长江大学：《模拟电子技术实验》课程教学课件（PPT讲稿）2.单管放大电路实验

二单单管电压放大电路实验目的11.1、掌握单管放大电路静态工作点的调整与测试方法掌握单管放大电路的电压放大倍数Av、输出电阻r。和输1.2、入电阻r的测试方法。学习测量最大不失真输出电压VoMax1.3、学习检查三极管和排除放大电路故障的方法。2.实验仪器及器件2.1、稳压电源、万用表仪器设备：示波器、函数发生器、三极管极性2.2、元器件：三极管9013×11060902 HE：发射极电容10uF×3、电位器10K×1、B:基极电阻100×2、2K×2、5.1K×1、E：集电极10K×2、100K×1。EBC2025/11/15长江大学龙从玉

2025/11/15 长江大学 龙从玉 1 二、单管电压放大电路 2.2、元器件： 三极管9013×1、 电容10uF×3 、 电位器10K×1、 电阻100×2、2K×2 、5.1K×1、 10K×2、100K×1。 1、 实验目的 1.1、掌握单管放大电路静态工作点的调整与测试方法。 1.2、掌握单管放大电路的电压放大倍数AV、输出电阻ro和输 入电阻 ri的测试方法。学习测量最大不失真输出电压VOMax 。 1.3、学习检查三极管和排除放大电路故障的方法。 2、实验仪器及器件 2.1、仪器设备：示波器、函数发生器、稳压电源、万用表 C9013 H 706 E B C 三极管极性 E：发射极 B：基极 E：集电极

3.实验原理3.1、单管放大电路的工作原理三极管本是电流控制电流源器件（Ic=B×lB），本实验采用单管共射极放大电路如图-1所示。通过合理设置静态工作点，实现对信号电压的放大。基极电压通过电阻RB1RB2分压获取，基极串联R2接分压可减少分压电阻对输入电阻测量的影响输入交流信号通过C1直接输入基极。输出交流信号通过C2输出。CE为旁路电容VccRcRB1图-1单管2K10KVoC2共射极放大电路OViC110uF10福电路主要动态参数10uF电压放大倍数Av：R2Ay=-B*RLlrbe=Vo/VARB2CE10K输入电阻ri（ri=bel/R）10uF100KRE宁100输出电阻r。（ro=Rc）。GND22025/11/15长江大学龙从玉

2025/11/15 长江大学 龙从玉 2 图-1 单管 共射极放大电路 3、实验原理 3.1、单管放大电路的工作原理 三极管本是电流控制电流源器件(IC=β×IB)，本实验采用单管 共射极放大电路如图-1所示。通过合理设置静态工作点，实现对 信号电压的放大。基极电压通过电阻RB1RB2分压获取，基极串 联R2接分压可减少分压电阻对输入电阻测量的影响。 输入交流信号通过C1直接输入基极。输出交流信号通过C2 输 出。CE为旁路电容。 VCC RB1 10K RC 2K RB2 10K RE 100 GND R2 100K Vi C1 10uF CE 10uF 电路主要动态参数： 电压放大倍数Av : (Av=-β*RL ’/rbe=VoIVi) 输入电阻 ri（ri =rbe//RB） 输出电阻 ro （ro=RC）。 C2 10uF Vo

3.2、1电路的调试与测量原理放大电路的静态工作点10.静态工作点是指在电路输入信号为零时，电路中各支路电流和各节点的电压值。通常直流负载线与交流负载线的交点Q所对应的参数IBQ、IcQVcEQ是主要观测对象，如图-2所示。图-2静态工作点示意图C交流负载线IcQIBIc直流负载线VCEVcEQ电压VccIcoXRLVCE32025/11/15长江大学龙从玉

2025/11/15 长江大学 龙从玉 3 1）放大电路的静态工作点 静态工作点是指在电路输入信号为零时，电路中各支路电流和各节点的 电压值。通常直流负载线与交流负载线的交点Q所对应的参数IBQ、ICQ、 VCEQ是主要观测对象，如图-2所示。 3.2、电路的调试与测量原理 图- 2 静态工作点 示意图

静态工作点的设置原则2.在有负载的情况下，输入信号的变化使工作点沿交流负载线变化，从图-4中VcE的变化规律可以看出：在不考虑三极管的饱和压降时，VcE向减小方向的变化幅度为VcEQ，向增大方向的变化幅度为lcQ×RL，要获得最大的不失真输出幅度，则：VCEQ=IcQXRL'由于VcEQ和lcQ满足直流负载线方程VcEQ=Vcc-IcQ*Rc代入上式得：VcEQ=Vcc*RL/(Rc+2RL）上式表明：当RL=Rc时：VcEQ=Vcc/3时获得最大不失真输出电压当RL=时：VcEQ=Vcc/2时获得最大不失真输出电压。3）静态工作点的测量方法：用万用表测量直流电压；②用示波器测量直流电压方法：A校正示波器零电压基准，将输入端短路，调整垂零电压线：B将示波器探头接入被测电路，采用直流DC耦合输入测量C读取测量电压：a、用数字示波器：直接读出直流电压值b、用模拟示波器：直流电压=垂直灵敏度×垂直偏转格数2025/11/15长江大学龙从玉4

2025/11/15 长江大学 龙从玉 4 2）静态工作点的设置原则 在有负载的情况下，输入信号的变化使工作点沿交流负载线 变化，从图- 4中VCE的变化规律可以看出：在不考虑三极管的饱 和压降时，VCE向减小方向的变化幅度为VCEQ，向增大方向的变 化幅度为ICQ×RL’ ，要获得最大的不失真输出幅度，则: VCEQ=ICQ×RL’ 。 由于VCEQ和ICQ满足直流负载线方程VCEQ=VCC - ICQ *RC 代入 上式得：VCEQ=VCC *RL/(RC+2RL) 上式表明： 3）静态工作点的测量方法：①用万用表测量直流电压； ②用示波器测量直流电压方法： A 校正示波器零电压基准，将输入端短路，调整垂零电压线； B将示波器探头接入被测电路，采用直流DC耦合输入测量； C读取测量电压： a、用数字示波器：直接读出直流电压值； b、用模拟示波器：直流电压=垂直灵敏度×垂直偏转格数。 当RL=RC时：VCEQ=VCC/3时获得最大不失真输出电压。 当RL=∞ 时：VCEQ=VCC/2时获得最大不失真输出电压

3.3、放大电路动态参数的测量原理单管放大电路的动态参数测量电路如图-3，其中的虚框部分为单管放大电路动态参数的等效电路Vi单管放大电路VoRs6?5图-3单管放大电路的动态参数测量电路1）放大电路电压放大倍数Av的测量：Ay=V/V2）放大电路输入电阻r，与输出电阻r。的测量原理电阻的测量采用串联电阻的间接测量法：串联合适（阻值与输入电阻同数量级）的固定电阻，测量分压比，计算电阻：输入电阻ri=Rs*Vi/Vs-V）输出电阻r。=RL*Vo-VoL)/VoL3）测量注意事项：信号源、示波器的输入与输出要共地52025/11/15长江大学龙从玉

2025/11/15 长江大学 龙从玉 5 3.3、放大电路动态参数的测量原理 1）放大电路电压放大倍数AV的测量：AV =VO/Vi ri RS RL ro Vs VO VO Vi 2）放大电路输入电阻ri与输出电阻ro的测量原理 单管放大电路的动态参数测量电路如图- 3 ，其中的虚框 部分为单管放大电路动态参数的等效电路。 单管放大电路 电阻的测量采用串联电阻的间接测量法：串联合适（阻值 与输入电阻同数量级）的固定电阻，测量分压比，计算电阻： 输入电阻ri = RS *Vi /(Vs-Vi) 输出电阻ro= RL *(VO-VOL )/VOL 3）测量注意事项：信号源、示波器的输入与输出要共地。 图-3 单管放大电路的动态参数测量电路

3.4、单管放大电路的仿真调试1）单管放大电路实时仿真图龙igr号中2电压同步信号波形触发信号频率信号幅值时间Df=1KHz单管放大电路RCR1Vipp=100mV①静态工作点的测量2k10KSW1接地1VvoC2测量VE、VB、Vc。-②电压放大倍数的测量RV2C1VCSW1接3，短接Rs10uvO44%ZZ测量Vo、ViQVB10k10uSW2Av=VoN.9013RV1③输入电阳的测量+88.8SW3R2SW1空接200ACmV2SW1VE测量Vs、ViOa100k88.810Kr-Rs*Vi/(Vs-V)ACVoltsO%①输出电阻的测量RLSW2接通，2kREC3测量VoL10010uACmVro=RL*(Vo-VoL)/VoL断开SW3则电流串联负反馈电阻为REF。6长江大学龙从玉2025/11/15

2025/11/15 长江大学 龙从玉 6 VO R1 10K R2 100k RE 100 RC 2k RL 2k C1 10u C2 10u C3 10u VC VE VCC VALUE=12 40% RV1 10K VO Q 9013 SW2 A B C D 示波器 +88.8 AC Volts +88.8 AC mV SW1 *1）单管放大电路实时仿真图 龙 AM FM + - 信号发生器 +88.8 AC mV 44% RV2 10k f=1KHz Vipp=100mV SW3 单管放大电路 ①静态工作点的测量 SW1接地1， 测量VE、VB、VC。 ②电压放大倍数的测量 SW1接3，短接RS， 测量VO、Vi AV=VO/Vi。 ③输入电阻的测量 SW1空接2， 测量VS、 Vi ri=Rs*Vi /(VS-Vi) ④输出电阻的测量 SW2接通， 测量VOL r O=RL*(Vo-VOL)/VoL。 VB 断开SW3，则电流 串联负反馈电阻为REF 。 3.4、单管放大电路的仿真调试 信号频率 信号幅值 信号波形 电压 时间 同步 触发

*2）三极管传输特性与放大电路直流分析龙VCC2三极管传输特性VALUE-12VVC14将变量IC添加至图表中VALUE-10R1RC10k变量设置：2kVB1:A0起点：0.0R2AVC终点：5.010k-XVB1QQ1横步数：100AVALUE=1VBV2N2229013VC1:R5DLQ(B)起点：0.0VVE100k终点：5.0纵线数：10RER3Y轴标尺设置：x100R-10.0mA180.0mADC TRANSFERCURVEANALYSISDCSWEEPANALYSISUE200mIC静态工作点调试VB150MUc放大电路直流扫描扫变量：X100m起始：050.0M终止：10K步数：1000.00横轴：电位器阻值50.0m纵轴：VeVe.Vc电压值0.002.004.000.005.00k10.0k7长江大学龙从玉2025/11/15

2025/11/15 长江大学 龙从玉 7 Q 2N222 VB1 VALUE=1 VC1 VALUE=10 IC Q(B) 三极管传输特性 将变量IC添加至图表中 变量设置： VB1： 起点：0.0 终点：5.0 横步数:100 VC1： 起点：0.0 终点：5.0 纵线数：10 *2） 三极管传输特性与放大电路直流分析 龙 Y轴标尺设置： -10.0mA 180.0mA Q1 9013 RC 2k R1 10k R3 X RE 100R R5 100k VCC VALUE=12V VE VC R2 10k-X 静态工作点调试 放大电路直流扫描 扫变量：X 起始：0 终止：10K步数：100 横轴：电位器阻值. 纵轴：VE.VB.VC电压值. VB

*3）单管放大电路动态参数测量龙AVCCER电路频率分析幅频相频曲线VALUE=12VAMP=30mRC(CE=10uF)R1AVsFREQ=1k2k10KFREQUENCYRESPONSEIsvoV=-2.04352e-13V=-2.01095e-1250.0CAINCBC2ViAV=-7.42803200vOJ11V=6.217VVCC140.06000RSVsVO210uV=0.9730410.003.Vo3KVBA10u30.0Q9013vO200SW2SIL-156-04PHOSERV120.0R2SW110.0100kVE0V=0.2905100k10K横轴：频率C3RL左纵轴：幅度RE2k右纵轴：相位10010u电路交流扫描幅频相频曲线电路模拟分析电压波形相位图AC SWEEP ANALYSIS50.BCAIN（CB)ANALOGUE ANALYSIS200VO横轴：时间40.0mVs输入电阻ri10.040.0纵轴：电压20.0m0.005.00ri=Rs*Vi/Vs-V)左轴：mV：右轴:V30.08.00Vvo0.00输出电阳r。200PHRSE-20.0m电路电压放大倍数20.0O10.0100k-5.0000ro=RL*(Vo-VoL)oL40.0mAv=Vo/Vi0.005.00m(CE=100uF)8长江大学龙从玉2025/11/15

2025/11/15 长江大学 龙从玉 8 Vo Vs VO R1 10K R2 100k RE 100 RC 2k RL 2k C1 10u C2 10u C3 10u 1 2 3 4 J1 SIL-156-04 VB V=0.97304 V=6.217 VC VE V=0.2905 VCC VALUE=12V Vs AMP=30m FREQ=1k 40% RV1 10K Vi V=-2.04352e-13 VO V=-7.42803e-06 RS 3K 电路电压放大倍数 AV=VO/Vi SW2 输出电阻r O r O =RL*(VO-VOL)/VOL 输入电阻 ri ri =RS*Vi /(VS-Vi ) 电路频率分析幅频相频曲线 (CE=10uF) SW1 电路交流扫描幅频相频曲线 (CE=100uF) Vs V=-2.01095e-12 *3）单管放大电路动态参数测量 龙 电路模拟分析电压波形相位图 Q 9013 横轴：频率 左纵轴：幅度 右纵轴：相位 横轴：时间 纵轴：电压 左轴:mV；右轴:V

实验内容与实验步骤参见操作示意图-44.1、静态工作点的调整与测量1先用万用表二极管测量档检查并判断所用三极管的好坏：2）按图-4电路构成单管放大电路。调节电位器Rwl，观察电压VcE的变化范围，测量VcE的最大值和最小值，记录在表-1中。3）对放大电路输入f=1KHz、Vipp=100mV的正弦信号，用示波器观测输出波形变化，最后使VcE保持在正常的位置并记录相关电压值与波形，将测量结果填如表-1。表-1单管放大器静态工作点调试测量表Vcc=12V输出VBVcVCEIcVipp电路状态NNNImA/mv波形Vopp(6)(1.5)正常范围1007.31.0100截止失真10100饱和失真0.792025/11/15长江大学龙从玉

2025/11/15 长江大学 龙从玉 9 1）先用万用表二极管测量档检查并判断所用三极管的好坏； 2）按图- 4电路构成单管放大电路。调节电位器Rw1，观察电压 VCE的变化范围，测量VCE的最大值和最小值，记录在表-1中。 3）对放大电路输入f=1KHz、Vipp=100mV的正弦信号，用示 波器观测输出波形变化，最后使VCE保持在正常的位置并记录相 关电压值与波形，将测量结果填如表-1。 4、实验内容与实验步骤 4.1、静态工作点的调整与测量 表-1 单管放大器静态工作点调试测量表 VCC=12V VCE /V VB /V VC /V Ic /mA Vipp /mv 输出 电路状态 Vopp/V 波形 (6) 7.3 (1.5) 1.0 100 正常范围 10 ↓ ↑ ↓ 100 截止失真 0.7 ↑ ↓ 100 饱和失真 参见操作示意图- 4

图-4单管放大电路实验操作步骤示意图Vcc+12V信号Vs输入6Vs4、输入电示波器CH21、静态测量阻测量RB1Rc10kVB=?Vc=?RsC12kri=RsVcE=？Ic=?V-V3K10uVi示波器CH2信号V输入VoC2VC示波器CH110uVB在电路接线前，先检测三极管：3、输出Q9013VoLR2用万用表极管测量档检查PN结！电阻测量6VE100K①测量三极管两个PN结正向电压应为Vo-VoLro=RL几百毫伏（0.5-0.8V为硅管）。2、电压放大Vo②确定基极：两次测量为几百毫伏时，倍数的测量RL接同一表笔的管脚是基极(B)RB22k10k③确定三极管的结构类型：RE红表笔接基极的管子是NPN型的；VoAv :100-47uV黑表笔接基极的管子则是PNP型的④判断发射极E极与集电极C极：比较GND2个正向几百毫伏读数电压稍小的PN结是集电结B对应的集电极C。断开射极电容CE，重复动态参数测量5102025/11/15长江大学龙从玉

2025/11/15 长江大学 龙从玉 10 ÀVF=-β*RL’ /(rbe+β*RF) ri = rbe+β*RF 图-4 单管放大电路实验操作步骤示意图 在电路接线前，先检测三极管： 用万用表二极管测量档检查PN结! RS 3K Vs 信号Vi输入 示波器CH1 示波器CH2 信号Vs输入 示波器CH2 s i i i S V V V r R − = ①测量三极管两个PN结正向电压应为 几百毫伏 (0.5-0.8V为硅管)。 ②确定基极：两次测量为几百毫伏时, 接同一表笔的管脚是基极(B)。 ③确定三极管的结构类型： 红表笔接基极的管子是NPN型的; 黑表笔接基极的管子则是PNP型的。 ④判断发射极E极与集电极C极：比较 2个正向几百毫伏读数，电压稍小的 PN结是集电结，对应的集电极C。 Vi VOL RB2 10k RE 100 Vcc+12V RC C1 2k 10u C2 10u CE 47u RL 2k RB1 10k Q9013 VB VE VC O O OL o L V V V r R − = i o V V V A = VO GND R2 100K 1、静态测量 VB=？ VC=？ VCE=？ IC=？ 2、电压放大 倍数的测量 3、输出 电阻测量 4、输入电 阻测量 5、断开射极电容CE，重复动态参数测量