=10mV不变，放大器接入负载RL ，测量有载输出电压UL，并将计算结填表1.2。

表1.2 给定参数 Rc 2.4K 2.4K 2.4K 2.4K RL 5.1K 2.4K 5.1K 2.4K 实测 Ui（mV） UL（V） 实测计算 Av 估算 Av 4.测放大器输入，输出电阻。 （1）输入电阻测量

利用在输入端串接的Rs=10K电阻，测量Us与Ui即可计算Ri。

Ui Ui

= i= Ii (Us-Ui)/Rs

（2）输出电阻测量

在输出端接入负载电阻RL，在放大器输出不失真时（接示波器监视），测量有负载和空载时的U。，即可计算Ro。将上述测量及计算机结果填入表1.4中。

r

表1.4 输入电阻Rs=10k 实测 Us(mV) Ui(mV) 测算 估算 Ri Ri 实测 Uo (RL开路) 测输出电阻 测算 估算 Ro(KΩ) Uo (RL= ) Ro(KΩ) 5. 放大电路通频带BW的测量。 保持输入信号幅值不变，改变信号频率，用示波器监视输出波形幅值变化，当调节频率使得输出波形幅值变化为初值的0.707倍时，对应的频率值则为截止频率。较小值为下限截止频率fL，较大值为fH上限截止频率,通频带BW=fH-fL。 记录数据。

6. 最大不失真输出幅度Uom测试。

调整RP使得UCE接近电源一半，保持输入信号频率不变，增大幅值，监视示波器输出波形，刚刚出现双向失真时对应的波形峰峰值则为待测值。记录数据。 六、实验报告

1.按实验报告书写规范和要求，将本次实验完成的内容（实验目的、对象、方法、过程步骤）和实验过程中出现的问题、现象及其解决方法写入实验报告，并简述本次实验得到的基本结论。

2.选择你在实验中感受最深的一个实验部分，写出较详细的报告。要求你能够使一个懂得电子电路原理但没有看过本实验指导书的人可以看懂你的实验报告，并相信你实验中得出的基本结论。 七、扩展应用（必做）

利用此放大电路结构和性能特点，设计一个光控电路，写出完整的设计方案。 提示：元器件可选光敏电阻、继电器、LED指示等。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/d90r.html