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单管放大电路实验报告

归档日期:07-02       文本归类:单管      文章编辑:爱尚语录

  27班级 姓名 学号 27单管放大电路实验报告 (1)ICQ=1mA的静态工作点及动态参数 (2)ICQ=2mA的静态工作点及动态参数 (3)改接电容Ce之后的动态参数(ICQ=1mA) 102.ICQ=2mA 11(2)放大倍数 11(3)Ri 12(4)RO 13(5)幅频特性 153.改接电容Ce 16(1)放大倍数 184.最大不失线六、数据处理与分析 241.幅频特性曲线.理论计算值、仿线.发射极电阻对放大电路动态参数的影响 265.静态工作点对最大不失线七、实验总结与思考题 261.总结放大电路主要性能指标的测试方法 262.思考题 27一、实验目的 了解发射极电阻对放大电路性能的影响。二、实验内容 1.测试晶体管输出特性曲线 输出特性曲线及在静态工作点Q 附近的β值。 2.调整放大电路静态工作点 调节 RW,测量 UCQ、UEQ,使 ICQ=1mA。测试 ICQ=1mA 下的Rb1 3.测试放大电路的主要性能指标在ICQ=1mA 时,测试电压放大倍数Au、输入电 阻Ri 、输出电 阻Ro 和幅频特性。 4.静态工作点对放大电路的动态性能的影响 调节 RW,使 ICQ=2mA,测试 Rb1 值、测试 Au、Ri、Ro、Au=f(f)。 测试中,输入信号有效 5mV,频率为10kHz。5.发射极电阻对动态性能的影响 改接电容Ce,使之与Re2 并联,测试ICQ=1mA 下的Au、Ri、Ro。与上面测试结果相比较,总 结发射极电阻对电路动态性能的影响。 6.静态工作点对最大不失真输出电压Uom 的影响 分别在ICQ=1mA 和2mA 情况下,失线%时测试放大电路的Uom,并与理论值比较(只 做仿线.实测晶体管β 得到:在ICQ=1mA时,β=215;ICQ=2mA 时,β=210. 272.预习计算 中频段交流等效电路如图 (1)ICQ=1mA 的静态工作点及动态参数 求Rb1: 1.2求Au:取rbb’=800Ω,则 80026 67.2求Ri: 4.2求Ro: 3.3(2)ICQ=2mA 的静态工作点及动态参数 求Rb1: 2.4求Au: 80026 119.4求Ri: 2.7求Ro: 3.3(3)改接电容Ce 之后的动态参数(ICQ=1mA) 求Au: 8.6求Ri: 10.1求Ro: 27四、仿线.069 3.760 4.1(4)RO 773.509469.002 3.310 27(5)幅频特性 80.611 272.I CQ =2mA (2)放大倍数12 905.1777.057 128.3(3)Ri 13 2.6167.069 2.616 2.1(4)RO 14 1427896.859 3.015 27(5)幅频特性 75.516 273.改接电容C 61.9577.069 8.817 3.5247.069 3.524 9.918 101.71761.957 3.319 274.最大不失线.仿线(kΩ) Au Ri(kΩ) Ro(kΩ) fL(Hz) fH(Hz) Uom(V) ICQ=1mA 75 -68.8 4.1 3.3 126 80.6M 0.54 ICQ=2mA 40 -128.3 2.1 3.0 237 75.5M 1.16 改接电容Ce 75 -8.8 9.9 3.3 五、硬件实验 1.波形截图 (1)ICQ=1mA 时输入输出波形 22 27(2)ICQ=2mA 时输入输出波形 (3)改接电容后输入输出波形 23 272.数据记录 ICQ (mA) Rb1 测Au测Ri Ui(mV) Uo(mV) Au R1(kΩ) Ui(mV) Ui’(mV) Ri 76.84.996 358.3 -71.7 3.6 2.770 5.126 4.23 41.95.016 638.6 -127.3 3.6 2.094 5.086 2.52 1(改接Ce 76.85.047 45.663 -9.0 3.6 3.597 5.056 8.88 ICQ (mA) 测Ro R2(kΩ) Uo’(mV) UoL(mV) Ro 5.1593.2 358.4 3.34 5.11049.7 639.5 3.27 1(改接Ce 5.175.484 45.632 3.34 注:上表中Au、Ri、Ro 为计算值,计算公式分别为 ICQ=1mA时幅频特性记录 f(Hz) 100 110 120 130 140 150 160 170 UO(mV) 186.0 196.0 206.4 214.5 236.9 243.0 252.4 258.9 f(Hz) 200 300 400 1k 10k 100k 200k 600k UO(mV) 278.6 311.3 330.2 369.3 382.0 382.2 379.1 375.4 f(Hz) 1M 1.1M 1.5M 1.8M 2M 2.5M UO(mV) 355.6 339.7 326.0 307.3 294.9 263.2 ICQ=2mA 时幅频特性记录 f(Hz) 100 120 140 160 180 200 240 280 UO(mV) 226.1 259.2 290.7 318.8 344.5 368.7 407.3 439.8 f(Hz) 320 360 400 500 1k 2k 10k 100k UO(mV) 465.8 487.3 506.2 545.1 607.9 628.6 642.1 647.2 f(Hz) 200k 1M 1.5M 2M 3M 4M UO(mV) 638.3 545.5 468.4 398.7 292.2 225.1 24 27六、数据处理与分析 1.幅频特性曲线.理论计算值、仿真数据、实验数据比较 说明:由于函数信号发生器及示波器的性能所限,高频时数据误差较大,故 fH 不在比较之 ICQ=1mA时数据比较 Rb1(kΩ) Au Ri(kΩ) Ro(kΩ) fL(Hz) 理论值 80 -67.2 4.2 3.3 仿线 3.34 180~190 1020 30 40 50 60 70 80 90 10 100 1000 10000 100000 1000000 10000000 f(Hz)ICQ=1mA时的幅频特性曲线 1000000 10000000 f(Hz)ICQ=2mA时的幅频特性曲线mA 时数据比较 Rb1(kΩ) Au Ri(kΩ) Ro(kΩ) fL(Hz) 理论值 43 -119.4 2.7 3.3 仿线 3.27 300~310 改接电容Ce 后数据比较 Au Ri(kΩ) Ro(kΩ) 理论值 -8.6 10.1 3.3 仿线)总体分析 本次实验的数据与预习计算的理论值以及仿真的数据相比有一定的偏差。主要是由于所 有元件均不是理想元件,并且电容电阻值和标称值也有偏差,再者由于工作电流、温度及频 率因素的改变均会导致晶体管的参数发生变化。其次,示波器和函数信号发生器的性能也对 实验造成了一定影响。另外,理论计算时忽略了电容的容抗,造成了一定的误差。总体由上 面的数据比较看来,实验中的误差还是在允许范围之内的。同时可以看出,相对于预习计算, 仿真的数据和硬件实验数据的相差较小,说明仿真模型更接近实际一些。 (2)逐项分析 对于Rb1,理论值和仿线%的差距,可能原因是理论计算时rbb’的取值不合 适,以及理论计算中一些近似处理的影响。实验值和仿真值比较接近,相对误差在5%以内, 但是实验值比仿线 实际阻值比标称值稍大。 对于Au,仿线%以内,比较接近,理论值比它们稍小,可能是电 阻实际阻值和标称值不一致造成的,另外晶体管的参数变化也可能是原因之一。 对于Ri,主要是偶然误差,三组数据中相对误差大小不一,并且实验值和仿真值及计算 值的相对大小也不一样。但是猜测学习机上的12V 电源不是理想电源,会有一定的阻抗,这 个阻抗会导致一定误差。 对于Ro,其实验值均十分接近3.3 kΩ,相比理论值和仿真值的误差很小,只是在ICQ=2mA 时的仿真值偏差稍大。 对于幅频特性,主要误差来源可能是函数信号发生器及示波器探头,由于性能的限制输 出及测量时都会造成一定误差。 26 274.发射极电阻对放大电路动态参数的影响 引入负反馈电阻 Re 之后,电路放大倍数降低,但稳定性增高。结合 Au 的表达式可知, 当晶体管放大系数足够大时,电路的电压增益取决于等效负载电阻与发射极电阻之比,同晶 体管本身参数的关系很小,减少了由于环境改变造成的晶体管参数改变对电路特性的影响, 提高了电路的稳定性。同时由负反馈的特性可知,Re 的引入会使频带展宽。除了对放大倍数 和频带的影响之外,Re 还会使得输入电阻减小,这对于电压源电压的放大是不利的。 5.静态工作点对最大不失真输出电压的影响 最大不失真输出电压是由UCEQ-UCES 和ICQRL’中较小的那个决定的,当二者相等也即Q 接近交流负载线中点(稍偏右)时Uom取到最大值,当ICQ=1mA时,UCEQ 较大,Q 点在交流 负载线上比较靠右,Uom由ICQRL’决定,当ICQ 增大到2mA,Q 点左移,更靠近交流负载线中 点,所以Uom 会增大。 七、实验总结与思考题 1.总结放大电路主要性能指标的测试方法 (1)静态工作点的测量。UCQ、UEQ 可以在信号源短接时用万用表直接测出,ICQ 通过测量集 电极电阻两端的电压,利用欧姆定律求出,这样会减少因为串入电流表带来的误差。 (2)Rb1 的测量。首先将其从电路中断开,然后使用万用表欧姆档进行测量。 (3)电压放大倍数Au 的测量。利用双通道示波器测量在不失真条件下输出与输入电压的有 效值之比即可。 (4)输入电阻Ri 的测量。通常在工作频率较低时放大电路近似为纯阻性电路。当输入电阻 不是很大时,可在输入回路串入一阻值与输入电阻差不多的电阻 R1,在输入端加交流小信 号,用示波器测量测量R1 两端的电压,通过R1 和Ri 的分压关系算出Ri。当输入电阻阻值较 大时,则在输入回路串入一个与输入电阻阻值差不多的已知电阻R1,开关S 和R1 并联,示 波器接于电路的输出端。分别测量开关S 闭合与断开时的输出电压有效值,进而求解Ri。 (5)输出电阻Ro 的测量。在输入端加交流小信号,测量开路输出电压和有负载时的输出电 压,进而由它们之间的关系求出Ro。 (6)幅频特性的测量。调节函数信号发生器,将输入电压的幅值调节到合适大小,之后保 持输入电压幅值不变,调节输入频率,利用示波器进行观测和测量。在3dB 线前后,应当增 大测量密度,以便准确绘制及确定上下限截止频率。 2.思考题 (1)Rb1 为什么要由一个电位器和一个固定电阻器串联组成?电解电容两端的静态电压方向 与它的极性应该有何关系? 答:Rb1 由一个电位器和一个固定电阻串联组成可以防止在调节电位器时不慎将其阻值调得 过小使元件面临危险,固定电阻起保护作用。电解电容两端的静态电压方向与它的极性一致。 27 27(2)测试放大电路Ri 时,若串联电阻的阻值比其Ri 的大得多或小得多,对测试结果会有什 么影响?请对测试误差进行分析。 答:输入电阻测量公式为 很小,而测量的绝对误差基本不变,因此 很小,而测量的绝对误差基本不变,因此 较大,测量结果的相对误差较大。(3)能否用数字万用表测试图1 所示放大电路的Ri、Ro、Au,为什么? 答:不能。相对于数字示波器,数字万用表电压档内阻不够大,频率范围也不够宽,接入电 路时会对电路产生影响,同时会产生较大的测量误差。

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