模擬電路實 驗
教案指導教師：張學斌
2023年9月
目錄實驗二電晶體共射極單管放大器 1
實驗四負反饋放大器 8
實驗五射極跟隨器 13
實驗六差動放大器 18
實驗十六低頻功率放大器（ⅰ） 23
實驗十八直流穩壓電源（ｉ） 28
一、實驗目的
1．學會放大器靜態工作點的除錯方法，分析靜態工作點對放大器效能的影響。
2．掌握放大器電壓放大倍數、輸入電阻、輸出電阻及最大不失真輸出電壓的測試方法。
3．熟悉常用電子儀器及模擬電路實驗裝置的使用。
二、實驗原理
圖2－1為電阻分壓式工作點穩定單管放大器實驗電路圖。它的偏置電路採用rb1和rb2組成的分壓電路，並在發射極中接有電阻re，以穩定放大器的靜態工作點。當在放大器的輸入端加入輸入訊號ui後，在放大器的輸出端便可得到乙個與ui相位相反，幅值被放大了的輸出訊號u0，從而實現了電壓放大。
圖2－1 共射極單管放大器實驗電路
在圖2－1電路中，當流過偏置電阻rb1和rb2 的電流遠大於電晶體t 的基極電流ib時（一般5～10倍），則它的靜態工作點可用下式估算
uce＝ucc－ic（rc＋re）
電壓放大倍數
輸入電阻
ri＝rb1 // rb2 // rbe
輸出電阻
ro≈rc
由於電子器件效能的分散性比較大，因此在設計和製作電晶體放大電路時，離不開測量和除錯技術。在設計前應測量所用元器件的引數，為電路設計提供必要的依據，在完成設計和裝配以後，還必須測量和除錯放大器的靜態工作點和各項效能指標。乙個優質放大器，必定是理論設計與實驗調整相結合的產物。
因此，除了學習放大器的理論知識和設計方法外，還必須掌握必要的測量和除錯技術。
放大器的測量和除錯一般包括：放大器靜態工作點的測量與除錯，消除干擾與自激振盪及放大器各項動態引數的測量與除錯等。
1．放大器靜態工作點的測量與除錯
1) 靜態工作點的測量
測量放大器的靜態工作點，應在輸入訊號ui＝0的情況下進行， 即將放大器輸入端與地端短接，然後選用量程合適的直流毫安表和直流電壓表，分別測量電晶體的集電極電流ic以及各電極對地的電位ub、uc和ue。一般實驗中，為了避免斷開集電極，所以採用測量電壓ue或uc，然後算出ic的方法，例如，只要測出ue，即可用
算出ic（也可根據，由uc確定ic），同時也能算出ube＝ub－ue，uce＝uc－ue。
為了減小誤差，提高測量精度，應選用內阻較高的直流電壓表。
2) 靜態工作點的除錯
放大器靜態工作點的除錯是指對管子集電極電流ic（或uce）的調整與測試。
靜態工作點是否合適，對放大器的效能和輸出波形都有很大影響。如工作點偏高，放大器在加入交流訊號以後易產生飽和失真，此時uo的負半周將被削底，如圖2－2(a)所示；如工作點偏低則易產生截止失真，即uo的正半周被縮頂（一般截止失真不如飽和失真明顯），如圖2－2(b)所示。這些情況都不符合不失真放大的要求。
所以在選定工作點以後還必須進行動態除錯，即在放大器的輸入端加入一定的輸入電壓ui，檢查輸出電壓uo的大小和波形是否滿足要求。如不滿足，則應調節靜態工作點的位置。
(ab)
圖2－2 靜態工作點對uo波形失真的影響
改變電路引數ucc、rc、rb（rb1、rb2）都會引起靜態工作點的變化，如圖2－3所示。但通常多採用調節偏置電阻rb2的方法來改變靜態工作點，如減小rb2，則可使靜態工作點提高等。
圖2－3 電路引數對靜態工作點的影響
最後還要說明的是，上面所說的工作點「偏高」或「偏低」不是絕對的，應該是相對訊號的幅度而言，如輸入訊號幅度很小，即使工作點較高或較低也不一定會出現失真。所以確切地說，產生波形失真是訊號幅度與靜態工作點設定配合不當所致。如需滿足較大訊號幅度的要求，靜態工作點最好盡量靠近交流負載線的中點。
2．放大器動態指標測試
放大器動態指標包括電壓放大倍數、輸入電阻、輸出電阻、最大不失真輸出電壓（動態範圍）和通頻帶等。
1) 電壓放大倍數**的測量
調整放大器到合適的靜態工作點，然後加入輸入電壓ui，在輸出電壓uo不失真的情況下，用交流毫伏表測出ui和uo的有效值ui和uo，則
2) 輸入電阻ri的測量
為了測量放大器的輸入電阻，按圖2－4 電路在被測放大器的輸入端與訊號源之間串入一已知電阻r，在放大器正常工作的情況下， 用交流毫伏表測出us和ui，則根據輸入電阻的定義可得
圖2－4 輸入、輸出電阻測量電路
測量時應注意下列幾點:
① 由於電阻r兩端沒有電路公共接地點，所以測量r兩端電壓 ur時必須分別測出us和ui，然後按ur＝us－ui求出ur值。
② 電阻r的值不宜取得過大或過小，以免產生較大的測量誤差，通常取r與ri為同一數量級為好，本實驗可取r＝1～2kω。
3) 輸出電阻r0的測量
按圖2-4電路，在放大器正常工作條件下，測出輸出端不接負載 rl的輸出電壓uo和接入負載後的輸出電壓ul，根據
即可求出
在測試中應注意，必須保持rl接入前後輸入訊號的大小不變。
4) 最大不失真輸出電壓uopp的測量（最大動態範圍）
如上所述，為了得到最大動態範圍，應將靜態工作點調在交流負載線的中點。為此在放大器正常工作情況下，逐步增大輸入訊號的幅度，並同時調節rw（改變靜態工作點），用示波器觀察uo，當輸出波形同時出現削底和縮頂現象（如圖2－5）時，說明靜態工作點已調在交流負載線的中點。然後反覆調整輸入訊號，使波形輸出幅度最大，且無明顯失真時，用交流毫伏表測出uo（有效值），則動態範圍等於。
或用示波器直接讀出uopp來。
圖 2－5 靜態工作點正常，輸入訊號太大引起的失真
5) 放大器幅頻特性的測量
放大器的幅頻特性是指放大器的電壓放大倍數au與輸入訊號頻率f 之間的關係曲線。單管阻容耦合放大電路的幅頻特性曲線如圖2－6所示，aum為中頻電壓放大倍數，通常規定電壓放大倍數隨頻率變化下降到中頻放大倍數的倍，即0.707aum所對應的頻率分別稱為下限頻率fl和上限頻率fh，則通頻帶 fbw＝fh－fl
放大器的幅率特性就是測量不同頻率訊號時的電壓放大倍數au。為此，可採用前述測au的方法，每改變乙個訊號頻率，測量其相應的電壓放大倍數，測量時應注意取點要恰當，在低頻段與高頻段應多測幾點，在中頻段可以少測幾點。此外，在改變頻率時，要保持輸入訊號的幅度不變，且輸出波形不得失真。
6) 干擾和自激振盪的消除
參考實驗附錄
3dg 9011(npn)
3cg 9012(pnp)
9013(npn)
圖 2－6 幅頻特性曲線圖2－7晶體三極體管腳排列
三、實驗裝置與器件
1．＋12v直流電源2．函式訊號發生器
3．雙蹤示波器4．交流毫伏表
5．直流電壓表6．直流毫安表
7．頻率計8．萬用電表
9．晶體三極體3dg6×1(β＝50～100)或9011×1 （管腳排列如圖2－7所示）
10. 電阻器、電容器若干
四、實驗內容
實驗電路如圖2－1所示。各電子儀器可按實驗一中圖1－1所示方式連線，為防止干擾，各儀器的公共端必須連在一起，同時訊號源、交流毫伏表和示波器的引線應採用專用電纜線或遮蔽線，如使用遮蔽線，則遮蔽線的外包金屬網應接在公共接地端上。
1．除錯靜態工作點
接通直流電源前，先將rw調至最大， 函式訊號發生器輸出旋鈕旋至零。接通＋12v電源、調節rw，使ic＝2.0ma（即ue＝2.
0v）， 用直流電壓表測量ub、ue、uc及用萬用電表測量rb2值。記入表2－1。
表2-1ic＝2ma
2．測量電壓放大倍數
在放大器輸入端加入頻率為1khz的正弦訊號us，調節函式訊號發生器的輸出旋鈕使放大器輸入電壓ui10mv，同時用示波器觀察放大器輸出電壓uo波形，在波形不失真的條件下用交流毫伏表測量下述三種情況下的uo值，並用雙蹤示波器觀察uo和ui的相位關係，記入表2－2。
表2－2ic＝2.0ma ui＝ mv
3．觀察靜態工作點對電壓放大倍數的影響
置rc＝2.4kω，rl＝∞，ui適量，調節rw，用示波器監視輸出電壓波形，在uo不失真的條件下，測量陣列ic和uo值，記入表2－3。
表2－3 rc＝2.4kω rl＝∞ ui＝ mv
測量ic時，要先將訊號源輸出旋鈕旋至零（即使ui＝0）。
4．觀察靜態工作點對輸出波形失真的影響
置rc＝2.4kω，rl＝2.4kω， ui＝0，調節rw使ic＝2.
0ma，測出uce值，再逐步加大輸入訊號，使輸出電壓u0 足夠大但不失真。 然後保持輸入訊號不變，分別增大和減小rw，使波形出現失真，繪出u0的波形，並測出失真情況下的ic和uce值，記入表2－4中。每次測ic和uce 值時都要將訊號源的輸出旋鈕旋至零。
表2－4 rc＝2.4kω rl＝∞ ui＝ mv
5．測量最大不失真輸出電壓
置rc＝2.4kω，rl＝2.4kω，按照實驗原理2.4)中所述方法，同時調節輸入訊號的幅度和電位器rw，用示波器和交流毫伏表測量uopp及uo值，記入表2－5。
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