实验二单管放大电路
实验报告
一、实验数据处理
1.工作点的调整
调节RW，分别使I
＝1.0mA，2.0mA，测量VCEQ的值。
CQ
2.工作点对放大电路的动态特性的影响
分别在ICQ＝1.0mA，2.0mA情况下，测量放大电路的动态特性（输入信号vi是幅度为5mV,频率为1kHz的正弦电压）,包括测量电压增益，输入电阻，输出电阻和幅频特性。
幅频特性：ICQ=1.0mA
得到幅频特性曲线如下图：
ICQ=2.0mA
频率f/Hz 28 80 90 200 400 680
电压增益
18.60 47.10 51.69 88.63 116.44 128.31
|Av|
频率
0.4 0.6 0.8 1.2 2.0 2.5
f/MHz
电压增益
138.33 132.58 126.12 111.39 86.87 74.43 |Av|
fL 245Hz fH 1.6MHz
得到的幅频特性曲线如下图：
（注：电压增益均取绝对值，方便画图）
3.负反馈电阻对动态特性的影响
改接CE与RE2并联,测量此时放大电路在ICQ＝1.0mA下的动态特性（输入信号及测试内容同上）,与上面测试结果相比较,总结负反馈电阻对电路动态特性的影响。
电压增益Av 输入电阻Ri 输出电阻Ro
-6.46
10792Ω3349Ω
幅频特性：
频率f/Hz 10 27 80 230 400 680
电压增益
3.83 5.61 6.25 6.41 6.42 6.43
|Av|
频率
0.1 0.5 0.7 1.0 2.0 2.8
f/MHz
电压增益 5.61 5.56 5.50 5.39 4.83 4.36
得到幅频特性曲线如下图：
可以发现，负反馈电阻电路的幅频曲线曲线与任务2中得到的曲线形状有差异，但是与仿真得到的曲线图相近，应该不是测量误差导致的。
二、测量方法总结
1.工作点调节的原理与方法
实际上，静态工作点Q 可以通过调节静态电流I CQ 来设置，因为根据电路结构与KVL ，可知
I BQ
=1
I CQ V CEQ ≈V CC −(R C +R E1+R E2)I CQ
故当I CQ 确定后，I BQ 与V CEQ 也成了确定的值，即工作点Q 被确定。
搭好线路后，调节变阻器的阻值，同时用万用表红表笔接触晶体管的C 极，黑表笔接地，则I C =V/R C 。
若R C 两端的电压值相等，原因可能是面包板上电阻或晶体管的引脚没有接进电路中，此时应检查电路的连接情况。
若R C 两端的电位有可观的差值，则可用万用表测一测各电阻（除负载电阻）两端的电压，检查电阻是否有短路的情况，若发现某电阻短路，则应更换此电阻再设置静态工作点。
排除开路和短路的问题后，即可得到合适的静态工作点。
另外，若后续的测量中仍出现工作点不合适的问题，可参考思考题1中的做法，即当输入信号幅度增大时，让输出电压波形同时出现饱和失真与截止失真。
2.工作点对放大电路动态特性的影响
电压增益、输入电阻与输出电阻的计算公式如下：
A v =V o V i =−β(R C //R L )r be
R i =R B1//R B2//r be
R o ≈R C
当I CQ 减小时，由V CEQ 公式可知V CEQ 增大，则工作点降低；当I CQ 增大时，V CEQ 减小，则
工作点升高。
工作点越高，I
CQ 越大，则r
be
越小，故放大电路的电压增益越大，输入
电阻越小，而输出电阻应基本不变。
另外，若静态工作点设置不合适，则后续测量中
得到的波形可能会严重失真。
如果V
CEQ
过大，波形会发生截止失真（顶部失真）；如果
V
CEQ
过小，波形会发生饱和失真（底部失真）。
误差原因分析：
（1）外界条件的微小变化（温度、湿度等）影响了电路的特性，产生了一定的误差；（2）输入输出电阻的测量方法进行了近似（频率较低时忽略电抗元件的作用），也产生了一定的误差；
（3）交流小信号的输入使测量的误差较大，同时噪声的影响难以完全消除；
（4）用示波器的自动测量时，信号波动会产生测量误差；手动测量时，误差主要源于各人的测量位置与读数方法的差异。
3.射极负反馈电阻对放大电路动态特性的影响
若在电路中采用发射极负反馈电阻的接法（即将C
E 并联到R
E2
上），会使电压增益大大
减小，同时输入电阻会大幅度增加，而输出电阻近似不变。
4. 放大电路主要性能指标的测试方法
（1）输入、输出电阻的测量
在频率比较低的时候，可不考虑电抗元件的作用，故可用输入电阻代替输入阻抗。
在
被测的输入回路中串联一个已知电阻R
1，分别测量电阻R
1
两端对地的电压V
i
与V
’i
，
则输入电阻为：
R i=|
V i
V′i−V i
|R1
若求得的R
i 阻值与R
1
相近，则取求得的值；否则，将R
1
换为阻值更接近求得的R
i
的
电阻，再次测量直到求得的R
i 阻值与R
1
相近。
类似地，可用输出电阻代替输出阻抗。
要测输出电阻R
o ，先测量电路的开路输出电压V
o
，然后接入合适的负载电阻R
L
，测量
输出电压V
oL
，则输出电阻
Ro=(V o
oL
−1)R L
同样地，若求得的R
o 阻值与R
L
相近，则取求得的值；否则，将R
L
换为阻值更接近求
得的R
o 的电阻，再次测量直到求得的R
o
阻值与R
L
相近。
（2）增益、幅频特性的测量
电压增益A
v 定义为输出电压V
o
与输入电压V
i
的比值，分别测量输入电压和输出电压
的大小即可计算出电压增益。
由于所测电路频带较宽，可选10kHz以下，1kHz以上的某频率测量输出电压有效值
的最大值A
Vm。
计算得到A Vm/√2，逐渐减小输入信号的频率，使得输出电压有效值约为A Vm/√2，记录此时的频率f L；逐渐增大输入信号的频率，使得输出电压有效值约为A Vm/√2，记录此时的频率f H。
至此已得到频带的宽度，要得到幅频特性曲线，须
在频率f
L 、f
H
附近多测几个点，以及在转折处多测几个点，而在输出电压有效值基本
不变的范围测一两个点，就能得到较好的幅频特性曲线。
另外，由于输入电压的幅值较小，使用示波器同时测量输入电压与输出电压时，要用好示波器探头。
比如，输入电压较小，就应该使用通道1的探头，选用“×1”档，输出电压较大，就选用通道2的探头（此探头只有“×10”档，即十倍衰减）。
幅频特性曲线之所以呈现两端衰减的形状，是因为频率较低时，耦合电容不能再视为短路，它们的作用使得电压增益的绝对值减小；频率较高时，二极管的集电结电容、发射结电容和导线之间的杂散电容等开始起作用，使得电压增益的绝对值减小。
三、思考题
1.若将图
2.1所示放大电路的直流工作点调至最佳状态（即当输入信号幅度增大时，
输出波形同时出现饱和与截止失真），列表说明此时若R
C 、R
L
各参量单独变化（增大
或
减少）对输出信号动态范围有何影响？如果输入信号幅度增大时，上述各种情况下输
出
信号波形首先将产生什么性质的失真？
答：为了使最大不失真电压尽可能大，应将Q 点设置在放大区内负载线的中点，即其横坐标值为
V CC +U CES
的位置。
其中，V om1、V om2表示不失真的电压范围（取较小者），V om1=V CEQ -V CES ，V om2=I CQ *R C （交流时要并上R L ）。
当直流工作点已调至最佳状态时，两者相等。
所以，当V om1不变而V om2增大时，由于较小者的值不变，电路的动态范围也不变。
2.能否用数字万用表测量图2.1所示放大电路的增益及幅频特性，为什么？ 答：不可以，因为数字万用表不能准确测量交流小信号电压，且其交流电压档的频率上限较低，当输入信号频率较高时，用万用表测量会有较大的误差。
3.测量放大电路输入电阻时，若串联电阻的阻值比其输入电阻的大得多或小得多， 对测量结果会有什么影响？请对测试误差进行分析。
答：输入电阻的计算公式如下：
R i =|V i
i i |R 1
当串联电阻阻值与输入电阻相近时，V i 约为V’i 的二分之一，这样误差就会比较小；若串联电阻阻值相比输入电阻大很多，则V i 与V’i 的差值就会比较小，这使得Ri/R1较大，则测量的误差就会很大；若串联电阻阻值相比输入电阻小很多，则V i 的值就会很小，这会使测量产生较大的误差。