模电实验 - 单极共射放大器

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单极共射放大器实验报告

一、实验目的

(1)掌握用Multisim 13仿真软件分析单极放大电路主要性能指标的方法。 (2)熟悉常用电子仪器的使用方法,熟悉基本电子元器件的使用。 (3)学会并熟悉“先静态后动态”的电子线路的基本调试方法。 (4)分析静态工作点对放大器性能的影响。 (5)掌握放大器电压放大倍数,输入电阻,输出电阻及最大不失真输出电压的调试方法。 (6)测量放大电路的频率特性。

二、实验原理

(1)基本电路; 晶体管单极放大电路是常见的低频小信号放大电路,用于实现利用小信号来控制大信号。其电路如图3.1.1所示:

电路在接通直流电源而未加输入信号时,电路中产生的电流,电压为直流量,记为VBEQ,VCEQ,IBQ,ICQ,由它们确定了电路的一个工作点,称为静态工作点Q。三极管的静态工作点可由下士近似估算: VBEQ=(0.6~0.7)V硅管; (0.2~0.3)V锗管 VCEQ=VCC-ICQ(Rc+Re) VBQ=R2VCC/(RP+R1+R2) ICQ≈IEQ=(VBQ-VBEQ)/Re

IBQ=ICQ/β

(2)最佳静态工作点的调整和测量;

放大器静态工作点的选择是指对三极管集电极电流IC或VCE的调整与测试。 实际工作中往往通过调节基极偏置电阻的大小,观察输出波形的变化,来调节静态工作点。当输入电压逐渐增大时,若输出波形正负同时出现削波现象,即表明此时放大电路的静态工作点选择合适,此时放大电路动态范围最大。如图3.1.2所示:

(3)放大倍数的测量; 电压放大倍数是指放大器的输出电压Vo与输入电压Vi之比,其值与负载RL有关,是衡量电路放大能力的指标。

AV=Vo/Vi

(4)输入电阻和输出电阻的测量;

1、输入电阻:输入电阻指从放大器输入端看进去的等效电阻,它表明放大器对信号源的影响程度。计算方法为:Ri=Vi/Ii=Vi/(VR/R)=ViR/(VS-Vi)

2、输出电阻:输出电阻指从放大器输入端看进去的信号源的等效电阻,用来描述信号输出的方式和带负载的能力。计算方法为:Ro=(VO/VL-1)RL

(5)幅频特性的测量。 放大器的幅频特性是放大器的电压放大倍数AV与输入信号频率fi之间的关系曲线,如图3.1.5所示。其通频带定义为:fBW=fH-fL

三、实验内容

(1)最佳静态工作点的调整和测量; (2)放大倍数的测量;

(3)输入电阻和输出电阻的测量; (4)幅频特性的测量。

四、实验仪表及元器件

(1)双路直流稳压电源一台; (2)函数信号发生器一台; (3)示波器一台; (4)毫伏表一台; (5)万用表一台; (6)三极管一个;

(7)电阻1kΩ一个,2kΩ两个,5.1kΩ两个,47kΩ电位器一个; (8)电解电容10μF两个,100μF一个; (9)模拟电路试验箱一台。

五、实验过程

(1)最佳静态工作点的调整和测量;

1按照实验原理图3.1.1在Multisim仿真软件面板上连接电路,检查无误后接通12V直流电源。

2在放大器的输入端加入1kHZ、峰值为100mV的正弦波,将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最大不失真。去掉函数信号发生器,使输入电压vi=0,用万用表分别测量三个极对地的电压

(VBQ,VCQ,VEQ),VCEQ和ICQ。并将结果记录在表3.1.2中,与估算值进行比较。

(2)放大倍数的测量; 1、接入函数信号发生器,输出1kHz,峰值为100mV的正弦波信号。当输出端开路是,测量输入输出电压vi,vo的有效值Vi,Vo的大小,并计算出电压放大倍数。 2、放大电路输出端接入RL=2kΩ的负载电阻,保持输入电压不变,测量输出电压Vo,计算此时的电压放大倍数,并分析负载对放大器电压放大倍数的影响。 3.用双踪示波器观察Vi和Vo的波形,比较两波形之间的相位关系。

(3)输入电阻和输出电阻的测量; 1、按照实验原理图连接好电路,断开J1,用示波器分别测出电阻R两端电压Vs,Vi的有效值,并计算出放大电路输入电阻。

2、闭合J1,测量负载开路时的输出电压Vo和接上2KΩ负载时的输出电压,并计算出该放大电路的输出电阻。

(4)幅频特性的测量。 1打开函数信号发生器的电源,输入1kHz,峰值为100mV的正弦信号,输出端接2kΩ的负载电阻RL,用示波器分别测量Vi,Vo的大小,计算电压放大倍数。 2保持输入新信号电压Vi的幅度不变,分别增大和减小输入信号的频率,再测量放大器的输出电压,样输出电压下降到中频值得1/√2时,对应的频率记为放大器的上限截止频率和下限截止频率,然后计算BW。

六、数据记录与分析

(1)最佳静态工作点的调整和测量;

表3.1.2 静态工作点测量结果 理论估算值 实际测量值 VBQ VCQ VEQ VCEQ ICQ VBQ VCQ VEQ VCEQ ICQ 3.5476.8222.8473.9752.589m3.4826.8862.8334.0532.576mV V V V A V V V V A 调节电位器,使示波器所显示的输出波形最大且不失真时,Rp=7.05kΩ。则最佳直流工作点的实际测量值与理论估算值如上表所示。

(2)放大倍数的测量; 输入电压 输出电压 电压放大倍数 99.993mV 1.72V 输出端开路 17.2倍 99.988mV 800.207mV 接入负载 8.00倍 由实验数据分析可得,接入负载后电压的放大倍数会减小。而实际情况下由于放大器输出电阻不为0,电压放大倍数会由于负载的接入而减小,与实验结果相符。

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