1. 阅读教材中有关单管放大电路的内容并估算实验电路的性能指标。
假设:3DG6 的β=100,RB1= 20KΩ,RB2= 60KΩ,RC= 2.4KΩ,RL= 2.4KΩ。 估算放大器的静态工作点,电压放大倍数AV,输入电阻Ri和输出电阻RO 2. 能否用直流电压表直接测量晶体管的UBE? 为什么实验中要采用测UB、UE,再间接算出UBE的方法?
3. 怎样测量RB2阻值?
4. 当调节偏置电阻RB2,使放大器输出波形出现饱和或截止失真时,晶体管的管压降UCE怎样变化?
21
实验七 单极放大电路动态参数测试
(验证性实验)
一、实验目的
掌握放大器电压放大倍数、输入电阻、输出电阻的测试方法。
二、实验原理
参见实验二说明。 放大器动态指标测试
放大器动态指标包括电压放大倍数、输入电阻、输出电阻、最大不失真输出电压(动态范围)和通频带等。
1、电压放大倍数AV的测量
调整放大器到合适的静态工作点,然后加入输入电压ui,在输出电压uO不失真的情况下,用交流毫伏表测出ui和uo的有效值Ui和UO,则 AV?U0 Ui 2、输入电阻Ri的测量
为了测量放大器的输入电阻,按图3-1 电路在被测放大器的输入端与信号源之间串入一已知电阻R,在放大器正常工作的情况下, 用交流毫伏表测出US和Ui,则根据输入电阻的定义可得
Ri?UiUiUi??R UIiUS?UiRR
图3-1 输入、输出电阻测量电路
测量时应注意下列几点:
① 由于电阻R两端没有电路公共接地点,所以测量R两端电压 UR时必须分别测出US和Ui,然后按UR=US-Ui求出UR值。
② 电阻R的值不宜取得过大或过小,以免产生较大的测量误差,通常取R与Ri为同一数量级为好,本实验可取R=1~2KΩ。 3、输出电阻R0的测量
按图3-1电路,在放大器正常工作条件下,测出输出端不接负载 RL的输出电压UO和接入负载后的输出电压UL,根据 UL?即可求出
RLUO
RO?RLUO?1)RL UL 在测试中应注意,必须保持RL接入前后输入信号的大小不变。 4、最大不失真输出电压UOPP的测量(最大动态范围)
如上所述,为了得到最大动态范围,应将静态工作点调在交流负载线的中点。为此在放大器正常工作情况下,逐步增大输入信号的幅度,并同时调节RW(改变静态工作点),用示波器观察uO,当输出波形同时出现削底和缩顶现象(如图3-2)时,说明静态工作点已调在交流负载线的 RO?(
22
中点。然后反复调整输入信号,使波形输出幅度最大,且无明显失真时,用交流毫伏表测出UO(有效值),则动态范围等于22U0。或用示波器直接读出UOPP来。
图 3-2 静态工作点正常,输入信号太大引起的失真
5、放大器幅频特性的测量
放大器的幅频特性是指放大器的电压放大倍数AU与输入信号频率f 之间的关系曲线。单管阻容耦合放大电路的幅频特性曲线如图3-3所示,Aum为中频电压放大倍数,通常规定电压放大倍数随频率变化下降到中频放大倍数的1/2倍,即0.707Avm所对应的频率分别称为下限频率fL和上限频率fH,则通频带fBW=fH-fL
放大器的幅率特性就是测量不同频率信号时的电压放大倍数Av。为此,可采用前述测Av的方法,每改变一个信号频率,测量其相应的电压放大倍数,测量时应注意取点要恰当,在低频段与高频段应多测几点,在中频段可以少测几点。此外,在改变频率时,要保持输入信号的幅度不变,且输出波形不得失真。 6、干扰和自激振荡的消除 参考相关资料。
3DG 9011 (NPN)
3CG 9012 (PNP) 9013 (NPN)
图 3-3 幅频特性曲线 图3-4 晶体三极管管脚排列
三、实验内容
电路图、电路参数均与实验二相同。 1、测量电压放大倍数
在放大器输入端加入频率为1KHz的正弦信号ui,调节函数信号发生器的输出旋钮使放大器输入电压Ui?10mv,同时用示波器观察放大器输出电压uO波形,在波形不失真的条件下用交流毫伏表和示波器测量下述三种情况下的UO值,并用双踪示波器观察uO和ui的相位关系,注意标示波形幅值,记入表3-1。
表3-1 Ic=2.0mA Ui= mv RC(KΩ) RL(KΩ) Uo(mv) (示) (毫) (示) AV 观察记录一组uO和u1波形 2.4 ∞ 1.2 ∞
23
(毫) (示) (毫) 2.4 2.4 * 2、观察静态工作点对电压放大倍数的影响
置RC=2.4KΩ,RL=∞,Ui适量,调节RW,用示波器监视输出电压波形,在uO不失真的条件下,测量数组IC和UO值,记入表3-2。
表3-2 RC=2.4 KΩ RL=∞ Ui= mv IC(mA) 2.0 UO(V) AV *3、测量最大不失真输出电压
置RC=2.4KΩ,RL=2.4KΩ,按照实验原理中所述方法,同时调节输入信号的幅度和电位器RW,用示波器和交流毫伏表测量UOPP及UO值,记入表3-3。 表3-3 RC=2.4K RL=2.4K IC(mA) Uim(mv) Uom(v) UOPP(v) 4、测量输入电阻和输出电阻
置RC=2.4KΩ,RL=2.4KΩ,IC=2.0mA。在电路A点输入f=1KHz的正弦信号,在输出电压uo不失真的情况下,用交流毫伏表测出US,Ui大小,计算Ri。
保证IC=2.0mA,在电路B点输入f=1KHz的正弦信号,测量RL=∞时的Uo值;保持US不变,测量RL=2.4KΩ时的输出电压Uo,计算R0,记入表3-4。 表3-4 Ic=2mA Rc=2.4KΩ RL=2.4KΩ Ri(KΩ) R0(KΩ) US Ui UO(mv) UL(mv) (mv) (mv) 测量值 理论值 测量值 理论值 *5、测量幅频特性曲线
取IC=2.0mA,RC=2.4KΩ,RL=2.4KΩ。 保持输入信号ui的幅度不变,改变信号源频率f,逐点测出相应的输出电压UO,记入表3-5。 表3-5 Ui= mv fL fo fn f(KHz) UO(V) AV=UO/Ui 为了信号源频率f取值合适,可先粗测一下,找出中频范围, 然后再仔细读数。 说明:本实验内容较多,其中3、5可作为选作内容。
四、预习要求
1、阅读教材中有关单管放大电路的内容并估算实验电路的性能指标。
2、测试中,如果将函数信号发生器、交流毫伏表、示波器中任一仪器的二个测试端子接线换位(即各仪器的接地端不再连在一起),将会出现什么问题?
24
3、阅读有关放大器干扰和自激振荡消除内容。
五、实验报告要求
1、 列表整理测量结果,并把实测的静态工作点、电压放大倍数、输入电阻、输出电阻之值与理论计算值比较(取一组数据进行比较),分析产生误差原因。
2、总结RC,RL及静态工作点对放大器电压放大倍数、输入电阻、输出电阻的影响。
注:附图3-1所示为共射极单管放大器与带有负反馈的两级放大器共用实验模块。如将K1、K2断开,则前级(Ⅰ)为典型电阻分压式单管放大器;如将K1、K2接通,则前级(Ⅰ)与后级(Ⅱ)接通,组成带有电压串联负反馈两级放大器。
附图3-1
25