模拟电子技术实验晶体管基本放大电路的研究.docx
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模拟电子技术实验晶体管基本放大电路的研究
实验:
晶体管基本放大电路的仿真
实验目的
1.掌握单管基本放大电路的静态工作点的设计和测量方法;
2.掌握放大电路主要性能指标的测量方法;
3.了解静态工作点对放大电路动态特性的影响。
二、实验仪器名称及型号
KeySightE36313A型直流稳压电源,DSOX3014T型示波器/信号源一体机。
模块化实验装置。
三、实验内容
共射基本放大电路图如图1所示。
7
RL2.4kΩ
电源Ui:
“Sources”→“POWER_SOURCES”→“AC_POWER”。
电源VCC:
“Sources”→“POWER_SOURCES”→“VCC”。
地:
“Sources”→“POWER_SOURCES”→“GROUND”。
电阻:
“Basic”→“RESISTOR”。
可变电阻:
“Basic”→“VARIABLE_RESISTOR”。
电容:
“Basic”→“CAPACITOR”
电工电子实验中心实验报告
三极管:
“Transistor”s→“BJT_NPN”→“2N3903”。
1.调整放大电路的静态工作点(SPOC实验、仿真实验)
按图1完成电路连接,调节RW,使IC≈2.0mA,再测量UB、UC、UE及RB1值,记录表1中。
注意:
可添加探针或者Multimeter数字万用表测量电路中的电压、电流、电阻值。
测RB1时,一定要使RB1的一端与电路断开。
静态工作点仿真截图:
表1静态工作点测量数据表IC≈2.0mA
测量值
计算值
UB(V)
UE(V)
UC(V)
RB1(kΩ)
UBE(V)
UCE(V)
2.91206
2.22920
7.20000
113.694
0.68286
4.9708
2.电压放大倍数的测量(SPOC实验、仿真实验)
在图1基础上接入双通道示波器,用双通道示波器同时观察输入和输出波形。
输入输出电压波形截图:
按表2内容改变电路参数,并完成实验。
注意:
u
i10mV为有效值,输出电压有效值可使用万用表或探针进行测量。
表2测量放大倍数数据表IC=2.0mA
ui(mV)
RC(kΩ)
RL(kΩ)
uo(mV)
放大倍数AV
10
2.4
∞(RL断开)
212.34
-21.23
10
1.2
∞(RL断开)
105.84
-10.58
10
2.4
2.4
104.37
-10.44
10
2.4
5.1
134.52
-13.45
根据实验结果,分析在改变RL时,对放大倍数有何影响。
改变RC时,对放大倍数有何影响。
增大负载电阻RL时,电压放大倍数变大,减小负载电阻RL时,电压放大倍数变小;增大集电极电阻RC时,电压放大倍数变大,减小集电极电阻RC时,电压放大倍数变小。
3.输出电阻的测量(SPOC实验)
输出电阻测量电路如图1所示,测量有负载(电阻RL)和空载时输出电压电压有效值uL和uo,并利用公式Ro(uo1)RL计算输出电阻值。
uL
表3测量输入电阻和输出电阻参考数据表
ui(mV)
uL(mV)
uo(mV)
RO(kΩ)计算测量值
10mV
-128.465mV
-255.455mV
2.372kΩ
4.输入电阻的测量(SPOC实验)
学习SPOC输入电阻的测量实验内容,写出输入电阻的计算公式,并截图SPOC实验教学视频上的输入电阻测量原理图。
输入电阻测量原理图:
5.单管共射放大电路放大倍数的研究(远程在线实验)
本实验所采用的单极晶体管基本放大电路如下图所示,为共射基本放大电路。
晶体管是一个非线性器件,在放大电路中应使放大器获得尽可能高的放大倍数,同时又不要进入非线性区而产生波形失真。
本次实验中所采用的分压式偏置放大电路,是最为常见的工作点稳定电路。
共射基本放大电路(远程实验)
进入远程实验操作界面打开远程实验操作界面,主界面左上方为KeySightE36313A型直流稳压电源,右上方为KeySightDSOX3014T示波器/信号源一体机。
两个仪器中间为指导说明区,实验前应从头至尾阅读一遍指导说明。
主界面中下区域为实验操作区。
直流稳压电源的调节主界面左上方为直流稳压电源,要求其输出+12V电压。
点击直流稳压电源进入调节界面。
点击电源开关打开电源,观察屏幕显示。
点击电源右上角的2通道选择按钮,在面板数字区输出12后再按面板上的Enter按键,设置2通道的电压为12V。
稳压电源最下面一排端子为输出通道。
点击2通道上方的“on”按键可输出2通道的电压。
点击稳压电源界面右下角的模块返回至主界面。
使用导线连线,将从直流稳压电源通道2引出的+12V和0V电压连接至电源模块。
如果电源设置错误,主界面会有提示。
连接电路图电源模块有启动开关,拨动电源模块开关,若电源设置正确,模块对应指示灯点亮。
拖动主界面旁边的电路模块和导线,在操作台上进行连线,按所给电路图搭接电路。
由于连接自由度有限,为避免出错,接线时应参照以下步骤:
·将电源模块+12电压接在电阻Rb1上,再将电阻Rb1和Rc接在一起;·连接三极管的基极b:
连接电阻Rb1和三极管b引脚,连接电容C1右端和三极管b引脚,连接电阻Rb2和三极管的b引脚。
·连接三极管的集电极c:
连接三极管c引脚和电阻Rc,连接三极管c引脚和电容C2左端。
·连接三极管的发射极e:
连接三极管e引脚和电阻Re。
将电容C3并联到电阻Re两端。
·将电阻Rb2的另一端(接GND)和电阻Re的另一端(接GND)互相接在一起。
·连接电阻Rb2的接地端(GND)和电源模块的地(GND)·连接示波器的黑夹子(GND)和电源模块的地(GND)·信号源输入端(红夹子)接到电容C1左端。
·示波器通道2(注意必须是通道2)接到电容C1左端,测量输入。
·示波器通道1(注意必须是通道1)接到电容C2右端,测量输出。
点击电阻RC可改变其阻值。
注意:
在远程实验中,如改变阻值应先断开电阻两端的连线,阻值改变后再将电阻接入至电路中。
远程实验时间只有最后20分钟时,主界面右侧会出现“一键连线”功能,操作者可对照查看参考接线和自己的连线是否一致,但“一键连线”的电路图不宜作为连线截图粘贴至报告中。
将电路接线完成后的截图粘贴至此:
观察输入和输出波形
连完后可点击主界面右上方的信号发生器/示波器一体机,调节仪器并观察波形。
首先点击信号源按键(WaveGen)。
调节信号发生器,使之输出频率为500Hz的正弦波,峰峰值为90mV。
下图右侧的旋钮旋转较慢,在电压调节界面可直接点击此旋钮在下面的界面输入90,然后点图中的“m”即输出90mV。
在频率调节界面也可采用此方法。
关于触发源的设置:
点击“Trigger”按钮,设置触发源为“1(通道)”。
遇到波形不稳定的情况可尝试调节“Trigger”按钮旁边的触发电平旋钮,调节触发电平横线使之位于波形范围内。
点击Acquire键,将采集模式设为平均模式。
调节示波器,使屏幕上显示出两个清晰的交流信号。
如初学示波器,可按照此方法调节波形:
点击示波器的“AutoScale”按钮,即可显示出输入和输出的大致波形。
如波形显示不正确,则从以下两方面进行操作:
(1)连线不正确,继续在主界面进行连线的操作或检查电源供电;
(2)信号源和示波器设置不正确,在示波器界面进行操作调节。
注意事项:
在本示波器的信号输出设置和每个测量通道的设置项中,均有选择50Ω或高阻(高Z)项,可都选择其中的高阻(高Z)项。
波形截图
截取Rc为1kΩ(默认值)时屏幕的波形:
记录数据
通道1的峰峰值为(4.5V),通道2的峰峰值为(90mV)。
频率为(500Hz)。
根据峰峰值计算其放大倍数为(-50)。
改变参数
改变Rc的取值为1.5kΩ,将得到的波形图截取在下面:
改变Rc的取值为3kΩ,将得到的波形图截取在下面:
四、思考题
1.共射基本放大电路的电压放大倍数与集电极电阻取值是否有关?
;增大或减小集电极电阻RC
时,电压放大倍数如何变化?
有关,增大集电极电阻RC时,电压放大倍数变大,减小集电极电阻RC时,电压放大倍数变小。
2.共射基本放大电路的电压放大倍数与负载电阻取值是否有关?
;增大或减小负载电阻RL时,电
压放大倍数如何变化?
有关,增大负载电阻RL时,电压放大倍数变大,减小负载电阻RL时,电压放大倍数变小。
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