实验分压偏置共发射极放大器
一、实验目的
1.了解工作点漂移的原因及稳定措施。
2.熟练掌握静态工作点的测量与调整方法。
3.了解小信号放大器的放大倍数、动态范围与静态工作点的关系。
二、预习要求
1.参考教材中有关稳定放大器工作点的内容,完成本实验习题。
2.按实验电路图3.1中实际元件参数值,计算电路的静态工作点值。
3.据实验要求,设计数据表格,供实验测试时记录数据用。
三、实验电路及测量原理
图1
实验测试电路如图1所示:
1.稳定静态工作点的原理
温度的变化会导致三极管的性能发生变化,致使放大器的工作点发生变化,影响放大器的正常工作。
实验图1 所示电路中是通过增加下偏置电阻和射极电阻来改善直流工作点的稳定性的,其工作原理如下:
(1)利用R b和R b2的分压作用固定基极电压V B。
由实验图1可知,当R B、R B2选择适当,满足I2、远大于I B、时,则有
式中R B、R B2和V CC都是固定的,不随温度变化,所以基极电位基本上为一定值。
(2)通过I E的负反馈作用,限制I C的改变,使工作点保持稳定。
具体稳定过程如下:
2.静态工作点的计算与测量
图1所示电路的静态工作点可由以下几个关系式确定:
对静态工作点的测量,在电路中只要分别测出三极管的三个电极对地的电压值,便可求得静态工作点I CQ、V CEQ、V BEQ的大小。
四、实验内容
1.按实验电路图1接线,收音机作信号源,扬声器作负载,用示波器观察输入和输出信号的波形,R L=5.1kΩ电阻作负载,观察输入和输出信号的波形。
2.用音频信号发生器作信号源,在电路的输入端加入频率为1kHz的正弦信号,在增大输入信号v i的同时,调整静态工作点,使用示波器观测到的输出波形最大而不失真。
3.保持静态工作点不变,撤去信号源,用万用表(直流挡)测量V B、VC、VE,并与实验习题中计算的结果进行比较。
3.改变R P值的大小,重复上述实验内容3。
4.改变电源电压值(3V、6V、9V、12V)的大小,重复实验内容2和3。
5.改变RC值的大小,重复上述实验内容2和3。
6.改变RE值的大小,重复上述实验内容2和3。
7.把发射极旁路电容C E开路或减小为4.7μF,重复上述实验内容2和3。
8.用电烙铁烘烤管子,使管子温度升高,观察I CQ、V CEQ的变化。
10.实验电路中把NPN型管换成PNP型管,调整供电电源性,极性重复实验内容2~6。
五、实验报告要求
1.整理实验数据,填入自拟表格中,计算出静态工作点值,并与对应的理论值相比较,分析产生误差的原因。
2.通过实验结论,总结改变电路R P、RE、RC、V CC对工作点及输出波形的影响,分析波形变化的原因。
六、实验习题
1 按实验电路图1 所示参数,计算出静态工作点。
2 影响工作点稳定的因素有哪些?采用何种方式能稳定静态工作点?
3 本实验电路图1与实验 1 (a)的电路有何异同?
4 若把实验电路图1中的NPN管改为PNP管,电路中的参数应作哪些调整才能正常工作?V BEQ和V CEQ是正值还是负值?为什么?
5 测量静态工作点时,用万用表分别测量晶体管的各极对地电压,而不是直接测量电压V CE、V BE和电流I CQ,为什么?
6 用示波器观察实验电路和的输入、输出信号波形,可有什么结论?
7 实验电路中,电容C E的作用是什么?取值有无要求?
8 调整R P的大小,输出波形将会发生怎样的变化?
9 自己设计实验步骤,观察R B2变化对工作点稳定性的影响。
10 三极管由NPN管改为PNP管,其输出电压的饱和失真和截止失真波形是否相同?
11 静态工作点设置偏高(或偏低)时是否一定出现饱和(或截止)失真?为什么?若出现失真,应如何调节予以消除
12 RE、RC或电源电压分别发生变化时,对应的静态工作点和输出波形会如何变化?。