三极管共射极放大电路课件

,标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,三极管共射极放大电路,三极管共射极放大电路,1,一、实验目的,学习共射放大电路的设计方法与调试技术；,掌握放大器静态工作点的测量与调整方法，了解在不同偏置条件下静态工作点对放大器性能的影响；,学习放大电路的电压放大倍数、输入电阻、输出电阻及频率特性等性能指标的测试方法；,了解静态工作点与输出波形失真的关系，掌握最大不失真输出电压的测量方法；,进一步熟悉示波器、函数信号发生器、交流毫伏表的使用。,一、实验目的 学习共射放大电路的设计方法与调试技术；,2,二、相关知识,实验准备：,阅读实验说明部分内容。,使用EDA软件对电路进行仿真。,做好实验预习报告备查。,二、相关知识实验准备：阅读实验说明部分内容。使用EDA软件对,3,在电路中静态工作点为：,动态参数：,电压放大倍数,其中：,二、相关知识,在电路中静态工作点为：二、相关知识,4,二、相关知识,要使放大器不失真地放大，工作点必须选择合适。初选静态工作点时，可以选取直流负载线的中点，,即,V,CE,1/2,V,C,或I,C,1/2I,CS,。,(I,CS,为集电极饱和电流，I,CS,V,C,/R,C,)。,这样便可获得较大输出动态范围。当放大器输出端接有负载R,L,时，因交流负载线比直流负载线要陡，所以放大器动态范围要变小，如图1所示。当发射极接有电阻时，也会使信号动态范围变小。要得到最佳静态工作点，还要通过调试来确定，一般用调节偏置电阻R,W1,的方法来调整静态工作点。,二、相关知识 要使放大器不失真地放大，工作点必须,5,二、相关知识,图1 放大器最佳静态工作点,二、相关知识图1 放大器最佳静态工作点,6,二、相关知识（测量线）,同轴连接器,信号参考,屏蔽线,信号输入,二、相关知识（测量线）同轴连接器信号参考屏蔽线信号输入,7,二、相关知识（电路原理图）,二、相关知识（电路原理图）,8,二、相关知识（,Pspice,电路原理图）,二、相关知识（Pspice电路原理图）,9,二、相关知识,上页电路图共射放大电路的基极偏置电路采用R,B1,= R,W1,+ R3和R,B2,= R,W2,+ R4组成的分压电路，并在发射级中接有电阻R,E,= R6，用来稳定静态工作点。当,在放大电路输入端输入信号,V,i,后，在放大电路输出端便可得到与,V,i相位相反、被放大了的输出信号,V,o，实现了电压放大。,注意：,V,i与,V,s的区别，,V,i是输入信号，,Vs,是为了测量输入电阻的附加信号。,二、相关知识 上页电路图共射放大电路的基极偏置电,10,二、相关知识（晶体管管脚图）,二、相关知识（晶体管管脚图）,11,四、实验内容,静态工作点的调整和测量,R,L,及R,L,2K时，电压放大倍数的测量,最大不失真输出电压,Vomax,（有效值）,输入电阻和输出电阻的测量,放大电路上限频率f,H,、下限频率f,L,的测量,观察静态工作点对输出波形的影响,四、实验内容静态工作点的调整和测量,12,1. 静态工作点的,调整和测量,按所设计的放大器的元件连接电路，根据电路原理图仔细检查电路的完整性。,开启实验箱电源，用万用表检测15V工作电压，确认后，关闭实验箱电源。,将放大器电路板的工作电源端与15V直流稳压电源接通。然后，开启实验箱电源。此时，放大器处于工作状态。,1. 静态工作点的调整和测量按所设计的放大器的元件连接电路，,13,1. 静态,工作点的调整和测量,将K1用连接线短路（闭合），R,W2,用连接线短路，调节电位器R,W1,，使电路满足设计要求（I,CQ,1.5mA）。为方便起见，测量I,CQ,时，一般采用测量电阻Rc两端的压降,V,Rc,，然后根据I,CQ,=,V,Rc,Rc计算出I,CQ,。,测量,晶体管共射极放大电路的静态工作点，并将测量值与理论估算值记录在下表中。,要充分考虑到万用表直流电压档内阻对被测电路的影响 。,如果测出,V,CEQ,0.5V，则说明三极管已经饱和；如果,V,CEQ,+,V,C,则说明三极管已经截止。,晶体管若,V,BEQ,2V，估计该晶体管已被击穿。,1. 静态工作点的调整和测量将K1用连接线短路（闭合），RW,14,1. 静态,工作点的调整和测量,测量值,理论估算值,V,BQ,(V),V,BEQ,(V),V,CEQ,(V),I,CQ,(mA),V,BQ,(V),V,BEQ,(V),V,CEQ,(V),I,CQ,(mA),1. 静态工作点的调整和测量测量值理论估算值VBQ(V)VB,15,2.,电压放大倍数的测量,测量电压放大倍数,A,u,的方框图,（放大电路的工作电源未表示）,2. 电压放大倍数的测量测量电压放大倍数Au的方框图,16,2.,电压放大倍数的测量,测量最大不失真输出,电压V,omax,方框图,（放大电路的工作电源未表示）,2. 电压放大倍数的测量测量最大不失真输出电压Vomax方框,17,2.,电压放大倍数的测量,保持放大器的静态工作点不变,，调节函数信号发生器，使其,输出频率,f,1kHz、幅度为10mV的正弦波,，并将它加到放大电路的输入端，作为信号源电压,V,s,。不接输出负载电阻，即：R,L,(开路)。,放大电路的输出端接示波器，观察示波器所显示的输出电压,V,o,，当波形无失真现象时，用,交流毫伏表分别测出,V,s,、,V,i,、,V,o,（ R,L,）的大小，将其值记录在下表中。然后根据公式算出电压放大倍数A,u,。,增大输入信号幅度，用示波器监视输出波形、交流毫伏表测出最大不失真输出电压,V,omax,，并记录在下表中。,2. 电压放大倍数的测量 保持放大器的静态工作点不变，调节函,18,2.,电压放大倍数的测量,放大电路输出端接入负载电阻R,L,= 2K ，保持函数信号发生器输出频率,f,1kHz、幅度为10mV的正弦波不变，测出此时的输出电压,V,o,（ R,L,= 2K ），将其值记录在下表中。然后根据公式计算电压放大倍数A,u,，并分析负载对放大电路电压放大倍数的影响。,增大输入信号幅度，用示波器监视输出波形、交流毫伏表测出最大不失真输出电压,V,omax,，并记录在下表中。,2. 电压放大倍数的测量放大电路输出端接入负载电阻RL= 2,19,2.,电压放大倍数的测量,用示波器双踪观察,V,o,和,V,i,的波形，测出它们的大小和相位。并将波形画在同一坐标纸上。,测试条件,实测值（有效值）,理论值,V,s,（mV）,V,i,（mV）,V,o,或,V,o,（V）,V,omax,（V）,Au,Au,R,L,=,R,L,=2K,表：,注意,在做最后一个实验之前，应一直保持静态工作点不变。如果不小心调了电位器,R,W1,，则应重新进行静态调试，然后再继续完成各个实验。,2. 电压放大倍数的测量 用示波器双踪观察Vo和Vi的波形，,20,3.,输入电阻和输出电阻的测量,(1) 放大电路的输入电阻Ri 的测量,放大电路的输入,电阻,Ri,可用电阻,分,压法,来测量，图中R为已知阻值的外接电阻，用交流毫伏表分别测出,V,s和,V,i，则,图 放大电路输入电阻的测量,若R为可变电阻，调节R的阻值，使,V,i=1/2Vs，则Ri=R。这种方法称为,半压法,测输入电阻。,3. 输入电阻和输出电阻的测量(1) 放大电路的输入电阻,21,3.,输入电阻和输出电阻的测量,输入电阻测量原理方框图,（放大电路的工作电源未表示）,按图接线，用示波器监视输出波形，交流毫伏表测出,V,s和,V,i有效值。,由于R两端没有电路的公共接地点，若用交流毫伏表直接测R上的压降，则会引入干扰，造成测量误差。,3. 输入电阻和输出电阻的测量输入电阻测量原理方框图按图接线,22,3.,输入电阻和输出电阻的测量,图 放大电路输出电阻的测量,(2) 放大电路的输出电阻Ro 的测量,放大电路的输出电阻可用增益,改变法,来测量，分别测出负载开路时的输出电压,V,o和带上负载R,L,后的输出电压,V,o，则,也可采用,半压法,测输出电阻。,3. 输入电阻和输出电阻的测量图 放大电路输出电阻的测量(,23,3.,输入电阻和输出电阻的测量,输出电阻测量原理方框图,（放大电路的工作电源未表示）,按图接线，用示波器监视输出波形，用交流毫伏表分别测出空载和带载时的输出有效值。,3. 输入电阻和输出电阻的测量输出电阻测量原理方框图按图接线,24,4. 放大电路上限频率,f,H,、下限频率,f,L,的测量,放大电路的通频带,通常当电压增益下降到中频增益0.707倍时(按功率分贝数即下降3dB)所对应的上下限频率用,f,H,和,f,L,表示，如图所示，则,f,H,与,f,L,之间的范围就称为放大电路的通频带宽度BW,。,即,频率特性曲线图,4. 放大电路上限频率fH、下限频率fL的测量放大电路的通频,25,4. 放大电路上限频率,f,H,、下限频率,f,L,的测量,测量方法,（1）在I,CQ,1.5mA，R,L,=情况下，将频率为1KHz的正弦信号加在放大器的输入端，增大输入信号幅度，监视输出电压,V,o仍保持不失真的正弦波。 用交流毫伏表测出此时输出电压值,V,o；,（2）保持信号源输出信号幅度不变，改变信号源输出频率（增加或减小） ，当交流毫伏表测数的输出电压值达到,V,o0.707值时，停止信号源频率的改变，此时信号源所对应的输出频率即为上限频率,f,H,或下限频率,f,L,。,4. 放大电路上限频率fH、下限频率fL的测量测量方法,26,4. 放大电路上限频率,f,H,、下限频率,f,L,的测量,上下限频率测量原理方框图,（放大电路的工作电源未表示）,4. 放大电路上限频率fH、下限频率fL的测量上下限频率测量,27,静态工作点对输出电压波形的影响:,I,CQ,，,v,o,出现饱和失真，形状为“削顶”失真。,I,CQ,，,v,o,出现截止失真，形状为“缩顶”失真。,I,CQ,正常，当加大输入信号时，,v,o,同时出现饱和与截止失真。,5. 观察,静态工作点对输出波形的影响,静态工作点对输出电压波形的影响:ICQ，vo出现饱和失真，,28,5. 观察,静态工作点对输出波形的影响,在I,CQ,1.5mA，R,L,=情况下，将频率为1KHz的正弦信号加在放大器的输入端，增大输入信号幅度，监视输出电压,V,o,仍保持不失真的正弦波。,将电位器R,W1,的滑动端调到最下端，使静态电流I,CQ,下降，用示波器观察输出波形是否出现失真、记录此时的波形，并测出相应的集电极静态电流 。若失真不够明显，可适当增大输入信号。,将电位器R,W1,的滑动端调到最上端，此时静态电流I,CQ,增大，观察输出波形失真的变化，记录此时的波形，并测出相应的集电极静态电流 。,根据上述两种情况下所观察到的波形，说明集电极偏置电流的大小对放大电路输出动态范围的影响。,5. 观察静态工作点对输出波形的影响 在ICQ,29,五、思考题,在测试放大器的各项参数时，为什么要用示波器监视输出波形不失真？,在测试Au、Ri和Ro时，怎样选择输入信号,V,i的大小和频率？,测试中，如果将信号源、毫伏表、示波器中的任一仪器的二个测试端上接线换位（即各仪器的接地端不再连在一起）。此时示波器上的波形将发生什么变化？,五、思考题在测试放大器的各项参数时，为什么要用示波器监视输出,30,五、思考题,用示波器同时观察放大电路输入、输出波形的相位关系时，示波器上有关按钮应置什么位置？,当静态工作电流I,CQ,通过测量,V,E,或,V,C,来间接地得到时，分析万用表内阻对测量误差的影响。,试分析电路中的Re、Ce起什么作用？,如何判断放大器的截止和饱和失真？当出现这些失真时应如何调整静态工作点？,五、思考题用示波器同时观察放大电路输入、输出波形的相位关系时,31,六、实验报告要求,实验目的、实验器材、实验电路及主要内容。,EDA电路图与仿真波形。,画出测试放大电路的Au、,V,omax、Ri和Ro等电路时，有关仪器的接线图。,整理实验数据（列表或作图表示），并与理论计算值相比较。,分析输出电压波形与输入电压波形的相位关系、静态工作点对输出波形的影响，画出失真的波形。,记录最大不失真输出电压幅度。,简述实验体会及收获。,六、实验报告要求实验目的、实验器材、实验电路及主要内容。,32,