目录

一、实验目的

二、实验仪器

三、实验原理

1.放大器静态指标的测试

2.放大器静态工作点的测量和调试

3.放大器动态指标测试

4.最大不失真输出电压Uopp测量(最大动态范围)

5.测量放大器频率特性

四、实验内容

1、连线

2.测量静态工作点

3.测量电压放大倍数

4.观察静态工作点对电压放大倍数的影响

5.观察静态工作点对输出波形失真的影响

6、*最大不失真输出电压测量最大

7、*测量输入电阻和输出电阻

8、*测量幅频特性曲线

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一、实验目的

1. 掌握放大器静态工作点的调试方法，学会分析静态工作点对放大器性能的影响。
2. 掌握放大器电压放大倍数、输入电阻、输出电阻和最大不失真输出电压的测试方法。
3. 熟悉常用电子仪器和模拟电路实验设备的使用。

二、实验仪器

1. 双踪示波器
2. 万用表
3. 交流毫伏表
4. 信号发生器
5. DIGILENT实验平台
6. 自制实验板1

三、实验原理

放大器静态指标的测试

图1为电阻分压工作点稳定单管放大器实验电路图。其偏置电路采用RB2和RB由1组成的分压电路在发射极中连接电阻RE，稳定放大器的静态工作点。将输入信号添加到放大器的输入端Ui之后，放大器的输出端可以得到一个和Ui相反，放大幅值的输出信号Uo，实现电压放大。

当偏置电阻流过图1电路时RB1（20kΩ）和RB2（10kΩ和100kΩ电位器RW）电流远大于晶体管T的基极电流IB时（一般5~10倍)，其静态工作点可用下式估算，VCC这是供电电源 12V。

UB=RB1/(RB1+RB2) *VCC

IE=IC=(UB-UBE)/RE

UCE=VCC-IC(RC+RE)

电压放大倍数Av=-B*(RC//RE)/rbe

输入电阻：Ri=RB1//RB2//rbe

输出电阻：Ro=RC

2、放大器静态工作点的测量与调试

(1)静态工作点的测量

测量放大器的静态工作点，应在输入信号Ui=0的情况下进行，即将放大器输入端与地端短接，然后选用量程合适的数字万用表，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（也可根据IC=(VCC-UC)/RC，由UC确定IC），也能算出。

(2)静态工作点的调试

放大器静态工作点的调试是指对三极管集电极电流IC（或UCE）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的影响。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2(a)所示，如工作点偏低则易产生截止失真，即Uo的正半周被缩顶（一般截止失真不如饱和失真明显），如图2(b)所示。这些情况都不符合不失真放大的要求。所以在选定工作点以后还必须进行动态调试，即在放大器的输入端加入一定的Ui，检查输出电压Uo的大小和波形是否满足要求。如不满足，则应调节静态工作点的位置。

改变电路参数VCC，RC，RB（RB1，RB2）都会引起静态工作点的变化，如图3所示，但通常多采用调节偏电阻RB2的方法来改变静态工作点，如减小RB2，则可使静态工作点提高等。

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。如须满足较大信号的要求，静态工作点最好尽量靠近交流负载线的中点。

3、放大器动态指标测试

放大器动态指标测试包括电压放大倍数、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AV的测量

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Av=Uo/Ui。

(2)输入电阻Ri的测量

为了测量放大器的输入电阻，按图4电路在被测放大器的输入端与信号源之间串入一已知电阻R（10kΩ），在放大器正常工作的情况下，用交流毫伏表测出US和Ui，则根据输入电阻的定义可得

Ri = Ui/Ii = Ui/(UR/R) = Ui/(Us-Ui)*R。

测量时应注意

• 测量R两端电压UR时必须分别测出US和Ui，然后按UR=US-Ui求出UR值。
• 电阻R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Ri为同一数量级为好，本实验可取R=1～2KΩ。

(3) 输出电阻Ro的测量 

按图4电路，在放大器正常工作条件下，测出输出端不接负载RL的输出电压Uo'和接入负载后输出电压UL'，根据UL=RL/(Ro+RL)*Uo',即可求出Ro=(Uo/UL-1)*RL。

在测试中应注意，必须保持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）                                     

如上所述，为了得到最大动态范围，应将静态工作点调在交流负载线的中点。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RW（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缩顶现象（如图5）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Uo（有效值），则动态范围等于2Uo（峰峰值）。或用示波器直接读出Uopp来。

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之间的关系曲线。单管阻容耦合放大电路的幅频特性曲线如图6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变化下降到中频放大倍数的倍，即0.707Avm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。

放大器的幅频特性就是测量不同频率信号时的电压放大倍数AV。为此可采用前述测AV的方法，每改变一个信号频率，测量其相应的电压放大倍数，测量时要注意取点要恰当，在低频段与高频段要多测几点，在中频可以少测几点。此外，在改变频率时，要保持输入信号的幅度不变，且输出波形不能失真。

四、实验内容

1、连线

按图1所示连接电路，最后连接电源部分的+12V。

2、测量静态工作点

静态工作点测量条件：输入接地即使Ui=0.

Ui=0，打开直流开关，调节RW，使IC=1.1mA左右（即UE=2.4V左右），用万用表测量UB、UE、UC、RB2值。记入表1。

  将上述结果与理论计算值和基于Multisim的仿真结果进行对比验证。

3、测量电压放大倍数

调节一个频率为1KHz、峰值为25mV的正弦波作为输入信号Ui 。同时用双踪示波器观察放大器输入电压Ui和输出电压Uo的波形，在Uo波形不失真的条件下用毫伏表测量，并用双踪示波器观察Uo和Ui的相位关系，记入表2。

 

将上述结果与理论计算值和基于Multisim的仿真结果进行对比验证。

注意：由于晶体管元件参数的分散性，定量分析时所给Ui为20mV不一定适合，具体情况需要根据实际给适当的Ui值，以后不再说明。由于Uo所测的值为有效值，故峰值Ui需要转化为有效值或用毫伏表测得的Ui来计算Av值。切记万用表、毫伏表测量都是有效值，而示波器观察的都是峰峰值。

4、观察静态工作点对电压放大倍数的影响

在步骤3的RC=5.1KΩ，RL= ∞连线条件下，调节一个频率为1KHz、峰值为25mV的正弦波作为输入信号Ui连到放大电路。调节RW，用示波器监视输出电压波形，在Uo不失真的条件下，测量数组IC和Uo的值，记入表3。测量IC时，要使Ui=0。

5、观察静态工作点对输出波形失真的影响

在步骤3的RC=5.1KΩ  RL=∞连线条件下，使Ui=0，调节RW使IC=1.1mA左右，测出UCE值。调节一个频率为1KHz、峰值为25mV的正弦波作为输入信号Ui连到放大电路，再逐步加大输入信号，使输出电压Uo足够大但不失真。然后保持输入信号不变，分别增大和减小RW，使波形出现失真，绘出Uo的波形，并测出失真情况下的IC和UCE值，记入表4中。每次测IC和UCE值时要使输入信号为零（即使Ui=0）。

6、*测量最大不失真输出电压

在步骤3的RC=5.1KΩ  RL=10KΩ连线条件下，同时调节输入信号的幅度和电位器RW，用示波器和毫伏表测量Uopp。

7、*测量输入电阻和输出电阻

按图4所示，取R=10KΩ，置RC=5.1KΩ，RL=10KΩ，IC=1.1mA。输入f=1KHz、峰值为25mV的正弦信号，在输出电压Uo不失真的情况下，用毫伏表测出US，Ui和UL，用Ri公式算出Ri。

保持US不变，断开RL，测量输出电压Uo'，参见Ro公式算出Ro。

 可求出Ri=7.6KΩ

 可求得Ro=4.7KΩ.。

8、*测量幅频特性曲线

取RC=5.1KΩ，RL=10KΩ，IC=1.1mA。保持上步输入信号Ui不变，改变信号源频率f，用波特测试仪测量幅频特性曲线彬并观察。

原理图如下：

所测幅频特性曲线：

 实验一 晶体管共射极单管放大器multisim源文件