浙大版电工电子学实验报告05单管电压放大电路.doc
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专业：
应用生物科学
姓名：
学号：
___
日期：
地点：
实验报告
课程名称：
电工电子学实验指导老师：
实验名称：
单管电压放大电路
一、实验目的
1.学习放大电路静态工作点的测量，了解元件参数对放大电路静态工作的影响。
2.掌握放大电路的电压放大倍数、输入电阻、输出电阻等指标的测试方法。
3.进一步熟悉双踪示波器，信号发生器，交流毫伏表及直流稳压电源的使用方法。
二、主要仪器设备
1.电子实验箱（含电路板）
2.双踪示波器
3.信号发生器
4.交流毫伏表
5.直流稳压电源
6.万用表
三、实验内容
1.静态工作点的调整和测量
调节RP，使IC=2mA（可通过测量UC来确定IC，当IC=2mA时，UC=UCC-RCIC=15-3.3×2=8.4V），测出UC、UB、UE，计算出UCE，记入表7-1。
值
测量值
计算值
IC/mA
UC/V
UB/V
UE/A
UCE/V
2
8.37
4.29
3.66
4.71
表7-1
图7-1实验电路
图7-2输入、输出电阻测量原理图
2.电压放大倍数Au、输入电阻ri、输出电阻r0的测量。
将信号发生器的正弦波信号送入放大电路输入端S，正弦信号的频率为1kHz，并使ui的有效值Ui约为10mV。
用示波器同时观察输入、输出信号波形。
在输出波形不失真的情况下，用交流毫伏表测出不接RL时的US、Ui、UO’和介入RL时的US、Ui、UO（两种情况的Ui值必须相同），记入表7-2。
根据测得的US、Ui、UO’、UO计算出Au、ri、rO等指标。
RL/kΩ
RS/kΩ
US/mV
Ui/mV
UO’/V
UO/V
Au
ri
rO
∞
5.05
24.5
10
0.979
/
97.9
3.48kΩ
/
2
5.05
24.4
10.2
/
0.380
31.7
3.63kΩ
3.15kΩ
表7-2
3.静态工作点对电压放大倍数的影响
保持Ui（约为10mV）不变的情况下，调节RP，在输出波形不失真的条件下分别测出不同静态工作点所对应的输出电压值UO（接入RL），记入表7-3，计算电压放大倍数Au。
（为使Ui稳定，可在H点与地之间接入分压电阻，即可将实验板中H点与K点之间用导线连接起来）。
期望值
IC/mA
1
1.5
2
2.5
测量值
UC/V
3.31
4.94
6.58
8.34
Ui/mV
12.1
11.2
10.3
9.9
UO/V
0.321
0.361
0.380
0.385
计算值
Au
26.5
32.2
36.8
38.8
表7-3
4.静态工作点对放大电路输出波形失真的影响
在放大电路中，静态工作点的设置是否合理将直接影响放大电路是否能正常工作。
当静态工作电流IC过小或过大时，在输入信号幅度很小时输出波形失真不明显，但当输入信号幅度较大时，输出波形会出现较大失真。
在静态工作电流IC过小时，当输入信号幅度增大到一定大小时，将首先出现截止失真（输出波形uO正半周失真）；在静态工作电流IC过大时，当输入信号幅度增大到一定大小时，将首先出现饱和失真（输出波形uO负半周失真）。
因此，在一定的输入信号幅度下，为避免输出波形失真，静态工作电流IC的大小要合适。
但即使静态工作电流IC的大小合适，当输入信号幅度过大时，则会使输出波形uO同时出现截止失真和饱和失真。
（1）将放大电路的静态工作电流IC调到小于1mA，放大电路的输入端加频率为1kHz的正弦波信号，用示波器观察输入、输出信号波形，逐渐增大输入信号幅度，使输出信号波形出现明显失真。
按表7-4要求测量（或计算）这时的静态值IC、UC、UE、UCE和输入电压有效值Ui，记入表中，画出输出电压uO的波形，并分析和体会失真情况（属于哪一种失真）。
IC/mA
UC/V
UE/V
UCE/V
Ui/mV
uO波形
失真情况
0.63
12.94
1.15
11.79
77.8
截止失真
2.01
8.24
3.74
4.49
217
截止失真和饱和失真
2.87
5.54
5.51
0.03
11.2
饱和失真
表7-4
（2）将放大电路的静态工作电流IC分别调到约2mA和大于3mA，重复实验1）的内容。
注：
以上
（1）、
（2）实验都是在接入负载的情况下进行的。
四、实验总结
1.整理实验数据，将实测值与理论估算值相比较，分析差异原因。
填表，具体数据已填入上述各表，各数据的计算方法如下：
表7-1：
UCE=UC-UE
表7-2：
Au=UO/Ui需要换算单位
ri=UiRS/（US-Ui）
rO=（UO’/UO-1）/RL
表7-3：
Au=UO/Ui需要换算单位
表7-4：
无计算，只需观察波形和判断失真类型即可
据理论知识可知，输出电阻rO的理论值应等于RC的值，即3.3kΩ；而表7-2中由实验数据计算而来的rO为3.15kΩ，与理论值相差（3.3-3.15）/3.15=4.7%，可见实测值与理论值还是比较接近的。
对于其他实测值，由于难以准确计算理论值，而只能与估算值比较。
由于实验电路各部分工作正常，仪器测得的数值都在正常范围内，数据之间的相互关系也属于正常范围，因此可以认为实测值是很接近理论估算值的。
当然，实验期间必然存在或多或少的误差，而且理论估算值也是忽略了一些次要因素后而得来的，因此两者之间存在一定差距是难以避免的。
2.总结静态工作点对放大电路性能的影响。
由表7-3得：
随着IC的增大，UC逐渐增大，Ui逐渐减小，UO逐渐增大，Au也逐渐增大。
可见，当静态工作点在适当范围内时，当其提高时，电压放大倍数随之增大。
因此当需要较大的电压放大倍数时可以选择将静态工作点适当提高。
但由表7-4可以看出，当IC在不恰当的范围时，放大后的波形容易出现失真。
具体为：
当IC很小时，如遇上超过某一大小的输入电压，则会出现输出电压的波形截止失真的情况；当IC很大时，只要有很小的输入电压，就会导致饱和失真，几乎使放大电路失效。
而如若将IC控制在合适的范围内，则可以大大减少输出电压失真的条件，使输入电压在较大范围内变化都不会引起失真；当然，如若输入电压足够大，也会导致输出失真，但此时的失真是兼有截止失真和饱和失真的。
综上所述，IC应控制在一定的合适范围内，放大电路才能较好地工作。
当对放大倍数要求不高时，可适当减小IC，从而达到节能的目的；而反之如果需要较大倍数的放大电压，可以增大IC的值，但这样做也可能会引起噪声（杂波）。
因此控制合适的IC是非常重要的。
五、心得体会
1.讨论实验中易出现的问题：
本次实验所使用的共发射极放大电路对于我们来说还是一个比较复杂的电路，分析起来有一定的困难，而且容易出错，因此在实验过程中需要谨慎耐心。
在这次实验中，由于实验室所给电路内的元件比实验册上的多了几个，在开始实验前应明确哪些是需要用的、哪些是不需要的，才能较好地进行连线。
值得注意的是，由于实验板上有一个多余的可变电阻，在做实验前应将其调到0，否则可能会产生影响。
另外，本次实验简化了实验册上的开关K，使得整个实验中K都是断开的，这需要在数据计算的时候加以注意，以免和书本上的混淆。
2.心得体会：
通过本次实验我们更进一步学习掌握了单击发射电路的原理和功效，了解了检测此电路的多种方法，进一步熟悉了示波器和信号发生器的使用。
在本次实验的数据记录中，根据表7-4，可以看出虽然截止失真和饱和失真都属于失真，但其波形并不一样，除了一个是正半周失真、另一个是负半周失真之外，波形的失真形状也略有不同。
仔细观察可以看出，截止失真的上半周某高度以上的部分几乎是被全部“切掉”，下半周保持原有的正弦波形；而饱和失真的下半周则呈扁圆弧，并没有截止失真那么棱角分明，其上半周仍为原有的正弦波型。
可见，虽同属失真，但由于失真的原理不同，所造成的波形的形状也是不一样的。
除此之外，本次实验还需注意的是，虽然实验板上都已经标明了各元件的参数，但实际值并不一定如此，实验时需要对重要元件（比如电阻）进行测量，用于进行更准确的计算。
另外，测量电压、电流时一定要明确是直流电还是交流电，否则不仅不会测到正确的值，还有可能损坏电表。
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