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单管低频放大器
一、实验目的
(1)学习元器件的放置和手动、自动连线方法。(2)熟悉元件标号及虚拟元件值的修改方法。(3)熟悉节点及标注文字的放置方法。
(4)熟悉电位器的调整方法。
(5)熟悉信号源的设置方法。(6)熟悉示波器的方法。
(7)熟悉放大器主要性能指标的测试方法。
(8)掌握示波器、信号源、万用表、电压表、电流表的应用方法。(9)学习实验报告的书写方法。
二、分压式偏置电路的工作计算
对于如图所示的小信号低频放大电路,若已知负载电阻RL、电源电压EC、集电极电流ICO和晶体管的电流放大系数,则偏置电路元件可按照下列经验公式计算,凡是按经验公式计算结果的各个元件参数,一般应取标准值,然后在实验中,必要时适当修改电路元件参数,进行调整。
(1)基极直流工作点电路IbQ IbQ≈ICQ/
(2)分压电流I1 I1≈EC/(R1+R2)=(5~10)IbQ
(3)发射极电压UeQ UeQ=0.2EC或取UeQ=1~3V(4)发射极电阻Re
Re≈UeQ/ICQ
(5)基极电压
Ubo=Uco+UbeQ
式中,硅管的UbeQ≈0.7V,锗管的UbeQ≈0.2V。(6)分压器电阻R1和R2
R1≈(EC-UbQ)/IbQ R2≈UbQ/I1
(7)集电极电阻RC RC =(1~5)RL
(8)输入电阻Ri和输出电阻RO的测量方法见第三章第二节的例一。
三、实验内容
实验电路如上图所示,调用元件并连接电路:(1)测量IC=?(调整RW,按电路计算IC设置)。
IC=2.793mV
(2)信号发生器设置为正弦波,f=1kHz,V=3mV。
(3)调整RW,在示波器上观察波形,使波形输出幅度最大,且不失真。
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所以93%时输出波形最大且不失真
(4)测量单管放大器的输入输出电阻Ri、RO。
输入电阻:Ri=Ui/Ii=1.471/0.087=16.9
输出R:(UO/UL-1)RL=(325.142/209.535-1)5100=2.813K
(5)用“失真度测量仪”测量电路的失真度。
(6)用“波特图示仪”测试电路的幅频特性曲线。
fL=92.69HZ
fH=2.822KHz fW=fH-fL=2822-92.69=2729.31Hz
单管低频放大器
一、实验目的
(1)学习元器件的放置和手动、自动连线方法。(2)熟悉元件标号及虚拟元件值的修改方法。(3)熟悉节点及标注文字的放置方法。
(4)熟悉电位器的调整方法。
(5)熟悉信号源的设置方法。(6)熟悉示波器的方法。
(7)熟悉放大器主要性能指标的测试方法。
(8)掌握示波器、信号源、万用表、电压表、电流表的应用方法。(9)学习实验报告的书写方法。
二、分压式偏置电路的工作计算
对于如图所示的小信号低频放大电路,若已知负载电阻RL、电源电压EC、集电极电流ICO和晶体管的电流放大系数,则偏置电路元件可按照下列经验公式计算,凡是按经验公式计算结果的各个元件参数,一般应取标准值,然后在实验中,必要时适当修改电路元件参数,进行调整。
(1)基极直流工作点电路IbQ IbQ≈ICQ/
(2)分压电流I1 I1≈EC/(R1+R2)=(5~10)IbQ
(3)发射极电压UeQ UeQ=0.2EC或取UeQ=1~3V(4)发射极电阻Re
Re≈UeQ/ICQ
(5)基极电压
Ubo=Uco+UbeQ
式中,硅管的UbeQ≈0.7V,锗管的UbeQ≈0.2V。(6)分压器电阻R1和R2
R1≈(EC-UbQ)/IbQ R2≈UbQ/I1
(7)集电极电阻RC RC =(1~5)RL
(8)输入电阻Ri和输出电阻RO的测量方法见第三章第二节的例一。
三、实验内容
实验电路如上图所示,调用元件并连接电路:(1)测量IC=?(调整RW,按电路计算IC设置)。
IC=2.793mV
(2)信号发生器设置为正弦波,f=1kHz,V=3mV。
(3)调整RW,在示波器上观察波形,使波形输出幅度最大,且不失真。
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所以93%时输出波形最大且不失真
(4)测量单管放大器的输入输出电阻Ri、RO。
输入电阻:Ri=Ui/Ii=1.471/0.087=16.9
输出R:(UO/UL-1)RL=(325.142/209.535-1)5100=2.813K
(5)用“失真度测量仪”测量电路的失真度。
(6)用“波特图示仪”测试电路的幅频特性曲线。
fL=92.69HZ
fH=2.822KHz fW=fH-fL=2822-92.69=2729.31Hz
单级低频小信号放大电路
一、理解电路原理、和的作用:的作用:、组成什么反馈:什么作用:组成什么反馈:什么作用:的作用:的作用:的作用:
二、实验结果、测出三极管
极对地电位,判断三极管工作区域、输入端接,峰峰值为的正弦波,测出输出端的峰峰值,算出放大倍数:去掉,输入端接,峰峰值为的正弦波,测出输出端的峰峰值,算出放大倍数:哪个放大倍数大:、输入端接,峰峰值慢慢变大的正弦波,查看输出端波形变化,出现什么现象?、输入端接,峰峰值的正弦波,调节,查看输出端波形变化,出现什么现象?
单管低频放大器
一、实验目的
(1)学习元器件的放置和手动、自动连线方法。(2)熟悉元件标号及虚拟元件值的修改方法。(3)熟悉节点及标注文字的放置方法。
(4)熟悉电位器的调整方法。
(5)熟悉信号源的设置方法。(6)熟悉示波器的方法。
(7)熟悉放大器主要性能指标的测试方法。
(8)掌握示波器、信号源、万用表、电压表、电流表的应用方法。(9)学习实验报告的书写方法。
二、分压式偏置电路的工作计算
对于如图所示的小信号低频放大电路,若已知负载电阻RL、电源电压EC、集电极电流ICO和晶体管的电流放大系数,则偏置电路元件可按照下列经验公式计算,凡是按经验公式计算结果的各个元件参数,一般应取标准值,然后在实验中,必要时适当修改电路元件参数,进行调整。
(1)基极直流工作点电路IbQ IbQ≈ICQ/
(2)分压电流I1 I1≈EC/(R1+R2)=(5~10)IbQ
(3)发射极电压UeQ UeQ=0.2EC或取UeQ=1~3V(4)发射极电阻Re
Re≈UeQ/ICQ
(5)基极电压
Ubo=Uco+UbeQ
式中,硅管的UbeQ≈0.7V,锗管的UbeQ≈0.2V。(6)分压器电阻R1和R2
R1≈(EC-UbQ)/IbQ R2≈UbQ/I1
(7)集电极电阻RC RC =(1~5)RL
(8)输入电阻Ri和输出电阻RO的测量方法见第三章第二节的例一。
三、实验内容
实验电路如上图所示,调用元件并连接电路:(1)测量IC=?(调整RW,按电路计算IC设置)。
IC=2.793mV
(2)信号发生器设置为正弦波,f=1kHz,V=3mV。
(3)调整RW,在示波器上观察波形,使波形输出幅度最大,且不失真。
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所以93%时输出波形最大且不失真
(4)测量单管放大器的输入输出电阻Ri、RO。
输入电阻:Ri=Ui/Ii=1.471/0.087=16.9
输出R:(UO/UL-1)RL=(325.142/209.535-1)5100=2.813K
(5)用“失真度测量仪”测量电路的失真度。
(6)用“波特图示仪”测试电路的幅频特性曲线。
fL=92.69HZ
fH=2.822KHz fW=fH-fL=2822-92.69=2729.31Hz
实验三 单级低频放大电路
1.实验目的
(1)研究单管低频小信号放大电路静态工作点的意义。(2)掌握放大电路静态工作点的调整与测量方法。(3)掌握放大电路主要性能指标的测试方法。
2.实验涉及的理论知识和实验知识
本实验体现了三极管的工作原理、放大电路的静态工作点调试方法以及放大器性能指标的基本测试方法。
3.实验仪器
信号发生器、示波器、直流稳压电源、电压表
4.实验电路
实验电路如图3.1.1所示。图中电位器RW是为调节晶体管静态工作点而设置的。RB1 RW 100kΩ Ucc(+12V)RC 2kΩ Rs + 3kΩ usRB2 18kΩ R1 6.2kΩ 9013 + C2 10μF + + RL 2kΩ uO CE 47μF RE 1kΩ 图3.1.4 输入电阻测量原理图 图3.1.5 输出电阻测量原理图
在被测放大电路前加一个电阻R,输入正弦信号,用示波器分别测量R两端对地的电压us和ui。则
RiuiR
usui为了减小测量误差,一般取R接近Ri或将R换成一个可变电阻RW,调RW使ui1us,2这时,Ri= RW。
④输出电阻Ro 任何放大电路的输出都可以等效成一个有内阻的电压源,从放大电路输出端看进去的等效内阻称为输出电阻Ro。输出电阻的大小反映了放大器带负载的能力。由于负载与输出电阻具有串接的关系,Ro越小,带负载的能力越强。当Ro
uRoo1RLuL
在测量时要注意测量uo和uL时,输入电压ui应保持一致,且大小适当,保证在RL接入和断开时输出波形均不失真。且RL应与Ro处于同一数量级。
⑤通频带BW
Au Aum 0.707 Aum BW fL fH 0 低频段 中频段 高频段 f/Hz 图3.1.6 放大电路的幅频特性 通频带用于衡量放大电路对不同频率信号的放大能力。由于放大电路中电容和晶体管内部PN结的结电容存在,在输入信号频率较低或较高时,放大倍数的数值会下降;而在中间频带范围内,输出幅度基本不变。图3.1.6所示为放大电路的增益与输入信号频率之间的关系曲线。称为放大电路的幅频特性曲线。图中Aum为中频放大倍数。
在信号频率下降到一定程度时,放大倍数的数值明显下降,使放大倍数的数值等于0.707倍Aum的频率称为下限截止频率fL。信号频率上升到一定程度,放大倍数数值也将减小,使放大倍数的数值等于0.707倍Aum的频率称为上限截止频率fH。f小于fL的部分称为放大电路的低频段,f大于fH的部分称为放大电路的高频段,而fH与fL之间形成的频带称为中频段,也称为放大电路的通频带BW。
BW=fH – fL 通频带越宽,表明放大电路对不同频率信号的适应能力越强。对于扩音机,其通频带应该宽于音频(20Hz~20kHz)范围,才能完全不失真地放大声音信号。在实用电路中,有时也希望频带尽可能窄,如选频放大电路,希望它只对单一频率的信号放大,以避免干扰和噪声的影响。幅频特性及通频带通常有如下两种测试方法。I.逐点法
(1)幅频特性的测量
在保持输入信号大小不变的情况下,改变输入信号频率f,用示波器逐点测出输出电压uo。由Au=uo/ui计算对应于不同频率下放大器的电压增益,按顺序列表记录,在坐标纸上将得到的数据逐点描绘出频率特性曲线,即该放大器增益的幅频特性曲线。在图中可以找出fH与fL,并计算通频带BW。
(2)通频带BW的测量 具体步骤如下。
1)将信号发生器接入被测放大电部的输入端,示波器接到被测放大电路的输出端。2)调整输入信号幅度,改变输入信号频率(约1kHz左右),用示波器测量放大电路最大不失真输出波形。
3)保持输入信号幅度不变,用示波器测量放大电路的最大不失真输出波形幅度。4)增大输入信号频率,使放大电路的输出电压为最大值的0.707倍,测出此时的频率fH。
5)减小输入信号频率,使放大电路的输出电压为最大值的0.707倍,测出此时的频率fL。
6)计算BW=fH – fL。
在保持输入信号大小不变的情况下,改变输入信号频率,用示波器逐点测出输出电压。按顺序列表记录,在坐标纸上将所测数据逐点描绘出频率特性曲线,找出fH与fL,计算通频带BW。
II.扫频法
利用扫频仪直接在屏幕上显示出放大器的Au – f曲线,在屏幕显示的曲线上测出通频带BW。
6.实验内容
(1)单级低频放大电路的实验参考电路如图3.1.1所示。C1、C2和CE的极性不要接反。
(2)测量并调试放大器的静态工作点,研究电路参数RW、Rc、UCC的变化对静态工作点的影响。
实验中对静态工作点的测量可用示波器分别测量晶体管三个管脚的电位UB、UC、UE,然后再计算UBEQ、UCEQ。实际测量中,进行电流测量时通常采用间接测量法,因此,测量集电极电流ICQ可以通过测量电压来换算电流。例如,只要测出UC,可由ICQ =(UCC-UC)/RC,算出ICQ。用这种方法测量电流,不仅可以不用变动被测电路,而且还消除了由于反复拆装线路导致发生故障的可能。
1)RW对静态工作点的影响:
①调节RW和输入信号,使放大器的静态工作点为最佳状态(即当输入信号幅度增大时,输出波形同时出现饱和与截止失真)。撤去信号发生器,用示波器测量UBQ、UCQ、UEQ,并计算出ICQ。
②将信号发生器重新连入放大器输入端,且保持输入信号不变。将RW增大,观察并记录波形。撤去信号发生器,示波器测量UBQ、UCQ、UEQ,计算出ICQ,并根据波形和数据判断出失真类型。
③将信号发生器再次连入放大器输入端,且保持输入信号不变。将RW减小,观察并记录波形。撤去信号发生器,用示波器测量UBQ、UCQ、UEQ,计算出ICQ,并根据波形和数据判断出失真类型。
2)集电极电阻Rc对静态工作点的影响:
将输入信号接入放大器,在集电极电阻Rc上并联Rc',Rc'=Rc=15k,观察并记录输出波形。撤去信号发生器,用示波器测量UBQ、UCQ、UEQ,并计算出ICQ。将此情况与无Rc'时比较。测试后仍将Rc'断开,恢复电路原状。
3)电源电压UCC对静态工作点的影响
将输入信号接入放大器,再将UCC由+12V减至+7V,或增加至+15V,观察并记录输出波形。撤去信号发生器,用示波器分别测量UBQ、UCQ、UEQ,并计算ICQ。将此情况与UCC=+12V时比较,测试后将UCC恢复为+12V。
(3)测量放大器的性能指标 1)放大器增益的测量
将1kHz的正弦输入信号接入放大器,用示波器观察输出电压波形,在波形没有出现失真的情况下,改变负载,分别令RL=1kΩ、RL=15kΩ和输出开路三种情况下,测量放大器输入和输出电压,计算放大器增益Au。
2)最大输出动态范围
在测量电压放大倍数的基础上,逐渐增加输入信号幅值,同时观察输出波形,当输出波形刚出现失真时的Uo即为Uo,max。
3)放大器输入电阻的测量
用输入换算法测量输入电阻。输入信号不变,在放大器输入回路串入与输入电阻为同一数量级的电阻R,用示波器分别测量R两端对地的电压us和ui。则
Ri4)放大器输出电阻的测量
uiR usui用输出换算法测量输出电阻。负载电阻RL=15kΩ,输入端加入正弦信号,用示波器分别测量空载时和加负载电阻RL时的输出电压uo和uL。则
uRoo1RL
uL5)放大器幅频特性的测量 采用逐点描迹法测量放大器的幅频特性,并绘出幅频特性曲线。6)要想进一步扩展通频带,给出一个切实可行的方法。
7.注意事项
(1)在分别组装好电路和调整好稳压直流电源,经检查无误后,再接入电路打开电源开关。
(2)测试静态工作点时,应将输入端加入的动态信号撤掉。
(3)进行电路指标的测试过程中,一定要保证在输出电压波形始终不失真。(4)信号源的输出端切勿与直流电源输出端相连接,以免损坏仪器。
8.实验报告要求
(1)认真整理和处理测试数据,并用坐标纸画出相关曲线。
(2)通过实验结果分析各参数对放大器静态工作点的影响,与理论分析结果进行比较,作出简明扼要的结论。
(3)分析、总结射极负反馈电阻的作用。
(4)总结、分析负载电阻RL的变化对放大电路的影响。(5)总结主要性能指标的测试方法。
(6)记录产生故障情况,说明排除故障的过程和方法。(7)回答思考题。
[思考题] 1.在图3.1.1所示的电路中,一般都是通过改变上偏置电阻RB1来调节静态工作点,为什么?改变下偏置电阻RB2来调节静态工作点可以吗?调节RC呢?为什么?
2.在示波器上显示的PNP和NPN型晶体管放大器输出电压的截止失真波形和饱和失真波形相同吗,为什么?
3.单管放大电路中,决定电路的静态工作点的元件有哪些?
4.负载电阻RL变化时,对放大电路静态工作点有无影响?对电压放大倍数有无影响? 5.如果在实验电路中,将NPN型晶体管换成PNP型晶体管,试问UCC及电解电容极性应如何改动?
6.能否用数字万用表来进行放大器幅频特性曲线的测试,为什么?
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