单管交流放大电路实验

2.1.2　单管交流放大电路实验

1）实验目的

（1）学会判断晶体管的三种工作状态。

（2）学会测量和调整放大电路静态工作点的方法，观察放大电路的非线性失真。

（3）学会测定放大电路的电压放大倍数。

（4）掌握放大电路的输入阻抗、输出阻抗的测试方法。

（5）学习基本交直流仪器仪表的使用方法。

2）实验设备和主要仪器

（1）示波器DF4321C:1台；

（2）信号发生器SG1020:1台；

（3）交流毫伏表EM2181:1只；

（4）万用表:1只；

（5）DVCC－AL2模拟电路实验箱:1台。

3）实验原理

单管交流放大电路实验接线图如图2.1.4所示。

4）实验内容

（1）连接线路

图2.1.4　单管放大电路实验接线图

按图2.1.4连接线路。将DVCCAL2模拟电路实验箱电源输出区的＋12V端子连接至实验电路的“VCC”端，“GND”连接至实验电路的“┴”端。将信号发生器的输出信号u_s通过输出电缆接至单管放大器的信号输入端，调整信号发生器输出的正弦波信号，使f＝1kHz，U_i＝10mV（U_i是放大电路输入信号u_i的有效值，用交流毫伏表测量u_i可得）。将示波器Y轴输入电缆线连接至放大电路输出端。

（2）调整静态工作点

在示波器上观察输出电压u_o的波形，调整基极电阻R_P1，将u_o调整到最大不失真输出。注意观察静态工作点的变化时对输出波形的影响过程，观察何时出现饱和失真、截止失真，若出现对称截幅失真时应减小u_i，直至不出现失真。调好工作点后R_P1电位器不能再动。用万用表测量静态工作点记录数据于表2.1.6（测量U_CE和I_C时，应使用万用表的直流电压挡和直流电流挡）。

表2.1.6　数据记录表5

表中:R_b1＝RP1＋1R₃，测试R_b1值时应断开电源VCC连线和RP1与三极管基极的连线。

（3）测量放大电路的电压放大倍数

将信号发生器输出信号接至放大器的输入端u_s处，调节正弦波信号使f＝1kHz，U_i＝10mV，用交流毫伏表测量放大器空载时的输出电压U_o及加载时的输出电压U_o，调U_i＝5mV，重复上述步骤，验证放大倍数的线性关系，将测量结果填入表2.1.7（测量输入电压、输出电压时，用交流毫伏表测量）。

表2.1.7　数据记录表6

（4）测量放大器的输入、输出阻抗

输入阻抗的测量:用万用表的欧姆挡测量信号源与放大器之间的电阻1R₁，用交流毫伏表测量信号源两端电压U_s以及放大器输入电压U_i，可求得

输出阻抗的测量:在放大器输出信号不失真的情况下，断开R_L，用交流毫伏表测量输出电压U_o1，接上R_L，测得U_o2，可求得

（5）观察放大电路的非线性失真

①工作点合适，由于输入信号过大引起的非线性失真。在静态工作点不变的情况下增大输入信号，用示波器观察输出波形的失真现象。

②工作点不合适，引起的非线性失真。

在放大器输入电压u_i不变的情况下，改变放大电路的静态工作点（调R_P1的大小）用示波器观察输出电压u_o波形的变化，并用万用表测量I_C和U_CE的值。将上述测量结果填入表2.1.8中。

表2.1.8　数据记录表7

（6）三极管的电流放大系数β的测量

在上述实验步骤中，需要对放大电路进行理论分析，而在分析中需要β的值，此时可以采用万用表来测量所用三极管的实际β值。测量步骤如下:

①判定基极b

判定的根据是从基极b到集电极c以及基极b到发射极e，分别是两个PN结。将万用表的旋钮拨到欧姆挡的R×100（或R×1k）位置，用红表棒触碰某个电极，黑表棒分别去接触另两个电极。若两次测量到的电阻值很大或很小，则红表棒接的是基极。若两次测量到的电阻值相差很大，则说明红表棒接的不是基极，应更换电极重新测量。

在已知红表棒接触的是基极时，用黑表棒分别接触另两个电极，若测量的电阻值都较大时，则三极管为NPN型；反之，若测量的电阻值都较小时，三极管为PNP型。

②判别集电极c、发射极e

在确定了基极后，用万用表再次测量剩余的两个电极之间的电阻值，然后交换表棒重新测量一次，两次测量到的电阻值应该不等。对于阻值较小的那次，就NPN而言，红表棒接的是发射极e，黑表棒接的是集电极c；对PNP而言，红表棒接的是发射极c，黑表棒接的是集电极e。

③测量三极管放大系数β

在知道了三极管的型号及管脚的情况下，将三极管的三个管脚对应地插入到万用表的h_FE的b、c、e插孔中进行测量，在h_FE标尺上读到的数值即为三极管的放大系数β。（当然，若已知某个三极管的型号及管脚的情况，直接进行该步骤）

5）思考题

（1）测量静态工作点用何种表？测量Ui、Uo用何种仪表？

（2）如何用万用表判断电路中晶体管的工作状态（放大、截止、饱和）？

（3）测量R_b的数值，不断开与基极的连线，行吗？为什么？

（4）如放大器无负载时已出现饱和失真，加上负载后，情况会怎样？为什么？

（5）放大器的非线性失真在哪些情况下可能出现？

6）预习要求

（1）学习三极管及单级放大电路的工作原理，明确实验目的，认真阅读本实验的实验步骤。

（2）学习放大电路动态及静态工作参数测量方法。

7）实验报告要求

（1）实验目的及原理。

（2）实验电路及参数。

（3）实验内容及步骤。

（4）计算出放大电路的静态工作点同实测值比较。

（5）实验数据的分析与处理。