急求三極管基本放大電路實驗報告
1．對晶體三極管(3DG6、9013)、場效應管（3DJ6G）進行實物識別，了解它們的命名方法和主要技術指標。
2．學習用數字萬用表、模擬萬用表對三極管進行測試的方法。
3．用圖3-10提供的電路，對三極管的β值進行測試。
4．學習***射、***集電極（*）、***基極放大電路靜態工作點的測量與調整，以及參數選取方法，研究靜態工作點對放大電路動態性能的影響。
5．學習放大電路動態參數（電壓放大倍數、輸入電阻、輸出電阻、最大不失真輸出電壓）的測量方法。
6. 調節CE電路相關參數，用示波器觀測輸出波形，對飽和失真和截止失真的情況進行研究。
7．用Multisim軟件完成對***射極、***集電極、***基極放大電路性能的分析，學習放大電路靜態工作點的測試及調整方法，觀察測定電路參數變化對放大電路的靜態工作點、電壓放大倍數及輸出電壓波形的影響。加深對***射極、***集電極、***基極基本放大電路放大特性的理解。
二．知識要點
1．半導體三極管
半導體三極管是組成放大電路的核心器件，是集成電路的組成元件，在電路中主要用於電流放大、開關控制或與其他元器件組成特殊電路等。
半導體三極管的種類較多，按制造材料不同有矽管、鍺管、砷化鎵管、磷化鎵管等；按極性不同有NPN型和PNP型；按工作頻率不同有低頻管、高頻管及超高頻管等；按用途不同有普通管、高頻管、開關管、復合管等。其功耗大於1W的屬於大功率管，小於1W的屬於小功率管。
半導體三極管的參數主要有電流放大倍數β、極間反向電流ICEO、極限參數（如最高工作電壓VCEM、集電極最大工作電流ICM、最高結溫TjM、集電極最大功耗PCM）以及頻率特性參數等。有關三極管命名、類型以及參數等可查閱相關器件手冊。
下面給出幾種常用三極管的參數舉例如表3-01所示：
表3-01 幾種常用三極管的參數
參數 PCM(mW） ICM(mA) VBRCBO(V) ICBO(μA hFE fT(MHz) 極性
3DG100D 100 20 40 1 4 0.01 NPN
3DG200A 100 20 15 0.1 25~270 0.01 NPN
CS9013H 400 500 25 0.5 144 150 NPN
CS9012H 600 500 25 0.5 144 150 PNP
參數 VP(V) IDSS gm(mA/V) PDM(mW) rGS（Ω） fM
3DJ6G -9 3~6.5 1 100 108 30 N溝道
2．半導體三極管的識別與檢測
半導體三極管的類型有NPN型和PNP型兩種。可根據管子外殼標註的型號來判別是NPN型，還是PNP型。在半導體三極管型號命名中，第二部分字母A、C表示PNP型管；B、D表示NPN型管；而A、B表示鍺材料；C、D表示矽材料。另外，目前市場上廣泛使用的9011～9018系列高頻小功率9012、9015為PNP型，其余為NPN型。半導體三極管的型號和命名方法，與半導體二極管的型號及命名方法相同，詳見康華光第四版P44頁附錄或者參考有關手冊。
(1)三極管的電極和類型判別
1) 直觀辨識法。
半導體三極管有基極(B)、集電極(C)和發射極(E)三個電極，如圖3-11所示，常用三極管電極排列有E-B-C、
B-C-E、C-B-E、E-C-B等多種形式。
2) 特征辨識法。如圖3-01所示，有些三極管用結構特征標識來表示某壹電極。如高頻小功率管3DGl2、3DG6的外殼有壹小凸起標識，該凸起標識旁引腳為發射極；金屬封裝低頻大功率管3DD301、3AD6C的外殼為集電極等。
圖3-11 三極管結構特征標識極性
3) 萬用表歐姆檔判別法
如圖3-12所示，選用指針式萬用表歐姆檔R×lkΩ檔。首先判定基極b方法：用萬用表黑表筆碰觸某壹極，再用紅表筆依次碰觸另外兩個電極，並測得兩電極間阻值。若兩次測得電阻均很小(為PN結正向電阻值)，則
黑表筆對應為基極且此管為NPN型；或
者兩次測得電阻值均很大(為PN結反向
電阻值)，但交換表筆後再用黑筆去碰觸
另兩極，也測量兩次，若兩次阻值也很小，
則原黑表筆對應為管子基極，且此管為
PNP型。註意：指針式萬用表歐姆檔時，
黑表筆則為正極，紅表筆為負極；這與 （a） （b）
數字式萬用表不同。 圖3-12 萬用表歐姆檔判別法
其次，判別集電極和發射極。其基本原理是把三極管接成基本放大電路，利用測量管子的電流放大倍數值β的大小，來判定集電極和發射極。
以NPN管為例說明，如圖3-12b所示，基極確定後，不管基極，用萬用表兩表筆分別接另兩電極，用100kΩ的電阻壹端接基極，電阻的另壹端接萬用表黑表筆，若表針偏轉角度較大，則黑表筆對應為集電極，紅表筆對應為發射極。也可用手捏住基極與黑表筆(但不能使兩者相碰)，以人體電阻代替l00kΩ電阻的作用(對於PNP型，手捏紅表筆與基極)。
上面這種方法，實質上是把三極管接成了正向偏置狀態，若極性正確，則集電極有較大電流。
(2)矽管、鍺管的判別 根據矽材料PN結正向電阻較鍺材料大的特點，可用萬用表歐姆R×1kΩ檔測定，若測得PN結正向阻值約為3～l0kΩ，則為矽材料管；若測得正向阻值約為50～1kΩ，則為鍺材料管。或測量發射結(集電結)反向電阻值，若測得反向阻值約為500kΩ，則為矽材料管；若測得反向阻值約為100kΩ，則為鍺材料管。
3．三極管場效應管放大電路
***射極放大電路既有電流放大作用，又有電壓放大作用，故常用於小信號的放大。改變電路的靜態工作點，可調節電路的電壓放大倍數。而電路工作點的調整，主要是通過改變電路參數(Rb、Rc)來實現。(負載電阻RL的變化不影響電路的靜態工作點，只改變電路的電壓放大倍數。)該電路信號從基極輸入，從集電極輸出。輸入電阻與相同材料的二極管正向偏置電阻相當，輸出電阻較高，適用於多級放大電路的中間級。
***集電極放大電路信號由晶體管基極輸入，發射極輸出。由於其電壓放大倍數Av接近於l，輸出電壓具有隨輸入電壓變化的特性，故又稱為射極跟隨器。該電路輸入電阻高，輸出電阻低，適用於多級放大電路的輸入級、輸出級，還可以作為中間阻抗變換級。
***基極放大電路信號由晶體管發射極輸入，集電極輸出。其電流放大倍數Ai接近於1但恒小於1，(又叫電流跟隨器)，電壓放大倍數Av***射極放大器相同，且輸入電壓與輸出電壓同相。其輸入電阻低，只有***射放大電路的l／(1+β)倍，輸出電阻高，輸入端與輸出端之間沒有密勒電容，電路頻率特性好，適用於寬帶放大電路。
下面以圖3-13基本***射放大電路為例進行說明。
(1)放大電路靜態工作點的測量和調試
由於電子元件性能的分散性很大，在
制作晶體三極管放大電路時，離不開測量
和調試技術。在完成設計和裝配之後，還
必須測量和調試放大電路的靜態工作點及
各項指標。壹個優質的放大電路，壹個最
終的產品，壹定是理論計算與實驗調試相
結合的產物。因此，除了熟悉放大電路的
理論設計外，還必須掌握必要的測量和調
試技術。
放大電路的測量和調試主要包括放大
電路靜態工作點的測量和調試、放大電路 圖3-13 基本***射放大電路（固定偏置式）
各項動態指標的測量和調試、消除放大電路的幹擾和自激等。在進行測試之前，務必先檢查
三極管的好壞，並確定具體的β值。
1)靜態工作點Q的測量
放大電路靜態工作點的測量是在不加輸入信號(即VI=0)的情況下進行的。
靜態工作點的測量是指三極管直流電壓VBEQ、VCEQ和電流I CQ的測量。應選用合適的直流電壓表和直流毫安表，分別測量三極管直流電壓VBEQ、VCEQ和I CQ。為了避免更改接線，采用電壓測量法來換算電流。例如，只要測出實際的Rb、RC的阻值，即可由 ； ；（或 ）
提示：在測量各電極的電位時最好選用內阻較高的萬用表，否則必須考慮到萬用表內阻對被測電路的影響。
2)靜態工作點的調整
測量靜態工作點I CQ和VCEQ的目的是了解靜態工作點的設置是否合適。若測出VCEQ <0.5 V，則說明三極管已進入飽和狀態；如果VCE≈VCC，則說明三極管工作在截止狀態。對於壹個放大雙極性信號(交流信號)的放大電路來說，這兩種情況下的靜態偏置都不能使電路正常工作，需要對靜態工作點進行調整。如果是出現測量值與選定的靜態工作點不壹致，也需要對靜態工作點進行調整。否則，放大後的信號將出現嚴重的非線性失真和錯誤。
通常，VCC 、Rc都已事先選定，當需要調整工作點時，壹般都是通過改變偏置電阻Rb來實現。應當註意的是．如果偏置電阻Rb選用的是電位器，在調整靜態工作點時，若不慎將電位器阻值調整過小(或過大)，則會使IC過大而燒壞管子，所以應該用壹只固定電阻與電位器串聯使用。圖3-18電路中是用Rb1和電位器Rb2串聯構成Rb。
2．放大電路的動態指標測試
放大電路的主要指標有電壓放大倍數Av、輸入電阻Ri、輸出電阻Ro,以及最大不失真輸出電壓VO(max)等。在進行動態測試時，各電子儀器與被測電路的連接如圖3-14所示。實驗電路則如後面的圖3-18所示。
圖3-14 實驗電路與各測試儀器的連接
提示：為防止幹擾，各儀器的公***接地端與被測電路的公***接地端應連在壹起。同時，信號源、毫伏表和示波器的信號線通常都采用屏蔽線，而直流電源VCC的正、負電源線可只需普通導線即可。
(1)電壓放大倍數Av的測量
輸入信號選用1KHz、約5 mV的正弦交流信號，用示波器觀察放大電路輸出電壓VO的波形，在輸出信號沒有明顯失真的情況下，用毫伏表測得VO和VI，於是可得 。
(2)最大不失真輸出電壓的測量
放大電路的線性工作範圍與三極管的靜態工作點位置有關。當I CQ偏小時，放大電路容易產生截止失真；而I CQ偏大時，則容易產生飽和失真。需要指出的是，當I CQ增大時，VO波形的飽和失真比較明顯，
波形下端出現“削底”，如
圖3-15a所示。而當I CQ
減小時，VO波形將出現截
止失真，如圖3-15b所
示，波形上端出現“削頂”。 （a） （b） （c）
當放大電路的靜態工作點調 圖3-15 靜態工作點對輸出電壓Vo波形的影響
整在三極管線性工作範圍的 (a) VO易出現飽和失真 (b)VO易出現截止失真
中心位置時，若輸入信號 (c) VO波形上下半周同時出現失真
VI過大，VO的波形也會出現失真，上下同時出現“削頂”和“削頂”失真，如圖3-15(c)所示。此時，用毫伏表測出VO的幅度，即為放大電路的最大不失真輸出電壓Vo（max）。
(3)輸入電阻Ri的測量
輸入電阻的測量電路如圖3-16所示。
圖3-16 測量輸入電阻的電路
放大電路的輸入電阻：
在放大電路的輸入端串聯壹只阻值已知的電阻RS（可取510Ω），見圖3-16所示，通過毫伏表分別測出RS兩端對地電壓，求得RS上的壓降(Vs-Vi)，則：
所以有
通過測量VS和Vi來間接地求出RS上的壓降，是因為RS兩端沒有電路的公***接地點。若用壹端接地的毫伏表測量，會引入幹擾信號，以致造成測量誤差。
(4)輸出電阻的測量
放大電路的輸出端可看成有源二端網絡。如圖3-17所示。
圖3-17 測量輸出電阻的電路
用毫伏表測出不接RL時的空載電壓Vo’和接負載RL後的輸出電壓Vo，即可間接地推算RO的大小： 。
(5)放大電路頻率特性的測量
放大電路頻率特性是指放大電路的電壓放大倍數Av，與輸入信號頻率之間的關系。Av隨輸入信號頻率變化下降到0.707Av。時所對應的頻率定義為下限頻率 和上限頻率 ，通頻帶為 。
上、下限頻率可用以下方法測量：先調節輸入信號Vi使Vi頻率為1kHz；調節Vi幅度，使輸出電壓Vo幅度為1V。保持Vi幅度不變，增大信號Vi的頻率，Vo幅度隨著下降，當Vo下降到0.707 V時，對應的信號額率為上限頻率 ；保持Vi幅度不變，降低Vi頻率，同樣使Vo幅度下降到0.707 V時，
對應的信號頻率為下限頻率 。
(6)觀察截止失真、飽和失
真兩種失真現象
測量電路如圖3-18所示，
在ICQ=3.0 mA，RL=∞情況下，
增大輸入信號，使輸出電壓保
持沒有失真，然後調節電位器
Rb2阻值，改變電路的靜態工
作點，使電路分別產生較為明
顯的截止失真與飽和失真，測
出產生失真後相應的集電極靜
態電流。做好相應的實驗記錄。 圖3-18 ***射放大電路舉例
圖3-19 ***射放大電路對應的三個仿真電路圖
圖3-20 ***集電極放大電路舉例
三．實驗內容
1．查閱手冊並測試晶體三極管(3DG100D、CS9013)、場效應管（3DJ6G）的參數，記錄所查和所測數據。
2．用晶體三極管3DG100D或CS9013組成如圖3-21所示單管***射極放大電路，通過改變電位器R2，使得VCE為4V，測量此時VCEQ、VBEQ、Rb的值，計算放大電路的靜態工作點Q對應的三個參數值。
3．在下列兩種情況下，測
量放大電路的電壓放大倍數和
最大Av不失真輸出電壓VOMAX。
(1)RL=R4=∞（開路）②RL=R4=
10kΩ。
建議：最初使用1KHz、5mV的正
弦信號作為輸入信號進行測試；
然後改變輸入信號的幅值，使用
雙蹤顯示方式同時顯示VI與
VO，進行監視，盡量選擇較大幅
度的正弦信號作為放大器的VI，
在保證VO波形不失真的條件下 圖3-21 單管***射極放大電路
進行測量。（若VO波形失真，所測動態參數就毫無意義）。
表3-09 靜態數據記錄表
實測值 實測計算值
VCE（V） VBE（V） Rb（KΩ） VCEQ（V） IBQ（μA） ICQ（mA）
表3-10 測AV的記錄表
實測值 理論估算值 實測計算值
Vi（mV） Vo（mV） AV AV
4． 觀察飽和失真和截止失真，並測出相應的集電極靜態電流。
5． 測量放大電路的輸入電阻Ri和輸出電阻Ro。
*6．按照圖3-10設計BJT的β測試電路，確定電路中所有元器件和輸入電壓的參數值，並對測試結果進行比較和誤差分析。
圖3-10 BJT的β值測試電路圖
*7．測量圖3-18放大電路帶負載時的上限頻率 和下限頻率 。
*8．實驗電路如圖3-20 所示，要求仿真並實物實現電路，計算並實測電路的輸入電阻和輸出電阻。
四．思考題
1．Rb為什麽要由壹個電位器和壹個固定電阻串聯組成？
2．電解電容兩端的靜態電壓方向與它的極性應該有何關系？
3．如果儀器和實驗線路不***地會出現什麽情況？通過實驗說明。
五．實驗報告
1．按照實驗準備的要求完成設計作業壹份，並估算放大電路的性能指標。
2．記錄實驗中測得的有關靜態工作點和電路的Au、Vo(max)、Ri和Ro的數據。
3．認真記錄和整理測試數據，按要求填入表格並畫出輸入、輸出對應的波形圖。
4．對測試結果進行理論分析，找出產生誤差的原因。
5．詳細記錄組裝、調試過程中發生的故障或問題，進行故障分析，並說明排除故障的過程和方法。
6．寫出對本次實驗的心得體會，以及改進實驗方法的建議。
提示：
1．組裝電路時，不要彎曲三極管的三個電極，應當將它們垂直地插入面包板孔內。
2．先分別組裝好電路，經檢查無誤後，再打開電源開關。
3．測試靜態工作點時，應關閉信號源。
4．本實驗接點多，元器件多，組裝時壹定要確保接觸良好，否則，會因接觸不良，出現錯誤或造成電路故障。