电压放大电路设计(3)

2018-11-24 18:56

图3-3 射极偏置电路

1) 研究静态工作点变化对放大器性能的影响 (1) 调整RW,使静态集电极电流ICQ=2mA,测量静态时晶体管集电极—发射极之间电压UCEQ。

记入表3-3中。 (2) 在放大器输入端输入频率为f=1kHz的正弦信号,调节信号源输出电压US 使Ui=5mV,

测量并记录US、UO和UO’(负载开路时的输出电压)的值并填于表3-1中。注意:用双踪示波器监视UO及Ui的波形时,必须确保在UO基本不失真时读数。 (3) 根据测量结果计算放大器的Au、Ri、Ro。

表3-1 静态工作点变化对放大器性能的影响

静态工作点电流ICQ(mA) UBQ(V) UCQ(V) UEQ(V) US(mV) UO(V) UO’ (V) UBEQ UCEQ 计算值 Au Ri/kΩ RO/kΩ 实验结果分析: 由实验数据可以看出大多数参数的实验值与理论值的误差较小,误差还是在允许范围内,只有UO’、Ri等误差较大。而输入输出阻抗误差较大是因为在小信号输入下信号的偏差和干扰均较大,同时电阻本身不是精密电阻,与理论值有一定偏差,这造成了静态工作点其他测量值的偏差。

2) 观察不同静态工作点对输出波形的影响

(1) 改变RW的阻值,使输出电压波形出现截止失真,绘出失真波形,并将测量值记录表3-2中。

(2) 改变RW的阻值,使输出电压波形出现饱和失真,绘出失真波形,并将测量值记录

表3-2中。

测量值 UBQ(V) UCQ(V) UEQ(V) 波形 ICQ(mA) 计算值 UBEQ(V) UCEQ(V) 表3-2 不同静态工作点对输出波形的影响 完全截止 截止失真 饱和失真 完全饱和 0.618 11.97 0.004 见下方 0.011 0.614 11.93 0.761 11.63 0.205 见下方 0.154 0.556 11.43 4.668 4.534 3.972 见下方 2.883 0.696 0.562 5.233 4.660 4.545 见下方 2.900 0.688 0.014 19.40 RW变大、小 测量值 3.217 6.740 2.599 7.080 0.470 0.863 0.618 4.141 -94 2.41 2.51 2 理论值 3.3 6.8 2.6 6.88 0.488 0.920 0.7 4.2 -97.55 2.58 2.6 误差 2.5% 0.88% 0.038% 2.90% 3.68% 6.19% 11.7% 1.4% 3.6% 6.59% 3.46% 输入端接地 输入信号Ui=5mV RW增大时容易出现截止失真,RW减小时容易出现饱和失真 R1(K) 275.9 219.4 22.79 (实验提示:测量截止失真波形时可以加大输入信号幅度)

输入信号

输出信号

图1 截止失真输入输出波形

输入信号

输出信号

图2 完全截止失真输入输出波形

输入信号

输出信号

图3 饱和失真输入输出波形

输入信号

输出信号

图4 完全饱和失真输入输出波形

实验结果分析:

1、由实验数据可以发现静态工作点ICQ升高或Uce减小时,容易出现饱和失真,而静态工作点ICQ降低时或Uce增大时容易出现截止失真。

2、实验中通过在R1上串联1M欧电阻来降低基极电位从而减小ICQ实现完全截止失真。通过将R1短路来实现完全饱和失真。饱和失真和截止失真可以分别看成完全饱和与完全截止到放大区中间的过渡阶段。

3、根据实验结果和理论分析可知在选择静态工作点时,因尽量选在0~VCC/RC中间的位

置,尽可能避免失真出现。

3)测量放大器的最大不失真输出电压

分别调节RW和US,用示波器观察输出电压UO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UOP-P。

带负载时测量 ICQ= 2.069mA ,UOP-P = 5.28V 实验波形:

输入信号

输出信号

实验结果分析:

1、上图已经有点失真,但已经是相对比较适当的一个状态了。当ICQ=2.069mA时,得到最大不失真输出UOP-P = 5.28V,再增大输入信号源电压Us即同时出现饱和失真和截止失真。

2、在选取静态工作点时,调节R1的值,应尽量选在这个值附近,以保证能够对比较大的信号进行放大而不出现失真。 4) 测量放大器幅频特性曲线

(1)使用扫频仪测出放大器的幅频特性曲线并记录曲线,读出下限频率fL、上限频率fH。

幅频特性曲线:

分析:由图可知中频电压增益为40.33dB,而实验测得电压放大倍数为-94。计算可知,

20lg|?94|?39.46dB,两者接近,表明实验结果一致。同时可知下限截止频率为fL=59Hz,上限截止频率为fH=580kHz,频带宽度为BW?580kHz。满足电路要求的fL?100Hz,fH?100kHz。

(2)调整ICQ=2mA,保持Ui=5mV不变,完成以下内容,计入表3-3中:

(I) 参考(1)中测得曲线,分别在低频区(取fL)、中频区(任取)和高频区(取fH)

各取一点测量UO值,记录下限频率fL、上限频率fH,计算带宽BW。

表1 放大电路的幅频特性 f/kHz UO/mV f/kHz UO/mV 0.05 159 10 467 0.06 186 100 470 0.064 191 200 457 0.07 203 400 427 0.1 258 500 402 0.12 298 540 394 0.14 321 550 392 0.15 330 560 388


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