晶体管低频电压放大电路

晶体管低频电压放大电路

一、实验目的：
1． 加深理解放大电路的工作原理；
2． 掌握放大电路静态工作点的调整和测量方法；
3．学会测量电压放大倍数，输入电阻、输出电阻；
二、实验所用仪器设备及用具
1、双踪示波器
2、低频信号发生器
3、交流毫伏表
4、双路直流稳压电源
5、失真度测试仪
6、万用电表
7、电烙铁等
二、 实验电路及基本原理
电路参数取值如下：
RP=100K  RB=10K   =10K
 = =2 k  C1=C2=10µF
RE1=200  CE =100 µF T采用S9013
 =12V
晶体管放大器中，广泛应用的电路如图所示。称为阻容耦合共发射极放大器，采用分压式电流负反馈偏置电路。
1、电路的工作原理放大器的静态工作点Q

3、性能指标与测试方法
   晶体管放大器的主要性能指标有电压放大倍数Au、输入电阻Ri、输出电阻Ro及频率响应Fo 。对于图2.1所示电路,各性能指标的计算式与测试方法如下：
 （1）电压放大倍数

放大器的输入电阻反映了它消耗输入信号源的功率的大小。若 Ri>Rs（信号源内阻），放大器从信号源获取较大电压；若Ri用“串联电阻法”测量放大器的输入电阻Ri，即在信号源输出端与放大器输入端之间，串联一个已知电阻R（一般选择R的值接近 值为宜）如图2.2所示。在输出波形不失真情况下，用晶体管毫伏表或示波器，分别测量出Us。与Ui的值，则

式中Rce——晶体管的输出电阻。
放大器输出电阻的大小反映了它带负载的能力，Ro愈小，带负载的能力愈强。当Ro放大器输出电阻的测量方法如图2. 3所示,电阻RL的选择应与 接近。在输出波形不失真的情况下，首先测量  未接入即放大器负载开路时的输出电压Uo值；然后接入RL再测量放大器负载上的电压UoL值，则：

输出电阻测试电路

（4）频率特性
放大器的幅频特性如图2.4所示。影响放大器频率特性的主要因素是电路中存在的各种电容元件。

式中，Fh——放大器的上限频率，主要受晶体管的结电容及电路的分布电容的限制；
 Fl——放大器的下限频率，主要受耦合电容Cb,Cc及射极旁路电容Ce的影响。
   要严格计算电容Cb、Cc及Ce同时存在对放大器低频特性的影响，较为麻烦。在工程设计中，为了简化计算，通常以每个电容单独存在时所决定的转折频率为基本频率。电容Cb、Cc及Ce所对应的等效回路如图2.5(a)、（b）、（c）所示。

放大器的幅频特性可通过测量不同频率时的电压放大倍数Av来获得。通常采用“逐点法”测量放大器的幅频特性曲线。测量时，每改变一次信号源的频率（注意维持输入信号 Us的幅值不变及输出波形不失真），用晶体管毫伏表或示波器测量一个输出电压值，分别计算其增益。然后将测试结果画于半对数坐标纸上（如图2.4）,将所测结果连接成曲线。
如果只要求测量放大器的通频带BW0.7，则首先测出放大器中频区（如 ）时的输出电压 Uo，然后升高频率直到输出电压降到0.707 为止（维持Us不变），此时所对应的信号源的频率就是上限频率Fh。同理，维持Us不变降低频率直到输出电压降到0.707 为止，此时所对应的频率为下限频率Fz，则放大器的频率响应Bw0.7=Fh-Fl。
四、 实验内容及步骤
1、 合上开关S，连接单管放大电路并将电路与测量仪器仪表进行正确连接。
按照图所示电路装接单管放大电路。要求元件排列整齐，密度匀称，不互相重叠，连接线应尽量短并避免交叉，必须交叉时应使用绝缘导线，对电解电容应注意正负极性，元件标称值字符朝外以便于检查。装接完毕后应根据电路图仔细检查有无错误，并用万用表检查电源和地之间有无短路现象。然后用连接线将仪器和放大线路正确地连接起来，检查无误后接通电源（稳压电源的输出电压值应预先调到+12V，待与电路连接后，再进行微调，确保直流电压值为+12V）。
注意：1、仪器的接地端必须与电路的地端连接在一起；
      2、必须用万用表直流电压档或者示波器“DC”方式测量直流电源电压数值。
2、调整并观察静态工作点变动对放大器输出波形的影响
调节RP使集电极和发射极之间的直流电压可调并且UCE = （3~8）V（如果改变RP的阻值，集电极和发射极之间的直流电压VCE跟着改变，则直流电路正常，否则应先检查直流电路），再在放大器的输入端加入一个频率f=1kHz，Uip-p=50mv的正弦信号，同时用示波器观察放大器输出的波形 。调节RP的阻值以调整静态工作点，使输出波形大而且不失真（即满足对该信号进行不失真放大的最佳静态工作点）。在此基础上，正确测量出下列表格要求的各项内容，并对要求计算的数值进行计算。
表2-1
   

3．断开开关S，保持输入信号不变，用示波器观察此时的输出波形的改善情况，并记录数据填写在下表中 表2-2

4．断开输入交流信号，并将交流输入端短接，然后用正确的方法测量电路中的直流电压和电流，并将测量数据记录在下表中。
表2-3
  

5．用正确的方法测量放大器的输入电阻和输出电阻记录在下表中。
表2-4 名称  
 

测量值  
计算值  
注意：1、按照表格顺序测量较为合理。想一想为什么？
      2、测量表2-2内容时，需先去掉交流信号源，并将交流信号输入端对地短接（想一想为什么？）。
6．测量该放大器的上限频率和下限频率，并计算通频带。
五、实验报告要求
1、画出实验和实验测量方框图，讨论放大器输出波形与静态工作点的关系。
2、整理实验数据，在对所测量数据进行计算的基础上，分析产生误差的原因；
六、思考题
1、若在图2-1中测得 Uce=0.5V和Uce=Ucc，说明晶体管分别处于怎样的工作状态？应如何调整到正常的放大状态？
2、若在分压式偏置电路中，要将NPN型晶体管换为PNP型晶体管，试画出此时的电路。
3、说明发射极电阻RE1、发射极电容Cf在电路中各起什么作用？