1晶体管单极放大器

姓名：周卫华同组人员：魏才盛实验日期：2012年

实验名称：晶体管单级放大器

一．实验目的

（1） 掌握用Multisim9.0仿真软件分析单极放大器主要性能指标的方法。

（2） 掌握晶体管放大器静态工作点的测试和调整方法，观察静态工作点对放大器输

出波形的影响。

（3） 测量放大器的放大倍数，输入电阻和输出电阻。

二、实验原理

即

图2.1－1 晶体管单级放大器

1、 放大器静态工作点的选择和测量

放大器的基本任务是不失真的放大小信号。为了获得最大不失真输出电压，

静态工作点应选在输出特性曲线上交流负载线的中点。若工作点选的太高，则容易引起饱和失真；而选的太低，又易引起截止失真。

（1） 直接法：将万用表电流档串入集电极电路直接测量。此法精度高，但要断开集电极回路，比较麻烦。

当按照上述要求搭好电路，在输入端引入正弦信号，用示波器观察输出。

静态工作点具体的调节步骤如下：

现象 出现截止失真 出现饱和失真 两种失真都出现 动作 根据示波器上观察到的现象，做出不同的调整动作，反复进行。当加大输入信号，两种失真都出现，减小输入信号，两种失真同时消失，可以认为此时的静态工作点正好处于交流负载线的中点，就是最佳的静态工作点。去掉输入信号，

2.电压放大倍数的测量

电压放大倍数是指放大器的输入电压Ui输出电压Uo之比

Au=Uo/Ui（2.1-5）

用示波器分别测出Uo和Ui，便可按式（2.1-5）求得放大倍数，电压放大倍数与负载Rl有关。

3.输入电阻和输出电阻的测量

（1）输入电阻Ri用电流电压法测得，电路如图2.1-3所示。在输入回路中串接电阻R=1kΩ，用示波器分别测出电阻两端电压Ui和Us，则可求得输入电阻Ri为

减小R 增大R 减小输入信号 加大输入信号 无失真

Ri=Ui/Ri=Ui×R/（Us-Ui）（2.1-6）

图2.1-3

电阻R不宜过大，否则引入干扰；也不宜过小，否则误差太大。通常取与Ri同一数量级。

（2）输出电阻Ro可通过测量输出端开路时的输出电压Uo1，带上负载Rl后的输出电压Uo2。

Ro=（Uo1/Uo2-1）×Rl （2.1-7）

三．实验内容

（一） 计算机仿真部分

连接晶体管单极放大电路如图1.1所示：

图 1.1

1. 静态工作点的调整和测量

（1） 如上图所示，示波器A通道接放大器输入信号，B通道接放大器输出信号。

按

开始仿真。

（2） 在输入端加入1KHZ，幅度为20mv（峰峰值）的正弦波，双击信号发生器

设置信号为正弦波，频率为1KHZ，幅度为10mv（信号发生器里显示的幅度是峰值）。按A或者shift+A调节电位器，使示波器所显示的输出波形达到最大不失真。如图1.2所示。

图1.2

（3） 撤掉信号发生器，使输入信号电压Vi=0，用万用表测量三极管三个极分别

对地的电压，VE,VB,VC,VCEQ,ICQ,根据IEQ=VEQ/Re算出ICQ=IEQ。 将测量值记录于表1.1，并与估算值进行比较。

表1.1 静态工作点（仿真）

理论估算值 VB VC VE VCE IC 实际测量值 VB VC VE VCE IC 2.957V 7.448V 2.257V 5.232V 2.256mA 2.900V 7.516V 2.257V 5.271V 2.242mA

图1.3为测量静态工作点截图。

图1.3

波器截图。

图1.4

（1） 放大电路输出端接入2K欧姆的负载电阻RL，保持输入电压vi不变，测出

此时的输出电压vo，并计算出此时的电压放大倍数，分析负载对放大电路

电压放大倍数的影响。图1.5为相应的示波器截图。

图1.5

（2） 用示波器双踪观察输入输出电压的波形，比较它们之间的相位关系。

答：从图1.4和图1.5中可以看出输出电压与输入电压之间是反相的。

3．输入电阻与输出电阻的测量

电路图和示波器截图如图1.6所示。

图1.6

将2，3的测试结果记录整理后填入表1.2中，并对实验结果进行讨论。

表1.2 放大电路动态指标测试、计算结果（仿真）

2. 测量最大不失真输出电压

调节信号发生器输入电压V的大小，直到输出波形刚要出现失真瞬间即停止增大V，这时示波器所显示的正弦电压V，即为放大电路的最大不失真电压，记下此时输出电压的大小。

答：通过观察示波器中输出电压波形随输入电压增大的变化情况发现当U=14mvp时，输出电压开始出现上电压截止，输出电压波形如图1.7所示

（二） 实验室操作部分

1. 静态工作点的调整和测量

（1） 按照实验电路在面包板上连接好，布线要整齐，均匀，便于检

查；经检查无误接通12v直流电源。 （2） 在输入端加入1KHZ，幅度为20mv（峰峰值）的正弦波，在放

大电路的输出端接示波器，调节电位器，使示波器所显示的输

出波形达到最大不失真，然后关掉信号发生器的电源，使输入电压VI=0，用万用表测量三极管三个极分别对地的电压

VE,VB,VC,VCEQ,ICQ,根据IEQ=VEQ/Re算出ICQ=IEQ。将测量值记录于表1.3，并与估算值进行比较。

表1.3静态工作点

理论估算值 VB VC VE VCE IC 实际测量值 VB VC VE VCE IC 2.907v 7.515v 2.257v 5.257v 2.242mA 2.901v 7.312v 2.274v 5.035v 2.252mA

（3）用示波器双踪观察输入输出电压的波形，比较它们之间的相位关系。 答：从示波器中观察发现两者相位反相。

将2，3的测试结果记录整理后填入表1.4中，并对实验结果进行讨论。

表1.4 放大电路动态指标测试、计算结果（仿真）

四．.分析与讨论

（1） 分析静态工作点，电压放大倍数的实测值与理论值有何差异?为什么?

负载开路时，电压放大倍数理论估算值AV=133.33 ,实际测量值AV’=137.45，

差距不大。而RL=2kΩ时，电压放大倍数理论估算值AV=66.67，实际测量值AV=137.45，误差明显。理论估算时没有考虑三极管的电容特性以及对rbb,Ube都是估算的，不精确。 （2） 负载电阻RL对放大增益的影响。 负载电阻RL会减小放大增益。 （3） 试验过程中，如果将信号发生器或示波器接线换位，会出现什么问题？ 试验过程中，如果将信号发生器或示波器接线换位，将会出现相位相反，

电压表或电流表示数为负数。 （4） 如果不断开集电极电阻RC，如何测量集电极电流IC。这种方法称为什么测量

方法？

用万用表（电压当）先测出RC两端的电压降，然后根据已知的RC的值，算出IC。这种方法称为间接法。

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