晶體管低頻電壓放大電路
一、實驗目的:
1.?加深理解放大電路的工作原理;
2.?掌握放大電路靜態工作點的調整和測量方法;
3.學會測量電壓放大倍數,輸入電阻、輸出電阻;
二、實驗所用儀器設備及用具
1、雙蹤示波器
2、低頻信號發生器
3、交流毫伏表
4、雙路直流穩壓電源
5、失真度測試儀
6、萬用電表
7、電烙鐵等
二、?實驗電路及基本原理
電路參數取值如下:
RP=100K? RB=10K?? =10K
?= =2 k? C1=C2=10μF
RE1=200? CE =100 μF T采用S9013
?=12V
晶體管放大器中,廣泛應用的電路如圖所示。稱為阻容耦合共發射極放大器,采用分壓式電流負反饋偏置電路。
1、電路的工作原理放大器的靜態工作點Q
3、性能指標與測試方法
?? 晶體管放大器的主要性能指標有電壓放大倍數Au、輸入電阻Ri、輸出電阻Ro及頻率響應Fo 。對于圖2.1所示電路,各性能指標的計算式與測試方法如下:
?(1)電壓放大倍數
放大器的輸入電阻反映了它消耗輸入信號源的功率的大小。若 Ri>Rs(信號源內阻),放大器從信號源獲取較大電壓;若Ri
式中Rce——晶體管的輸出電阻。
放大器輸出電阻的大小反映了它帶負載的能力,Ro愈小,帶負載的能力愈強。當Ro
輸出電阻測試電路
(4)頻率特性
放大器的幅頻特性如圖2.4所示。影響放大器頻率特性的主要因素是電路中存在的各種電容元件。
式中,Fh——放大器的上限頻率,主要受晶體管的結電容及電路的分布電容的限制;
?Fl——放大器的下限頻率,主要受耦合電容Cb,Cc及射極旁路電容Ce的影響。
?? 要嚴格計算電容Cb、Cc及Ce同時存在對放大器低頻特性的影響,較為麻煩。在工程設計中,為了簡化計算,通常以每個電容單獨存在時所決定的轉折頻率為基本頻率。電容Cb、Cc及Ce所對應的等效回路如圖2.5(a)、(b)、(c)所示。
放大器的幅頻特性可通過測量不同頻率時的電壓放大倍數Av來獲得。通常采用“逐點法”測量放大器的幅頻特性曲線。測量時,每改變一次信號源的頻率(注意維持輸入信號 Us的幅值不變及輸出波形不失真),用晶體管毫伏表或示波器測量一個輸出電壓值,分別計算其增益。然后將測試結果畫于半對數坐標紙上(如圖2.4),將所測結果連接成曲線。
如果只要求測量放大器的通頻帶BW0.7,則首先測出放大器中頻區(如 )時的輸出電壓 Uo,然后升高頻率直到輸出電壓降到0.707 為止(維持Us不變),此時所對應的信號源的頻率就是上限頻率Fh。同理,維持Us不變降低頻率直到輸出電壓降到0.707 為止,此時所對應的頻率為下限頻率Fz,則放大器的頻率響應Bw0.7=Fh-Fl。
四、?實驗內容及步驟
1、?合上開關S,連接單管放大電路并將電路與測量儀器儀表進行正確連接。
按照圖所示電路裝接單管放大電路。要求元件排列整齊,密度勻稱,不互相重疊,連接線應盡量短并避免交叉,必須交叉時應使用絕緣導線,對電解電容應注意正負極性,元件標稱值字符朝外以便于檢查。裝接完畢后應根據電路圖仔細檢查有無錯誤,并用萬用表檢查電源和地之間有無短路現象。然后用連接線將儀器和放大線路正確地連接起來,檢查無誤后接通電源(穩壓電源的輸出電壓值應預先調到+12V,待與電路連接后,再進行微調,確保直流電壓值為+12V)。
注意:1、儀器的接地端必須與電路的地端連接在一起;
????? 2、必須用萬用表直流電壓檔或者示波器“DC”方式測量直流電源電壓數值。
2、調整并觀察靜態工作點變動對放大器輸出波形的影響
調節RP使集電極和發射極之間的直流電壓可調并且UCE = (3~8)V(如果改變RP的阻值,集電極和發射極之間的直流電壓VCE跟著改變,則直流電路正常,否則應先檢查直流電路),再在放大器的輸入端加入一個頻率f=1kHz,Uip-p=50mv的正弦信號,同時用示波器觀察放大器輸出的波形 。調節RP的阻值以調整靜態工作點,使輸出波形大而且不失真(即滿足對該信號進行不失真放大的最佳靜態工作點)。在此基礎上,正確測量出下列表格要求的各項內容,并對要求計算的數值進行計算。
表2-1
???
3.斷開開關S,保持輸入信號不變,用示波器觀察此時的輸出波形的改善情況,并記錄數據填寫在下表中 表2-2
4.斷開輸入交流信號,并將交流輸入端短接,然后用正確的方法測量電路中的直流電壓和電流,并將測量數據記錄在下表中。
表2-3
??
5.用正確的方法測量放大器的輸入電阻和輸出電阻記錄在下表中。
表2-4 名稱??
?
測量值??
計算值??
注意:1、按照表格順序測量較為合理。想一想為什么?
????? 2、測量表2-2內容時,需先去掉交流信號源,并將交流信號輸入端對地短接(想一想為什么?)。
6.測量該放大器的上限頻率和下限頻率,并計算通頻帶。
五、實驗報告要求
1、畫出實驗和實驗測量方框圖,討論放大器輸出波形與靜態工作點的關系。
2、整理實驗數據,在對所測量數據進行計算的基礎上,分析產生誤差的原因;
六、思考題
1、若在圖2-1中測得 Uce=0.5V和Uce=Ucc,說明晶體管分別處于怎樣的工作狀態?應如何調整到正常的放大狀態?
2、若在分壓式偏置電路中,要將NPN型晶體管換為PNP型晶體管,試畫出此時的電路。
3、說明發射極電阻RE1、發射極電容Cf在電路中各起什么作用?
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