.东南大学电工电子实验中心实验报告课程名称：电子电路实践第三、四次实验实验名称：单级低频电压放大器院（系）：专业：姓名：学号：实验室：105 实验组别：无同组人员：无实验时间：2012年4月15日2012年4月22日评定成绩：审阅老师：实验目的：1、掌握单级放大电路的工程估算、安装和调试2、了解三极管各项基本器件参数、工作点、偏置电路、输入阻抗、输出阻抗、增益、幅频特性等的基本概念以及测量方法3、掌握基本的模拟电路的故障检查和排除方法，深化示波器、稳压电源、交流电压表、函数发生器的使用技能训练三、预习思考1、器件资料：上网查询本实验所用的三极管9013的数据手册，画出三极管封装示意图，标出每个管将其扁平的一面正对自己，管脚朝下，则从左至右三个管脚依次为e,b,c;封装图如下：2、 偏置电路：教材图1-3中偏置电路的名称是什么，简单解释是如何自动调节BJT （半导体三极管）的电流I C 以实现稳定直流工作点的作用的，如果R 1 、R 2取得过大能否再起到稳定直流工作点的作用，为什么？答：共发射极偏置电路。

利用12,R R 构成的分压器给三极管基极b 提供电位B U ,又1BQ I I ,基极电位B U 可近似地由下式求得：212B CC R U V R R ≈⋅+当环境温度升高时，)(CQ EQ I I 增加，电阻E R 上的压降增大，由于基极电位B U 固定，加到发射结上的电压减小，BQ I 减小，从而使CQ I 减小，通过这样的自动调节过程使CQ I 恒定，即实现了稳定直流工作点的作用。

如果12,R R 取得过大，则1I 减小，不能满足12,R R 支路中的电流1BQ I I 的条件，此时，BQ V 在温度变化时无法保持不变，也就不能起到稳定直流工作点的作用。

3、 电压增益：(I) 对于一个低频放大器，一般希望电压增益足够大，根据您所学的理论知识，分析有哪些方法可以提高电压增益，分析这些方法各自优缺点，总结出最佳实现方案。

答：0()()26(1)C L C L u i beb CQu R R R R A mV u r r I βββ==-=-++ 所以提高电压增益的方法有：1）增大集电极电阻R C 和负载R L 。

缺点：R C 太大，受V CC 的限制，会使电路不能正常工作。

2）Q 点适当选高，即增大I CQ 。

缺点：电路耗电大、噪声大3）选用多级放大电路级联形式来获取足够大的电压增益。

缺点：电路较复杂，输出信号易产生自激，需采取措施消除 (II) 实验中测量电压增益的时候用到交流毫伏表，试问如果用万用表或示波器可不可以，有什么缺点。

答：在频率低于100KHZ 时万用表的交流档和交流毫伏表都可以比较精确地测量交流电压，当频率大于100KHZ 小于1MHZ 时，万用表的测量精度下降，只能采用交流毫伏表测量，对于更高频率的信号，必须选择高频毫伏表测量。

而示波器测量的电压精度一般比毫伏表低一个数量级,无法在需要精确测量电压值时的时候使用。

4、 输入阻抗：(I) 放大器的输入电阻R i 反映了放大器本身消耗输人信号源功率的大小，设信号源内阻为R S ，试画出图1-3中放大电路的输入等效电路图，回答下面的连线题，并做简单解释：R i = R S放大器从信号源获取较大电压 R i << R S 放大器从信号源吸取较大电流 R i >> R S 放大器从信号源获取最大功率 答：2222()2s s i i i i i s s i s iU U P I R R R R R R R R ===+++ 对i P 关于i R 求导，当i s R R =时，'i P =0，所以 放大器从信号源获取最大功率。

si i sU I R R =+，当i s R R <<时，放大器从信号源获取较大电流s ii i sU R U R R =+，当i s R R >>时，放大器从信号源获取较大电压。

(II) 教材图1-4是实际工程中测量放大器输入阻抗的原理图，试根据该图简单分析为什么串接电阻R S 的取值不能太大也不能太小。

答：若Rs 取得过大，不满足当i s R R >>条件，i U 较小， 则放大器从信号源获取较小电压，电压表测量小信号的时候由于噪声干扰等原因测量精度下降，测量误差增加。

若RS 取得过小，又不满足i s R R <<条件，则放大器从信号源获取较小电流，i U 值将很大，同样会引入较大误差。

(III) 对于小信号放大器来说一般希望输入阻抗足够高，根据您所学的理论知识，分析有哪些方法可以提高教材图1-3中放大电路的输入阻抗。

答：交流输入阻抗：1226////300(1)i be CQmVR r R R I β=≈++； 适当增大R1，R2的电阻值，保证满足12,R R 支路中1BQ I I 的条件。

使用电流放大系数（β）大的三极管。

降低静态工作点，在输出信号不失真的情况下。

5、 输出阻抗：(I) 放大器输出电阻R O 的大小反映了它带负载的能力，试分析教材图1-3中放大电路的输入阻抗受那些参数的影响，设负载为R L ，画出输出等效电路图，回答下面的连线题，并做简单解释。

R O = R L 负载从放大器获取较大电压 R O << R L 负载从放大器吸取较大电流 R O >> R L 负载从放大器获取最大功率 答：222202()2o o o L L L L o L o o L LR I R I P I R R R R R R R R ===+++，当Ro=RL 时，负载从放大器获取最大功率。

1o o o L o L L o R I I I R R R R ==++，当o L R R >>时，负载从放大器获取较大电流。

1o o L o oL o L o L R I R R I U R R R R ==++，当o L R R <<时，负载从放大器获得较大电压。

(II) 教材图1-5是实际工程中测量放大器输出阻抗的原理图，试根据该图简单分析为什么电阻R L 的取值不能太大也不能太小。

答：若RL 取值过大，电流源的电流只有一小部分流经RL ，输出电流过小。

但若RL 过小，则通过RL 的电流即通过集电极端的电流过大，将会损坏三极管。

(III) 对于小信号放大器来说一般希望输出阻抗足够小，根据您所学的理论知识，分析有哪些方法可以减小教材图1-3中放大电路的输出阻抗。

答：交流输出阻抗：//o ce C C R r R R =≈，由于ce r 特别大，减小其并没有太大影响，主要可以适当减小C R 的电阻值。

6、 计算教材图1-3中各元件参数的理论值，其中已知：V CC =12V ，V i =5mV ，R L =3KΩ，R S =50Ω， T 为9013指标要求：A V >50，R i >1 KΩ，R O <3KΩ，f L <100Hz ，f H >100kHz （建议I C 取2mA ） 答：本实验所用的三极管9013是硅管，β=1571） 对于图1-3中的偏置电路，只有2R 支路中的电流1BQ I I 时，才能保证BQ V 恒定实现自动稳定工作点的作用，因此为了满足功能工作点需求，取125BQ I I =，3BQ V V = 2） BQ BECQ E V V I R -=,取C I =2mA3） 2115739.422525252BQ BQ BQBQCQV V V R K I I I β⨯=====Ω⨯取2R =10K12(123)10303CC BQ BQ V V R K V R --⨯≈==Ω4）30()()157(33)10100.04502626(1)300(1157)2C L C L u i beb CQ u R R R R A mV mV u r r I βββ⨯⨯==-=-=-=->++++2626300(1)300(1157)2354 2.3512i be CQ R r K K I β≈=++=++⨯=Ω=>//o o C C R r R R =≈,C R =3K符合指标要求。

30.71.152EQ BQ BEQE CQCQV V V R K I I --====,取1E R K = 其他参数:100W R K = ,'110R K =, 12,47C C u =, 100E C u =实验原理：静态工作点放大器的基本任务是不失真地放大信号。

由于它们的性能与静态工作点的位置及其稳定性直接相关，所以要使放大器能够正常工作，必须设置适合的静态工作点。

为了获得最大不失真的输出电压，静态工作点应该选在输出特性曲线上交流负载线中点附近。

放大器的主要性能指标有：1、电压增益，2、输入电阻，3、输出电阻，4、放大器的幅频特性。

实验内容：1、 研究静态工作点变化对放大器性能的影响（1） 调整R W ，使静态集电极电流为2mA ，测量静态时晶体管集电极-发射就之间电压（2） 在放大器输入端输入频率为f=1kHz 的正弦信号，调整信号源输出电压V S使Vi=5mV ，测量并记录Vs 、Vo 、Vo ’，并计入表中。

（3） 重新调整Rw 使Icq 为1mA ，重复上述测量，将测量结果计入表中。

2、 观察不同静态工作点对输出波形的影响。

（1） 增大Rw 阻值，观察输出电压波形是否出现截止失真。

（2） 减小Rw 阻值，观察输出波形是否出现饱和失真，描出失真波形 3、 测量放大器的最大不失真输出电压分别调节Rw 和Vs ，用示波器观察输出电压Vo 波形，使输出波形为最大不失真正弦波。

测量此时静态集电极电流Icq 和输出电压的峰峰值。

4、 测量放大器的幅频特性曲线调整Icq=2mA ，保持Vi=5mV 不变，改变信号频率，用逐点法测量不同频率下的Vo 值，作出幅频特性曲线，定出3dB 带宽BW一、 研究静态工作点变化对放大器性能的影响实验电路图如图所示：Ri=1kΩ，R2=10kΩ，R1’=10kΩ，R c=3kΩ，R E=1kΩ，R L=3kΩ。

静态工作点Icq（mA） 1 2测量值测量值理论值误差(%) 输入端接地Q BQ（V） 3.600 2.625 2.7 2.8 V CQ（V）8.990 5.225 6 12.9V EQ（V） 2.952 2.000 2 0输入信号Vi=5mVV S（mV） 6.700 6.900 7.09 2.7 V O(V) 0.505 0.950 1 5 V O’（V）0.240 0.497 0.5 0.6计算值V BEQ（V）0.632 0.630 0.7 9.9 V CEQ（V）7.732 4.100 4 2.5A V111 180 200 10Ri/ kΩ 3.04 2.400 2.393 0Ro/ kΩ 2.87 2.730 3 9从表中数据误差可看出，有几项的数据误差是比较大的，达到了10%+。