晶体管放大器的静态调测与增益测试
学 号 2015212822 学生姓名 张家梁
专业名称 应用物理学（通信基础科学） 所在系（院）理学院 指导教师韩康榕
2016年 12月 14日
晶体管放大器的静态调测与增益测试
张家梁
（北京邮电大学，北京 100876）
摘 要：本实验对单管共射放大电路进行研究。实验中需要设定直流偏置来确保Q点工作在合适的位置，保证交流放大电路的稳定性。否则会引起截止失真或者饱和失真，然后再用示波器观察交流信号，改变交流参数值并观察工作情况，并在这个过程中得到交流信号相应的动态范围。 关键词：单管共射；增益；静态调测；动态范围；示波器
Static Measurement and Gain Test of Transistor
Amplifier
Jialiang Zhang
(Beijing University of Posts and Telecommunications, BJ 10, China)
Abstract：In this experiment, the single-tube common-emitter amplifier circuit is studied. In the experiment, it is necessary to set the DC bias to ensure that the Q-point work in the right position to ensure the stability of the AC amplifier circuit. Otherwise it will cause distortion or saturation distortion cut-off, and then observe the AC signal with an oscilloscope to change the value of the AC parameters and observe the work, and in the process of AC signal to get the corresponding dynamic range.
Keywords:Single-tube common-firing; gain; static tuning; dynamic range; oscilloscope
引言
研究晶体管放大电路时，需要先连接好电路并经过调测确定合适的直流工作点，这个过程中，需要调节好静态工作点，就是使用示波器观察是否产生失真。在动态测量时在不同的电路参数下调节信号源的频率，观察输出波形的属性，得出动态调测的结果。
1实验目的
1. 学习晶体管放大器静态工作点的调测方法。 2. 研究静态工作点对放大器性能的影响。 3. 掌握电压放大倍数、动态范围的测试方法。 4. 熟悉常用电子仪器以及设备的使用。
2 实验原理
1.单极晶体管放大器静态工作点的测量
图1－1为电阻分压式单管放大器实验电路图。它的偏置电路采用RB1和RB2组成的分压电路，并在发射极中接有电阻RE，以稳定放大器的静态工作点。Rp用来调节静态工作点。当在放大器的输入端加入输入交流电压信号vi后，在放大器的输出端便可得到一个与vi相位相反，幅值被放大了的输出交流电压信号vo，从而实现了电压放大。
图1共射极单管放大器实验电路
晶体管为非线性原件，要使放大器不产生非线性失真，就必须建立一个合适的静态工作点（Q点），使晶体管工作在放大区。当Q点合适时，输入大小合适的信号，输出波形不失真，若Q过低，如图2所示，则IB小，Ic小，晶体管进入截止区，产生截止信号，如图2-3（A）所示；当Q点过高，即IB大，则Ic大，从而进入饱和区，产生饱和失真；如图1-3（b）所示。
(a) (b)
图2电路参数对静态工作点的影响图3静态工作点对vO波形失真的影响
因此，在完成放大器的设计和装配以后，还必须测量和调试放大器的静态工作点和各项性能指标。一个优质放大器，必定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和调试技术。放大器的测量和调试一般包括：放大器静态工作点的测量与调试，放大器各项动态参数的测量与调试。实验一主要针对对静态工作点的测量和调试。
如图2所示，放大器静态工作点的调试是指对管子集电极电流I（C或VCE）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。测量时，静态工作点应选在输出特性曲线上交流负载线的中点。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vo的负半周将被削底，如图3-(a)所示；如工作点偏低则易产生截止失真，即
vo的正半周被缩顶，如图3-(b)所示。对于线性放大电路而言，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输入电压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UCC、RC、RB(RB1、RB2)都会引起静态工作点的变化，如图2所示。但当电路参数确定后，工作点的调整主要通过电位器调节来实现，输入合适的信号时，使输出波形达到最大且不失真，即为最佳的静态工作点。
1) 直接测量法
将直流电流表(万用变置于直流电流档)串接在集电极电路直接测出ICQ的值。直接测量精度较高，但由于要断开电路，比较麻烦，尤其是焊接的电路。
2) 间接测量法 ①
用直流电压表(万用表置于直流电压档)测电阻RC两端的电压URC，然后计算
ICQ=URC/RC。 ②
用直流电压表(万用表置于直流电压档)测电阻RE两端的电压URE=UEQ，然后
计算IEQ=ICQ=UEQ/RE。电压表接在RE两端测量UEQ时会较小直流负反馈而使IEQ增大，但是间接测量UEQ，有一段接地，容易进行单手操作，因此试验常采用此方法。为较小误差，应尽量选内阻大一些的电压表。 注意事项：
① ②
进行ICQ的测量时为保证电路无输入以及干扰，应该将电路的输入端对地短路 间接测量测出URC算出ICQ后，还需进一步检验其他的静态参数，以免出现假
象。例如，晶体管发射结因损坏而断路，同样可以测出URC的值，但此时ICQ的数值已经无实际意义。因此在测出ICQ的值后需要测量一下UBEQ或UCEQ的值以供做出正确的判断。 ③
在测量UBEQ时，将万用表直接跨接咋已经途观的B、E极间测量，而不要求
采用UBEQ=UBQ-UEQ的测量方法，否则可能得到错误的结果。 2.单极晶体管放大器的静态工作点的调整
调整静态工作点主要通过偏置电路进行。如图1，通过调节电位器Rp来改变电阻RB1的值，从而调节基级电压，使三极管的偏置电流改变，达到改变静态工作点的目的。与电位器RP串联的电阻R为限流保护电阻，对电路起保护作用。 3.放大器电压放大倍数的测量
电压放大倍数是放大电路输出信号电压uo与输入信号电压ui之比，测试电路如图1所示。具体测量步骤如下：
① 输入信号选正弦信号，频率选择放大器的中频段的某一概率，如音频放大器可选择1kHz。信号的幅度不能过大，否则会造成输入信号失真。
② 示波器同时输入输出波形，保证在输入波形无明显的非线性失真，无振荡，无严重干扰，电路处于正常工作状态下。
③ 根据工作频率的高低选择低频晶体管毫伏表，用毫伏表测量放大器的输入信号电压有效值uo和输入信号电压有效值ui，计算电压放大倍数：Au=uo/ui。也可以用示波器测量输出信号电压峰峰值uopp和输入信号电压峰峰值uipp则Au=uopp/uipp。 4.放大器输入、输出阻抗的测量 1)伏安法测量放大器的输入电阻Ri
放大电路在小信号作用下，可以看做一个线性电路，这个线性电路对于前一级短路来讲，相当于负载阻抗Zi，这个负载阻抗称为放大器的输入阻抗，在放大器的中频段，可以认为输入阻抗不随频率变化，因此可用刚输入电阻Ri表示。
伏安法测量放大器的输入电阻Ri的电路如图2.4所示，具体测量步骤及注意事项如下： ① 在输入回路串接一个参考电阻R，其阻值应与被测输入电阻Ri理论值尽量相近； ② 正弦输入信号的频率取在放大电路中频段内，幅度适中； ③ 示波器同时监测输入输出波形，确保电路工作正常；
④ 用晶体管毫伏表分别测量参考电阻R两端对地的交流电压u1、u2；
⑤ 根据测量数据，流过R的电流i_R=u_R/R，就是放大电路的实际电流，而放大电路
的输入电阻是输入电压与输入电流的比，即：
????=
????????
=
??2
??1???2??=??
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1???2
；
⑥ 使用欧姆表测量参考电阻R，得到其实际电阻应用于上述公式，计算得到????。
图2.4
2)伏安法测量放大器的输出电阻????