王會(huì)云

(唐山學(xué)院工程訓(xùn)練中心，河北 唐山 063000)

0 引言

隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，放大電路的應(yīng)用越來越廣泛。單管放大電路是模擬電路實(shí)驗(yàn)中的一個(gè)基本入門實(shí)驗(yàn)，學(xué)生在學(xué)習(xí)單管放大電路理論知識(shí)時(shí)一般都認(rèn)為難于理解。為了便于學(xué)生更好地學(xué)習(xí)理論知識(shí)和提高動(dòng)手能力，學(xué)生做單管放大電路實(shí)驗(yàn)是非常必要的。學(xué)生通過正確使用儀器連接電路，可以進(jìn)行模擬電路靜態(tài)和動(dòng)態(tài)參數(shù)的測(cè)量，具體分析單管放大電路性能的影響因素。學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)不僅能夠鞏固所學(xué)理論知識(shí)，為后續(xù)理論知識(shí)奠定扎實(shí)基礎(chǔ)，還培養(yǎng)了學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力。

1 單管放大電路實(shí)驗(yàn)電路

實(shí)驗(yàn)電路是由三極管、電阻、電容等元件組成的共發(fā)射極單管交流放大實(shí)驗(yàn)電路，電源電壓Ec為+12 V，單管放大交流電路圖如圖1所示。通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)，可以使學(xué)生進(jìn)一步鞏固和加深理解理論知識(shí)、提高實(shí)際問題的解決能力，學(xué)生清晰地知道了單管交流放大電路性能的影響因素，這些因素的變化是如何影響靜態(tài)工作點(diǎn)、電壓放大倍數(shù)及輸出波形的。

圖1 單管交流放大電路圖

電路參數(shù)：Ec=12 V Rp=1 M Rb1=100 K Rb=Rp+Pb1Rc1=2 K Rc2=1 K Rc=Rc1+Rc2RL=2.7 K C1=C2=10 uF V:3DG或9013

2 靜態(tài)分析

2.1 調(diào)節(jié)靜態(tài)工作點(diǎn)

單管交流放大電路連接圖如圖2所示，撥動(dòng)開關(guān)使Rc=2 K，RL=∞即S1板向右方，S2板向下方。然后調(diào)節(jié)Rp為合適值，即Uc=5 V；用萬用表測(cè)量靜態(tài)工作點(diǎn)，分別測(cè)出Uc、UB。

靜態(tài)工作點(diǎn)是否合適，對(duì)放大器的性能和輸出波形都有很大影響。如果靜態(tài)工作點(diǎn)偏高，放大器在加入交流信號(hào)以后容易產(chǎn)生飽和失真，此時(shí)Uo的負(fù)半周將被削底，如果工作點(diǎn)偏低，容易產(chǎn)生截止失真，即Uo的正半周將被縮頂，這些情況都不符合不失真放大的要求，所以在選定工作點(diǎn)以后還必須進(jìn)行動(dòng)態(tài)測(cè)試，即在放大器的輸入端加入5 mV的電壓，檢查輸出電壓Uo的大小和波形是否滿足要求。如果不滿足，通過調(diào)節(jié)電位器的值，改變靜態(tài)工作點(diǎn)，觀察輸出波形的失真。

2.2 測(cè)量輸出電壓放大倍數(shù)

2.3 靜態(tài)工作點(diǎn)對(duì)波形失真的影響

保證靜態(tài)工作點(diǎn)合適，使三極管基極與發(fā)射極之間正向偏置、基極與與集電極之間反向偏置，則輸出電壓會(huì)正常放大。通過調(diào)節(jié)可調(diào)電阻Rp，使電路的靜態(tài)工作點(diǎn)設(shè)置不合適而使三極管工作在飽和區(qū)或截止區(qū)，則電路輸出信號(hào)波形明顯失真。

圖2 用儀器測(cè)量單管交流放大電路實(shí)際連接圖

3 動(dòng)態(tài)分析

集電極電阻RC、負(fù)載電阻RL和三極管電流放大系數(shù)β因素的變化對(duì)靜態(tài)工作點(diǎn)、電壓放大倍數(shù)及輸出波形的影響，單管交流放大電路連接圖都是如圖2所示，開關(guān)改變，示波器測(cè)得的波形圖和數(shù)字毫伏表測(cè)得的數(shù)值不同。

1)調(diào)節(jié)Rp為合適值(即Rc=2 K，RL=∞，Uc=5 V時(shí)的Rp值)。輸入信號(hào)為f=1 kHz，Ui=5 mV。撥動(dòng)開關(guān)使Rc=3 K，即S1(斷開)扳向左方，測(cè)量Uo并觀察波形。根據(jù)圖2連接圖，通過示波器看出輸出波形不失真，用交流毫伏表測(cè)得輸出電壓Uo是1.548 V。在Rp為合適值的條件下，很明顯Rc=3 K的輸出電壓比Rc=2 K的輸出電壓大。

集電極電阻RC增大之后，電壓的放大倍數(shù)比Au1增大，輸出與輸入反相關(guān)系并沒有改變。

2)調(diào)節(jié)Rp為合適值，使Ui=5 mV，f=1 kHz，接入RL=2.7 K，即扳向上方，測(cè)量Uo觀察輸出波形。根據(jù)圖2連接圖，通過示波器看出輸出波形不失真，用交流毫伏表測(cè)得輸出電壓Uo是0.729 V。在Rp為合適值的條件下，很明顯RL=2.7 K的輸出電壓比RL不接入的輸出電壓小。

可見，集電極電阻減小之后，帶負(fù)載之后電壓的放大倍數(shù)比Au1減少，輸出與輸入反相關(guān)系并沒有改變。

3)撥動(dòng)開關(guān)使Rc=2 K，RL=∞即S1板向右方，S2板向下方。然后調(diào)節(jié)Rp為合適值，即Uc=5 V，用β=95與β=90兩塊電路板進(jìn)行比較。根據(jù)圖2連接圖，通過示波器看出β=95時(shí)的輸出波形不失真，用交流毫伏表測(cè)得輸出電壓Uo是1.276 V，比β=90的輸出電壓大。

三極管電流放大倍數(shù)β值增大，電壓放大倍數(shù)比Au1增大，輸出與輸入反相關(guān)系沒有改變。

4 結(jié)語

從上面的實(shí)驗(yàn)過程可以看出，調(diào)節(jié)偏置電阻Rp、集電極電阻Rc、負(fù)載電阻RL和三極管電流放大系數(shù)β因素的變化對(duì)交流放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)、電壓放大倍數(shù)及輸出波形有影響。調(diào)整靜態(tài)工作點(diǎn)、Rp、Rc、RL及三極管電流 放大倍數(shù)β是影響電壓放大倍數(shù)的關(guān)鍵因素，利用示波器可以看出波形的變化。通過實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生對(duì)單管放大電路理論知識(shí)有了更深入的認(rèn)識(shí)。