三极管共射放大电路实验报告.docx
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三极管共射放大电路实验报告
三极管共射放大电路实验报告
静态工作点变化而引起的饱和失真与截止失真
1.静态工作点的调整和测量:
调节RW1，使Q点满足要求（ICQ＝1.5mA）。
测量个点的静态电压值
2.RL＝∞及RL＝2K时，电压放大倍数的测量:
保持静态工作点不变！
输入中频段正弦波，示波器监视输出波形，交流毫伏表测出有效值。
3.RL＝∞时，最大不失真输出电压Vomax（有效值）≥3V:
增大输入信号幅度与调节RW1，用示波器监视输出波形、交流毫伏表测出最大不失真输出电压Vomax。
4.输入电阻和输出电阻的测量:
采用分压法或半压法测量输入、输出电阻。
5.放大电路上限频率fH、下限频率fL的测量:
改变输入信号频率，下降到中频段输出电压的0.707倍。
6.观察静态工作点对输出波形的影响:
饱和失真、截止失真、同时出现。
三、主要仪器设备
示波器、函数信号发生器、12V稳压源、万用表、实验电路板、三极管9013、电位器、各种电阻及电容器若干等
四、操作方法和实验步骤
准备工作：
a）修改实验电路
◆将K1用连接线短路（短接R7）；
◆RW2用连接线短路；
◆在V1处插入NPN型三极管（9013）；
◆将RL接入到A为RL=2k，不接入为RL＝∞（开路）。
b）开启直流稳压电源，将直流稳压电源的输出调整到12V，并用万用表检测输出电压。
c）确认输出电压为12V后，关闭直流稳压电源。
d）用导线将电路板的工作电源与12V直流稳压电源连接。
e）开启直流稳压电源。
此时，放大电路已处于工作状态。
实验步骤
1.测量并调整放大电路的静态工作点
a）调节电位器RW1，使电路满足ICQ=1.5mA。
为方便起见，测量ICQ时，一般采用测量电阻Rc两端的压降VRc，然后根据ICQ=VRc/Rc计算出ICQ。
b）测量晶体管共射极放大电路的静态工作点，用表格记录测量值与理论估算值。
2.测量放大电路的电压放大倍数Av
保持静态工作点不变，放大电路S端输入频率约为1kHz、幅度约为30mV的正弦波信号Vs。
接信号后测量
a）RL开路，输出端接示波器，监视Vo波形，当波形无失真现象时，用交流毫伏表分别测量Vs、Vi、V’o电压值，将其值记录在下表中，并计算电压放大倍数Av。
b）接入RL=2k，采用上述方法分别测量Vs、Vi、Vo电压值，将其值记录在下表中，并计算RL=2k时的电压放大倍数Av。
c）用示波器双踪观察Vo和Vi的波形，测出它们的大小和相位。
并将波形画在同一坐标纸上。
3.测量RL＝∞时的最大不失真输出电压Vomax
测量方法：
使RL＝∞，增大输入信号，同时调节RW1，改变静态工作点，使波形Vo同时出现饱和与截止失真。
然后，逐步减小输入信号Vi，当无明显失真时，测得最大不失真输出电压Vomax、输入电压Vimax、计算放大倍数Av并与前项所测得的结果进行比较，两者数值应一致；断开输入信号Vi，依据静态工作点的测量方法，测得ICQmax值。
4.输入电阻和输出电阻的测量
（1）放大电路的输入电阻Ri的测量
放大电路的输入电阻Ri可用电阻分压法来测量，图中R为已知阻值的外接电阻，用交流毫伏表分别测出Vs和Vi，则可计算出输入内阻
若R为可变电阻，调节R的阻值，使Vi=1/2Vs，则Ri=R。
这种方法称为半压法测输入电阻。
（2）放大电路的输出电阻Ro的测量
放大电路的输出电阻可用增益改变法来测量，分别测出负载开路时的输出电压V‘o和接入负载RL后的输出电压Vo
5.放大电路上限频率fH、下限频率fL的测量
通常当电压增益下降到中频增益0.707倍时（即下降3dB）所对应的上下限频率用fH和fL表示。
则fH
与fL之间的范围就称为放大电路的通频带宽度BW。
（1）在RL=∞条件下，放大器输入端接入中频段正弦波，增大输入信号幅度，监视输出电压Vo保持不失真。
用交流毫伏表测出此时输出电压值Vo；
（2）保持信号源输出信号幅度不变，改变信号源输出频率（增加或减小），当交流毫伏表测数的输出电压值达到Vo×0.707值时，停止信号源频率的改变，此时信号源所对应的输出频率即为上限频率fH或下限频率fL。
6.观察静态工作点对输出波形的影响
在RL=∞情况下，将频率为中频段的正弦信号加在放大器的输入端，增大输入信号幅度，监视输出电压Vo保持最大不失真的正弦波（输出正弦波幅度尽量大）。
（1）将电位器RW1的滑动端向下端调，可使静态电流ICQ下降，用示波器观察输出波形是否出现失真、记录此时的波形，并测出相应的集电极静态电流（测量集电极静态电流时，需要断开放大器的输入正弦信号）。
若失真不够明显，可适当增大输入信号。
（2）将电位器RW1的滑动端向上端调，可使静态电流ICQ增大，观察输出波形失真的变化，记录此时的波形，并测出相应的集电极静态电流。
记录两种情况下的输出波形和相对应的集电极静态电流。
说明截止失真与饱和失真的形状有何区别和集电极偏置电流的大小对放大电路输出动态范围的影响。
五、实验数据记录和处理
1.静态工作点的测量及理论估算值
VBQ（V）
VBEQ（V）
VCEQ（V）
ICQ（mA）
理论估算值
3.394
0.675
4.331
1.500
测量值
3.31
0.62
4.32
1.497
2.用示波器双踪观察Vo和Vi的波形，测出它们的大小和相位
测试条件
实测值（有效值）
理论值
Vs（mV）
Vi（mV）
V’o或Vo（V）
Vomax（V）
Av
Av
RL=∞
23.264
9.769
1.4966
1.833
153.2
175.543
RL=2kΩ
23.264
9.573
575.4mV
705.5mV
60.1
68.813
3.测量RL＝∞时的最大不失真输出电压Vomax
ICQmax（mA）
Vi（max）（mV）
Vo（max）（V）
Av
1.65
12.785
2.1443
167.7
4.输入电阻和输出电阻的测量
Ri=R1*V（i）/（V（s）-V（i））=5100*9.769/（23.264-9.769）=3691.9欧姆
RO=（VO’/VO-1）*RL=（1.4966/0.5754-1）*2000=3201.9欧姆
5.放大电路上限频率fH、下限频率fL的测量
当RL=∞时，记录输入信号频率f＝1kHz时的电压输出值，用示波器监视的幅值，保证输入电压幅值不变，如在测量过程中出现变化，需要及时调整Vi的幅值。
增大Vi频率，使Vo下降到0.707Vo时，对应的信号频率为输出电压的上限频率fH；同理，减小Vi频率，使下Vo降到0.707Vo时，对应的信号频率为输出电压的下限频率fL。
实验时，RL=2k，输入信号Vo=578.0mV，0.707Vo=408.7mV，Vi=9.668mV，在测量过程中，用示波器监测Vi幅值，同时配合调节其幅值和频率，至Vo近似等于408.7mV，得到
fL=137.1HZ
fH=152kHZ
附：
2.RL=∞时Vi和Vo的波形
RL=2k时Vi和Vo的波形
电路仿真得到的理论Av
RL=2k时
RL=∞时
3.测量RL＝∞时的最大不失真输出电压Vomax
电路仿真5个不同幅值下的结果
4.输入电阻和输出电阻的测量时，之前测出的Vs
电路仿真
输入电阻
输出电阻
RL=100meg时
RL=2k时
RO=（VO’/VO-1）*RL=（383.797/150.412-1）*2000=3103.4=3.1034k
5.放大电路上限频率fH、下限频率fL的测量（RL=2k）
放大电路上下限的测量电路仿真
RL=100meg时
FH=15.360MHZ
FL=91.862HZ
RL=2k时
FH=38.484MHZ
FL=95.353HZ
六、实验结果与分析
1、静态工作点的测量结果与理论仿真差距不大，测量时也比较成功，没有遇到什么大的障碍。
2、测得的在带负载和开路下的电压放大倍数Av符合实际，虽与仿真有所偏差仍可接受。
其中测深入电压是信号过小，在示波器上显示的波形受其他因数干扰较明显，会有较多毛刺且间隔均匀。
3、在最后回来测此静态工作点下以及在其他静态工作点下的最大电压时出现问题，饱和失真临界在示波器上容易识别，可是截止失真的临界比较模糊。
于是，我在示波器上测输出电压的+width和period，可是+width很容易就大于period的一半。
如果以+width等于period的一半为信号不失真，那么测得的不失真最大输出将会很小，如若不然，又很难定义一个截止失真的边界以测定最大不失真输出电压。
4、测上下限频率时，要在调节频率的同时监控输入波形的幅值并保持其基本不变，因此所测得结果可能会偏差较大。
七讨论、心得
思考题
（1）在测试放大器的各项参数时，为什么要用示波器监视输出波形不失真？
因为实验所测参数均为放大器处于放大工作状态下的工作参数，当示波器波形出现失真时，放大器工作在饱和区或截止区，即放大器非正常工作，所以要在示波器监视输出波形不失真的情况下测试放大器的各项参数。
（2）在测试Au、Ri和Ro时，怎样选择输入信号Vs的大小和频率？
选择输入信号的大小时要用示波器监视输出波形保证既不发生饱和失真又不发生截止失真，本实验要求选择输入信号幅值为30mV，选择输入信号频率时要考虑实验要求，既不能低于放大电路的下限频率，又不能高于放大电路的上限频率，本实验要求工作在中频段，应选择1kHz。
（3）测试中，为什么不能将信号源、毫伏表、示波器中的任一仪器的二个测试端上接线换位，即各仪器的接地端不再连在一起？
测试过程要求各仪器接线端共地，避免由于信号源、万用表、示波器的接入而使电路静态工作点发生变化，从而在电路测试过程中引入新的误差。
（4）用示波器观察放大电路输入与输出波形相位时，示波器上有关按钮应置什么位置？
示波器应按照如图连接，通道一的地线接在电路板的共地端，另一端接在H端测输入电压，通道二接在A端测量输出电压。
先选择AutoScale键将波形调至稳定，再按QuickMeas键进行相关测量，在波形下方中的Source中先选择1，在Select中选择Phase，再按波形下方的Measure测量输入电压的相位；再在Source中选择2，在Select中选择Phase，再按波形下方的Measure测量输出电压的相位，两相位之差即为相位差。
（5）在测试放大电路的输出电压幅度、输入电阻、输出电阻时，能否用示波器来测电压幅度？
为什么选择交流毫伏表？
可以用示波器来代替交流毫伏表测试，因为示波器在中频段1kHz的条件下依然能够正常工作。
选择交流毫伏表而不能用万用表测量因为万用表只能在50Hz的低频段下工作，在1kHz的条件下测量值有较大误差。
（6）在调试静态工作电流ICQ时，能否用万用表测集电极对地电位VC来间接地得到ICQ呢？
可以，利用ICQ=（VCC-VC）/R3间接求得集电极电流ICQ，不仅可以避免电路的重新拆线连接，而且能够有效避免电流表的接入对实验结果引入误差。
（7）在测量输入电阻时，为什么不能直接测Rs两端的压降？
当万用表的黑表笔没有和电路板的接地线连在一起时，会由于万用表的接入对实验测量结果引入误差，从而使得Rs两端压降发生改变。
所以要求万用表与电路板共地线接在一起，有效避免实验误差。
心得：
三极管共射放大电路仿真及其实验做下来，总的来说，还算比较成功。
通过这个实验的练习，对pspice软件的应用有了不少提高，对示波器、函数发生器等设备的操作有了一定的熟悉度。
在用示波器的时候要是怎么都调不出波形的时候，可以去检查检查电路，真的不行就重新连线，可能这个时候波形就会很稳定地出现了。
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