电子技术实验指导..

电子技术实验指导

电子技术实验,实验仪器与被测电路的基本连接方法,如图1所示。

图1 测量模拟电子电路常用电子仪器的接法

实验1 共发射极单级放大器

一、实验目的

1、学会放大器静态工作点的调试方法,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、输出电阻及最大不失真输出电压的测试方法。 3、熟悉常用电子仪器及模拟电路实验设备的使用。

二、实验原理

图1-1为电阻分压式工作点稳定单管放大器实验电路图。它的偏置电路由RB1和RB2分压电路组成,发射极接有电阻RE,以稳定放大器的静态工作点。当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,从而实现电压放大。

图1-1 共发射级单管放大器实验电路

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在图1-1电路中,当流过偏置电阻RB1和RB2的电流远大于晶体管T的基极电流IB时(一般大5~10倍),它的静态工作点可用下式估算。

UB?UBEICRB2I?I?, B,UCE?UCC?IC(RC?RE) UB?UCC, CRE?RB1?RB2放大器的动态参数,电压放大倍数为

AV???输入电阻为

RC//RL

rbe?(1??)RE1Ri?RB1??RB2//[rbe?(1??)RE1]

输出电阻为

Ro?RC

由于电子器件性能的分散性比较大,因此在设计和制作晶体管放大电路时,离不开测量和调试技术。在设计前应测量所有元器件的参数,为电路设计提供必要的依据,在完成设计和配装以后,还必须测量和调试放大器的静态工作点和各项性能指标。一个优质的放大器,必须是理论设计与实验调整相结合的产物。因此,除了学习放大器的理论知识和设计方法外,还必须掌握必要的测量与调试技术。

放大器的测量和调试包括:放大器静态工作点的测量与调试和放大器动态参数的测量与调试等。 1、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。将放大器输入端与地端短接,用直流电压表分别测量晶体管各电极对地的电位UB、UC和UE。然后算出

IC?IE=UE/RE;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:是指对管子集电流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。以NPN型三极管为例,如果工作点偏高,放大器易产生饱和失真,此时uo的负半周被缩底,如图1-2a所示。如果工作点偏低则易产生截止失真,即uo的正半周被缩顶,如图1-2b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。如果不满足,则应调节静态工作点。

改变电路参数UCC、RC、RB(RB1、RB2)都会引起静态工作点的变化,通常采用调节偏置电阻RB2的方法来改变静态工作点,如减小RB2,可使静态工作点提高。

最后还要说明的是:工作点“偏高”或“偏低”不是

绝对的,是相对信号的幅度而言,如果信号幅度很小,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。如需满足较大信号幅度的要求,静态工作点最好靠近交流负载的中点。

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(a)截止失真 (b)饱和失真

图1-2 静态工作点对uo的影响

2、放大器动态指标测试

放大器动态指标包括电压放大倍数、输入电阻,输出电阻、最大不是真输出电压(动态范围)等。 (1)测量电压放大倍数AV

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)测量输入电阻Ri

为了测量放大器的输入电阻,如图1-3电路所示,在被测放大器的输入端与信号源之间串入已知电阻R,在放大器正常工作的情况下,用交流毫伏表测出US和Ui,根据输入电阻的定义可得

Ri?测量时应注意:

UiUiUi??R UIiUS?UiRR1)测量R两端电压UR时必须分别测出US和Ui,然后由UR=US—Ui求出UR值。

2)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为同一量级,本实验取R=1~2k?。 (3)测量输出电阻Ro

如图1-3电路所示,放大器正常工作条件下,测量输出端不接负载RL的输出电压Uo和接入负载后的输出电压UL, 根据UL?URL Uo,求出Ro?(o?1)RL。

Ro?RLUL图1-3 输入、输出电阻测量电路

在测试中应注意,必须保持RL接入前后输入信号的幅度大小不变。

(4)测量最大不失真输出电压UoPP(最大动态范围):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RP(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,或用示波器直接读出UoPP。 Uo(有效值)

三、实验设备与仪表

直流稳压电源、函数信号发生器、示波器、交流毫伏表、万用表、实验电路板。

四、实验内容

实验电路如图1-1所示,各电子仪器按图1所示方式连接,为了防止干扰,各仪器的公共端必须连接在一起。

1、测量静态工作点

先将电位器RP调到最大,接通12V电源,调节RP,使IC?2mA(即UE=2.2V),用万用表测量UB、UE和UC,填入表1-1.。

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