单管放大电路实验

时间：2022-10-29 百科知识版权反馈

【摘要】：为保证放大电路能够不失真地放大信号，电路必须有合适的静态工作点，而且输入信号的频率范围不能超过电路的通频带。单管放大电路的上限截止频率fH和下限截止频率fL为中频电压放大倍数Aum下降到70.7%时或20lg｜Aum｜下降3dB对应的频率。对节点8进行交流频率分析，分别测量上限截止频率、下限截止频率，并计算放大器的通频带填入表4.1.5中。

4.1.1　单管放大电路实验

1）实验目的

（1）学习放大器静态工作点的测量和调整方法。

（2）观察R_c及R_b1对静态工作点和交流放大特性的影响。

（3）学习放大器动态性能指标（A_u、A_us、r_i、r_o等）的测量方法。

（4）学习放大器频率特性的测试方法。

2）实验原理

实验原理图如图4.1.1所示。

图4.1.1　单管放大电路

图4.1.1是分压式偏置放大电路。图中三极管VT为2N2222A:β＝35～300，U_BE＝0.65V；信号发生器:U_sm＝10mV，f＝1kHz，内阻Rs＝100Ω；u_o为输出电压；u_i为输入电压。

为保证放大电路能够不失真地放大信号，电路必须有合适的静态工作点，而且输入信号的频率范围不能超过电路的通频带。

图4.1.1所示电路的静态工作点可由下列表达式估算:

集电极电流:

基极电流:

集－射电压:U_CE≈V_CC－I_C（R_c＋R_e）

图4.1.1所示的放大器的动态性能指标可由下列表达式估算:

电压放大倍数:

输入电阻:r_i＝R_b1∥R_b2∥r_be

输出电阻:r_o＝R_c

源电压放大倍数:

由于受电路中电容的影响，放大器工作在低频段和高频段时，放大倍数都有衰减。单管放大电路的上限截止频率f_H和下限截止频率f_L为中频电压放大倍数A_um下降到70.7%时或20lg｜A_um｜下降3dB对应的频率。放大器的通频带为:BW＝f_H－f_L。低频段的下限频率f_L主要受放大电路中的耦合电容和射极旁路电容影响；高频段的上限频率f_H主要受晶体管的极间电容以及电路的分布电容影响。

图4.1.1所示单管放大电路的低频段与高频段电压放大倍数的幅值和相角分别为:

通常，用分贝为单位来表示放大电路的电压放大倍数:A_u（dB）＝20lg｜A_u｜（dB）

3）实验器材

（1）三极管:2N2222A（默认值）1个；

（2）电阻:100Ω、1kΩ、2kΩ、5kΩ各1个；

（3）可调电阻:10kΩ，100kΩ各1个；

（4）极性电容:100μF 3个；

（5）开关:1个；

（6）直流电压源1台；

（7）测试仪器仪表:信号发生器、示波器和波特图仪各1台，电压表3只，电流表2只。

特别提示:

可调电阻的操作方法:选中可调电阻，将元器件特性对话框中的“Value/Key”增加（Increase）设置为:A～Z的中某个字母，减少（Decrease）设置为:a～z的中某个字母，敲击键盘上的相应键可使该电阻的阻值按比例增加或减少，比例由“Component Properties/Value/Increment”确定。

开关的操作方法:将开关的“Value/Key”设置为A～Z/0～9/Enter/Space中的任一个，敲击键盘上的相应键就可打开或关闭开关。

4）实验内容及步骤

（1）按图4.1.1所示的连接方式创建电路，将表V₁、A₁、A₂各属性中的Value/Mode设置为DC；表V₃、V₂各属性中的Value/Mode设置为AC，然后将其命名、存盘保存。

（2）电路参数如图4.1.1所示，接通电源，调节信号发生器使正弦信号U_s＝10mV（1 kHz），用示波器观察输入、输出信号（若输出是失真的正弦波，则调节R_b1、R_c使其不失真），再用电压表V₁和电流表A₁、A₂测量静态工作点，并计算相应的理论值，将结果填入表4.1.1中。

表4.1.1　数据记录表1

（3）调节R_b1和R_c可改变静态工作点的设置，进而改变放大器的动态范围。用示波器观察输出信号的变化，完成表4.1.2的内容。

表4.1.2　数据记录表2

（4）当R_b1＝15kΩ和R_c＝2kΩ时，根据不同的U_i（调节信号发生器的输出信号幅值U_s，使U_i变化），用表V₂测量电路的输出电压U_o，增大输入信号U_s，用示波器观察输出信号的变化情况，测量电路的最大不失真输出电压U_omax以及此时的输入U_imax的大小，将测量值填入表4.1.3中。

表4.1.3　数据记录表3