单管交流放大电路提高放大倍数应采取哪些措施？

实验九 单管交流电压放大电路
一、实验目的
1．熟悉单管交流电压放大电路静态工作点的调整与测试方法。
2．观察并测定电路参数的变化对放大电路静态工作点(Q0)、电压放大倍数(Au)及输出波形的影响。
3．通过实验，加深对单管交流电压放大电路工作原理的理解。
4．能熟练使用万用表、示波器、信号发生器和直流稳压电源。
二、实验设备
1．分立元件模拟电路学习机 SXJ—3A型 1台；
2．直流稳压电源 YJ56—1 型 1台
3．通用示波器 SR8 型 1台；
3．低频信号发生器 XDlB型 1台；
5．晶体管毫伏表 DAl6B型 1台；
6．万用表 MF64型 1台
三、实验原理
1．实验电路如图9—1所示，选用学习机上“单级与两级交流放大”单元中的第一级及最后的RL和RP3。
E：12V RP1：1MΩ RB1：100 kΩ
RCl：2kΩ RL：510Ω
RP3：2.2 kΩ C1、C2：10μF 12V
V1：3DG6（β＝50）

图9—1 单管交流电压放大电路
2．静态工作点的设置与调整
交流电压放大电路的任务是不失真地对输入电压信号进行放大，为了使放大电路能够正常工作，必须设置合适的静态工作点Q0
放大电路—般都带有负载电阻(RL)，其输出电压的大小将由交流负载线确定，因此为了获得变化幅度最大的不失真输出电压，静态工作点宜选在交流负载线的中点。这样，随着输入信号电流的变化，放大电路具有最大的动态范围，输出信号不会出现有一端首先进入饱和区或截止区的现象。
如果设置的静态工作点不合适，则在输入信号稍大时，输出信号便会出现截止失真或饱和失真。
对于小信号放大电路，由于输出电压的变化幅度不大，非线性失真不是主要问题，在设置静态工作点时，往往选得偏低一些，以便能降低放大电路的功率损耗和输出噪声。
放大电路的静态工作点，通常都利用偏置电路来建立。一般当电路中的RC与E确定之后，调整工作点主要就是调节偏置电路的电阻阻值Rb(RB1+RPl)，在图9—1的简单偏置电路中，就是调节RP1的大小。当RPl的数值变化时，三极管的Ib即跟着变化，于是放大电路的静态工作点也就跟着发生变化。本次实验将在反复调节电位器RP1和增减输入信号电压的同时，利用示波器观察波形，寻找最大不失真输出电压，以确定合适的静态作点。
3．电压放大倍数的测量
交流电压放大电路的电压放大倍数是指在输出信号不失真的条件下的放大倍数，因此在测量放大倍数时，必须用示波器观察输出信号波形。
放大倍数的测量，实际上就是交流电压的测量，通常有两种方法：—是用晶体管毫伏表进行直接测量，二是利用示波器测量。但前者仅适用于正弦电压，本实验的放大信号都属正弦信号，故实验中采用晶体管毫伏表直接测量。
4．本实验中，凡需要测量电流的地方，都采用先测量这一支路中某电阻两端的电压降，然后再根据欧姆定律进行计算，此方法在电子线路的测量中应用极广，因为用此方法测电流时，不需要切断电路。
四、实验内容及步骤
1．先将直流稳压电源的输出电压调整至+12V，用万用表测量该电压值，然后关掉电源。用导线将稳压电源输出端分别接入学习机板上的“单级与两级交流放大”单元电路的+12V和地端，将RBl下端插口与V1基极插口用一短线相连，RCl下端插口与Vl集电极插口相连。检查无误后接通电源。以下的实验结果均应填人表9—1中相应的栏目中。
2．观察Rb对放大电路的静态工作点、电压放大倍数及输出波形的影响
(1)调节RPl为某一合适数值(VC＝4～6V)，测量静态工作点，即分别测出晶体三极管集电极和基极对地电压，即电位VC和Vb，然后按下式计算静态工作点：

或者量出Rb阻值，再由 得出Ib
Uce＝Vc
(2)在上述条件下，先将低频信号发生器调至输出f＝lkHz、U＝5mV的正弦波状态，随后接入单级放大电路的输入端，即Uil＝5mV，观察输出端电压U0l波形，并在不失真的情况下测量输出电U01，计算电压放大倍数， ，并与估算值相比较。估算值按下式计算：

式中：Ie——发射极电流(mA)。
(3)逐渐减小RPI，观察输出波形的变化。当RPl为最小时，输出波形如何？测量此时的静态工作点。如输出波形仍为不失真的正弦波时，测出Ui1和U01并计算Au。如波形失真，应观察是正半周失真还是负半周失真。在观察波形的失真情况时，可适当增大Ui1。
(4)逐渐增大RP1，观察输出波形的变化。当RP1为最大时，输出波形如何?测量此时的静态工作点。如输出波形仍为正弦波，测出Ui1和U01并计算Au。如波形失真，应观察是哪半周失真。在观察波形的失真情况时，可适当增大Ui1。
3．观察Rc1放大电路的静态工作点、电压放大倍数及输出波形的影响
令Ui1＝5mV，f＝lkHz，调节RPl使Vc为某一合适值。改变Rc1使其为5kΩ(学习机上用RC1)。观察输出波形，测量U01，，计算Au，并与Rc1＝2 kΩ时测得的结果相比较。
4．观察RL对放大电路静态工作点、电压放大倍数及输出波形的影响
Rb同上，Rc1＝2 kΩ，Ui1＝5mV，f＝lkHz。接入RL和RP3，即实际负载电阻阻值RL为RL与RP3的串联值，约2.7 kΩ。观察输出波形，测量Ui1和U01，计算Au与空载时测得结果相比较。并测量静态工作点。
5．调整放大电路的最大放大倍数及最大输出幅度
条件 RC1＝5kΩ RL＝2.7 kΩ
(1)令Ui1＝5mV，f＝lkHz，调整RP1使输出波形不失真且幅度为最大（这时放大倍数最大)，测量此时静态工作点和Au
(2)调整RPl及Ui1，使不失真的输出电压U01为最大(这时有最大的输出电压幅度)，测量此时的静态工作点和Au。此项结果填入表9—2中
注：文中所指不失真是指波形基本上为正弦波，无明显削波现象。
表9—1 Ui1＝5mV，f＝1kHz

给定条件
测量结果
由测量数据计算
Vb
（V）
Vc
（V）
Ve
（V）
输出波形
Ib
（μA）
Ic
（mA）
Uce
（V）
Au
Rb
合适值
RC1＝2kΩ
RL＝∞

最 小

最 大

RC1
5kΩ
Rb为上面的合适值
RL＝∞

RL
2.7kΩ
Rb同上
Rc1＝2kΩ

Rb
使U01最大
Rc1＝5kΩ
RL＝7 kΩ

表9—2 Rc1＝5kΩ RL＝2.7kΩ f＝1kHz
测 量 结 果
由测量数据计算
Ui1
U01
Vb
（V）
Vc
（V）
Ve
（V）
输出波形
Ib
（μA）
Ic
（mA）
Uce
（V）
Au

五、注意事项
1．为了避免不必要的电子仪器机壳之间的感应和干扰，各仪器的接地端应连在—起。
2．为了从电阻压降换算成电流，需要知道电阻阻值，在测量该电阻时，应切断直流电源并切断该电阻所在的支路。
六、实验报告要求
1．整理数据，列出表格。
2．整理Rb、Rc1和RL变化以后对静态工作点、放大倍数及输出波形的影响。
3．将电压放大倍数的估算值与实测值进行比较并讨论。
4．总结为了提高放大倍数Au应采取哪些措施。
5．分析输出波形失真的原因，并提出解决办法。
6．如何测量Rb的数值?不断开与基极的连接线行吗?为什么?
7．如何利用测出的静态工作点来估算半导体三极管的电流放大系数β值?
8．分析下列各种波形是什么类型的失真?是什么原因造成的?如何解决?

七、预习要求
1．复习共发射极接法的单管交流电压放大器的工作原理及电路中各元件的作用。
2．回忆低频信号发生器的使用方法。

并联电容器