晶体管放大电路实验报告.doc

实验2 晶体管放大电路专业学号姓名实验日期一、 实验目的1. 掌握如何调整放大电路的直流工作的。2. 清楚放大电路主要性能指标的测量方法。二、 实验仪器1. 双踪示波器 1台2. 函数发生器 1台3. 交流毫伏表 1台4. 直流稳压电源 1台三、 实验原理和内容1. 放大电路的调整按照图1安装电路，输入频率为1kHz、峰值为5m V（由示波器测量）的正弦信号vi,观察并画出输出波形；测量静态集电极电流ICQ和集-射电压VCEQ。用你的测量数据解释你看到现象。问题1：如何调整元件参数才能使输出不失真？如果要保证ICQ约为2.5mA，具体的元件参数值是多少？图1 图2 实际使用电路在电路中换入你调整好数值的元件，保持原信号输入，记下此时的ICQ和VCEQ到表1，观察示波器显示的输出波形，验证你的调整方案，记下v0的峰值（基本不失真）。注：由于实验中器件限制我们使用图2电路2. 放大电路性能指标的测量1) 保持调整后的电路元件值不变，保持静态电流ICQ为原来的值，输入信号Vim=5mV,测量输入输出电阻，计算电路增益AV，Ri,Ro,并与理论值比较。其原理如下：输出电阻Ro：测量放大器输出电阻的原理电路如图 2所示，其戴维南等效电压源uo即为空载时的输出电压，等效内阻Ro即为放大器的输出电阻。显然 2图3 图4输入电阻 Ri：测量放大器输入电阻的原理电路如图3所示，由图可见 2) 保持Vim=5mV不变，改变信号频率，将信号频率从1kHz向高处调节，找出上限频率fH;同样向地处调节，找出下限频率fL。作出幅频特性曲线，定出3dB带宽fBW。四、 仿真放大电路的调整仿真电路如图4，输入频率为1kHz、峰值为5mV的正弦信号并测量ICQ和VCEQ 图5 图6结论：1. 示波器输出的波形如图5由图可知，电路产生饱和失真，故此时应该增大Ib故应该增大Rb。2. 在电路中由两个万能表测量得到：ICQ=7.214mA VCEQ=762.5mV。3. 在饱和时，VCEQ很小接近于零。问题1解答：为了使输出基本不失真应当增大Rb，在电路中不断增加Rb，直到Rb=1.24M使，静态电流约为2.5mA并且电路基本不失真。放大电路的调整实验仿真：图7在保证VCEQ接近5V来确保工作在放大区时测得数据：表1调整电路数据Vim(mV)Rb(k)ICQ(=(VCC-VC/RC)(mA)VCEQ(V)Vom(mV)5441.4595.063184其中交流电流取幅值。问题2：如将电路中的NPN管换为PNP管，试问：这时电路要做哪些改动才能正常工作？如果如果出现实验图中所示的波形，又应如何调整电路元件值？问题2解答：由于PNP与NPN所需电压相反，电流也完全相反，电路需将+10V的VCC改为-10V即可正常工作。若使用PNP时产生如图中所示的下部图像失真，由于PNP电流与NPN完全相反，即相位相差180。故此时应该为截止失真，应该减小Rb。放大性能指标的测量：1. 输入输出电阻仿真Ri： Ro：图8 图9如图8，测得VS(mV)=4.970mV，Vi(V)=3.357mV；故Ri=2.08k；如图9，测得Vo(mV)=323.19mV，Vo(V)=178.68mV；故Ro=1.618k。2. 频率测试仿真如图使用波特仪仿真：图10 图11仿真结果由图可以测得下限频率约为：4Hz；上限频率约为：17MHz四、实验数据及分析1、放大电路的调整 根据实际电路板将电路调整为基本不失真（即VCEQ=5V），观察示波器得到：表2调整电路数据Vim(mV)Rb(k)ICQ(=(VCC-VC/RC)(mA)VCEQ=VC(V)Vom(mV)5491.7155.080265数据分析：该数据与实验有较小的误差，但也基本符合此时的电路的工作状态，故此误差可以忽略。误差分析：由于实验的元件和标准的数据有所偏差，而且滑动变阻器并不能调到那么标准，三极管也和仿真中的三极管有所偏差。但产生误差并不大。2、放大电路性能指标的测量1. 根据换算法测量得到的数据如表3表3 性能指标测量数据 ICQ=1.715mA Vim=5mV VSm(mV) Vom(V) Vom(V)由测量数据得到的计算值 理论估算值测量值13.50.390.195 AV-55.77 AV-56.79测量值23.60.40.2Ri（k）2.45Ri（k）2.72平均值3.550.3950.198Ro（k）1.99Ro（k）2.0数据分析：实验中使用万能表测得三极管测得=203，算得的计算值与测量值相差不大，极为接近，故实验基本是正确的。误差分析：实验结果与仿真结果有着一些偏差，主要是仿真软件中找不到9013故使用2N222，但是2N222的部分参数与9013有些差别故结果有少许偏差，而且实验电路中的元件与实际标注的数据有所偏差，故结果可视为正确。实验改进：可适当将信号源与放大器之间的电阻取大一些，产生较大的压降，以减少测量的误差。2. 放大器幅频特性（Vim=10mV）的数据如表4表4 放大器幅频特性（Vim=5mV时）f(Hz)5060708090100150200300Vo(V)0.120.130.140.150.1560.1620.1840.1900.196f(MHz)123456789Vo(V)0.201960.1880.180.1760.160.1480.1400.132图中可以得出70Hz即为下限频率,8MHz即为上限频率。数据分析：如图画出幅频特性图像：图12数据分析：在实验中我们取了上下限频率周围的频率进行测量。该实验数据较为符合三极管的幅频特性，而且图像也较为符合。误差分析：由实验出的结果与仿真的结果相差较大，主要是因为模拟用的三极管与实际用的三极管有所不同造成的，但是并不能算是实验错误。实验改进：可以在预估的上下限频率附近多取一些数据进行测量，以减少实验误差。