02实验二共射基本放大电路的设计研究

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模拟电子技术实验

实验二 共射基本放大电路的研究

一、 实验目的

二、实验仪器名称及型号

三、设计要求

1. 设计任务

设计一具有静态工作点稳定特性的共射极基本放大电路： （1） 电源电压VCC=12V，使用硅材料NPN晶体管3DG6(硅小功率高频管)，其电流放大系数β≈75，（实际放大系数会有所不同，在此为了方便按75计算）。

（2） 选择参数，使ICQ≈1.5mA，3V≤UCEQ≤6V。

2. 设计提示

为了使放大器获得尽可能高的放大倍数，同时又不因进入非线性区而产生波形失真，就必须设置一个合适的静态工作点。若工作点设置得过高，则晶体管易进入饱和区而产生饱和失真；反之则晶体管易进入截止区而产生截止失真。

根据要求，所选电路如图1所示。

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+12VRb1I1Rb2IBbRcc3DG6eRe

图1 共射极放大电路直流通路

为保证静态工作点的稳定，要求：

选UBQ3V，由ICQ由UBQI1=（5~10）IB UBQ=（3~5）UBEQ UUBEUUBE2.3BQ得：ReBQ1.5k

ReICQ1.5ICQ1.5mARb2R120A，令VCC可确定b2；又IBQ75Rb1Rb2Rb1312V60k。可选择Rb145k Rb1215k。

200AI110IBQ200A，则Rb1Rb2根据3VUCEQVCCICQ(RcRe)6V，可求得2.5kRc4.5k，可选择

Rc3k。这样就完成了电路的设计。所得数据为

Rb145k，Rb215k，Re1.5k，Rc3k

当然读者可根据所给条件做出自己的设计，上述这组数据仅供参考。

+12VGND20k0Rb1Rb3200kRc3Rc21.5k3k6.2kRc12147k100k1RP1470kRP2141516910R110μFC217R310k53C17610μF11V13DG6121813191k2R215k4Rb2240Re11.5kRe2C347μFRL1RL23k10k20100kRf

图2 单级晶体管放大电路线路板

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本次实验中所采用的分压式偏置放大电路，是最为常见的工作点稳定电路。本次实验所采用的电路板如图2所示。在电路板上可以实现多种不同的电路形式：如固定偏置和分压式偏置方式，有反馈和无反馈的工作方式。提供多种集电极偏置电阻和负载电阻供选择。

四、实验内容

1.单管共射放大电路的静态测试

（1）保持子板上的晶体管未接线，将万用表调至“是PNP型。

（2）按图1在电路板（实验箱的子板）上连好电路，各电阻参数如表1所示，注意须在子板插入实验箱以及接线之前用万用表测量并调节Rb1的大小，不要在子板插入实验箱后用万用表测量

”挡，检查晶体管的发射结和集电结电压，发现损坏向老师说明。在下面空白处描述检测现象，结合测量结果说明晶体管是NPN型还

Rb1。将电路板插入实验箱的相应位置。打开直流稳压电源的开关，用万用表直流电压测量档测量

电源的输出并调节电源，使万用表显示12V（直流稳压电源屏幕上显示的电压值作为参考）。用连接线将电源接至实验箱的＋12V与GND两个接口上（注意极性），此时用万用表测量电路板上＋VCC与GND两点之间的电压应为12V。

（3）测量UB、UC、UE，记入表1中的第一行。根据测得数据，计算ICQ和UCEQ的值。 表1 静态工作点测量数据记录 实验参数 测量值 计算值 VCC 12V 6V 12V 12V 12V Rb1 Rb2 Rc Re 1.5kΩ 1.5kΩ 1.5kΩ 1.5kΩ 1kΩ UB/V UC/V UE/V ICQ UCEQ 45kΩ 15kΩ 3kΩ 45kΩ 15kΩ 3kΩ 30kΩ 15kΩ 3kΩ 45kΩ 15kΩ 1.5kΩ 45kΩ 15kΩ 3kΩ （4）改变电路中各元器件参数，用相同的方法，测量参数改变后的静态工作点，把测量后计算得到的ICQ和UCEQ的结果填入表1中。

讨论各行数据之间的差异，并将所测结果与理论计算值比较：

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2.调整放大电路的最佳静态工作点

+12VRb1RP11+20kRcc3kC210µF47k17+RS10k3C110µF++bV13DG6e+uoC3+47µFus2_ui4_Rb215k1.5kGNDRe20_

图3 共射极基本放大电路

按图3在实验箱子板上完成电路连接。将电路板（实验箱的子板）插入实验箱的相应位置。将电源接在实验箱的＋12V与GND两个接口上（注意电源的极性和大小）。

将函数发生器的输出调为1kHz的正弦交流电压，峰-峰值调至30mV后接入到电路板的3与4端之间，4端接函数发生器的公共端。将示波器的探头接到放大电路的输出端uo，即17与20之间，20端接示波器探头的地端。调节电位器RP1，观察输出电压uo的波形，在不失真的前提下，使其输出波形幅值最大，测量此时的静态工作点。

测量静态工作点的步骤：先断开函数发生器与电路的连接，用万用表的直流电压档分别测量此时晶体管各电极c、b和e端与GND端之间的电压UC、UB和UE，将结果记入表2中。测完后将两个表笔从电路中断开。

表2 静态工作点的测量数据记录 测量项目 测量值

3.电压放大倍数的测量

保持刚才的电路参数不变。函数发生器改接在1与2端之间，调节函数发生器的输出，使3与4端的有效值为10mV（可用示波器监测）。放大电路的输出端17与 20之间接负载电阻RL。若输出波形没有失真，则可以进行放大倍数的测量，并画出此时输入与输出波形之间的相位关

UC/V UB/V UE/V 4

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系。已知输入信号Ui的有效值为10mV，参照表3，分别测量各种情况下输出电压的有效值Uo，计算电压放大倍数Au=Uo/Ui 。

画出输入与输出波形之间的相位关系：

表3 电压放大倍数的测量数据记录 Ui的有效值 RL值 RL= ∞ RC值 RC=1.5k RC=3k RC=1.5k RC=3k RC=1.5k RC=3k Uo的有效值 计算放大倍数 10mV RL=10k RL=3k 根据实验结果，分析在改变RL时，对放大倍数有何影响。改变RC时，对放大倍数有何影响。

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4. 输出电阻的测量

测量原理参见实验教程，保持静态工作点和输入电压ui的有效值为10mV不变。实验过程中始终用示波器监视电路输出波形，确保波形不失真。

表4 输出电阻的测量数据记录 RL RL=10k RC RC=1.5k RC=3k RC=1.5k 负载时Uorms 开路时Uorms ro (计算值) RL=3k RC=3k 根据实验结果，分析改变RC时，对ro有何影响；RL取多大时，测得的ro较准确。

5. 输入电阻的测量

测量原理参见实验教程。保持静态工作点不变。函数发生器接在图3中的1与2端之间，在函数发生器的输出uS与放大电路输入ui之间已经串入10k的电阻RS 。调节函数发生器使输入电压ui的有效值仍为10mV。电路参数如图3所示，RC=3k。实验过程中始终用示波器监视输出波形，确保波形不失真。

表5 输入电阻的测量数据记录 ui的有效值 10mV 负载 uS的有效值 ri RL=3k RL= ∞ 6.放大电路幅频特性的测试（选作）

在阻容耦合放大电路中，中频段的放大倍数为Am。当输入信号的频率降低到一定频率时，放大倍数将随之降低，当放大倍数降至

Am2时，其对应的频率称为下限转折频率fL；当输入信

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号的频率升高到一定频率时，晶体管的放大倍数将随之降低而引起放大电路放大倍数的降低，当放大倍数降至

Am2时，其对应的频率称为上限转折频率fH。放大电路的放大倍数A随着频率

f的改变而变化的曲线称为放大电路的幅频特性曲线。

如图3所示电路，参数和静态工作点与实验内容1相同。断开负载电阻RL。将函数发生器接在3与4端之间作为输入电压，测量过程中始终用示波器监测输入电压，保持输入电压ui的有效值为10mV不变。用示波器测量输出波形的峰峰值，记入表6中。按所测数据画出幅频特性曲线。

表6 放大电路幅频特性的测试 频率 100Hz 200Hz 500Hz 1kHz 10kHz 100kHz 500kHz 1MHz Uopp 按所测数据画出幅频特性曲线

根据所测数据讨论下限和上限转折频率与所选取测量的哪个频率比较接近，或者在哪个频率区间中：

五、思考题

1. 绘出三极管的输出特性曲线，在输出特性曲线上说明表1中各参数的变化将引起静态工作点Q如何变化。与实测结果比较。

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2. 如果实测时发现UC接近电源电压。你认为可能是什么原因引起的？至少列举出两种可能。

3．总结失真类型的判断方法，说明当本实验中的放大电路的输出出现削顶失真时，为截止失真，还是饱和失真？

4．为增加放大电路的最大不失真输出幅度，应采取什么措施？

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教师签字：

原始数据记录

1. 检查晶体管的发射极和集电极正向压降： ； 静态工作点测试数据记录 实验参数 测量值 VCC 12V 6V 12V 12V 12V Rb1 Rb2 Rc Re 1.5kΩ 1.5kΩ 1.5kΩ 1.5kΩ 1kΩ UB/V UC/V UE/V 45kΩ 15kΩ 3kΩ 45kΩ 15kΩ 3kΩ 30kΩ 15kΩ 3kΩ 45kΩ 15kΩ 1.5kΩ 45kΩ 15kΩ 3kΩ 2. 最佳静态工作点测试：UC： UB： UE： 3. 电压放大倍数的测量——输入输出波形的相位关系

Ui的有效值 RL值 RL= ∞ RC值 RC=1.5k RC=3k RC=1.5k RC=3k RC=1.5k RC=3k 9

Uo的有效值 10mV RL=10k RL=3k

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4. 输出电阻的测量 RL RL=10k RL=3k 5. 输入电阻的测量

RC RC=1.5k RC=3k RC=1.5k RC=3k 负载时Uorms 开路时Uorms uS的有效值 教师签字：

ui的有效值 10mV

负载 RL=3k RL= ∞ 10