电路参数对uo波形失真的影响及其测试方法

图3-3-1所示为电阻分压式工作点稳定单管放大器实验电路图,它的偏置电路采用RB1和RB2组成的分压电路,并在发射极中接有电阻RE以稳定放大器的静态工作点,当在放大器的输入端加入输入信号ui后在放大器的输出端便可得到一个与ui相位相反,幅值被放大了的输出信号uo,从而实现电压放大。

在图3-3-1电路中,当流过偏置电阻RB1和RB2的电流远大于晶体管的基极电流IB时(一般5～10倍),则它的静态工作点可用下式估算。

图3-3-1　共射极单管放大器实验电路

输入电阻　Ri=RB1‖RB2‖[rbe+(1+β)RE1]

输出电阻　Ro≈RC

（1）放大器静态工作点的调整与测试

1)静态工作点的调整

放大器静态工作点的调试是对管子集电极电流IC(或UCE)的调整与调试。

静态工作点是否合适,对放大器的性能和输出波形都有很大影响。如工作点偏高,放大器在加入交流信号后易产生饱和失真,此时uo的负半周将被削底,如图3-3-2(a)所示;如工作点偏低则易产生截止失真,即uo的正半周将被缩顶(一般截止失真不如饱和失真明显),如图3-3-2(b)所示。这些情况都不符合不失真放大的要求。所以在选定工作点后还必须进行动态调试,即在放大器的输入端加入一定的输入电压ui,检查输出电压uo的大小和波形是否满足要求。如不满足,则应调节静态工作点的位置。

图3-3-2　静态工作点对uo波形失真的影响

改变电路参数UCC、RC、RB(RB1、RB2)都会引起静态工作点的变化,但通常采用调节偏置电阻RB2的方法来改变静态工作点。

2)静态工作点的测试

测量放大器的静态工作点,应在输入信号ui=0的情况下进行,即将放大器输入端与地短接,然后用数字电压表分别测量晶体管的各电极对地的电位UB、UC和UE。并采用测量电压UC或UE计算出IC。

同时也能算出UBE=UB-UE,UCE=UC-UE。

（2）放大器动态指标的测试

1)最大动态范围uoppmax的测试

图3-3-3　静态工作点正常，输入信号太大引起的失真

如上所述,为了得到最大动态范围,应将静态工作点调在交流负载线的中点。为此在放大器正常工作情况下,逐渐增大输入信号的幅度,并同时调节Rw(改变静态工作点),用示波器观察uo,当输出波形同时出现削底和缩顶现象(如图3-3-3)时,说明静态工作点已经调在交流负载线的中点。然后反复调整输入信号,使波形输出幅度最大,且无明显失真时,用示波器测出uo峰值即为最大动态范围uoppmax。

2)放大倍数的测试

放大倍数是模拟电路的最基本参数,它是电路输出量与输入量之比,即

电路特性参数测试常用正弦信号。信号频率应选择在被测电路的通频带中,信号的幅度应在输出信号波形不失真的条件下尽量选择大一些,以便减小干扰信号的影响。

3)输入电阻的测试

输入电阻的定义为输入信号的电压与电流之比,即

输入电阻是衡量电路从前级获取信号能力的重要参数,输入电阻越大,获取信号的能力越强。

为了测量放大器的输入电阻,按图3-3-4所示电路在被测放大器的输入端与信号源之间串入一已知电阻R,在放大器正常工作的情况下,用示波器测出us和ui,则根据输入电阻的定义可得(www.xing528.com)

测量时R的阻值最好选择与输入电阻Ri接近,这样测量误差较小。

图3-3-4　输入电阻测量示意图

图3-3-5　输出电阻测量示意图

4)输出电阻的测试

输出电阻是衡量电路驱动负载能力的重要参数,输出电阻越小,驱动负载的能力越强。

电路输出阻抗的测试原理如图3-3-5所示,在不接负载时测量输出电压为uo,然后接上负载RL,再测量输出电压为uL,则

同样,选择RL≈RO可以减小测量误差。

5)幅度—频率特性测试

电路的幅度—频率特性和通频带是一项重要参数,它反映电路对不同频率的响应特性。测试电路幅度—频率特性有点测法和扫频法两种常用的方法。这里给大家介绍点测法。

图3-3-6　幅度—频率特性曲线

测试时,保持输入信号幅度不变,先选择一个中间频率fo,测量电路的输出信号幅度uo。然后改变信号的频率,测出每一频率对应的输出信号幅度,这样一点一点测下去,直到输出信号幅度下降较明显为止,在fo的上下两个方向都测量完毕。最后在坐标纸上将这些测试点用曲线连接起来,就可以描绘出电路的幅度—频率特性曲线,如图3-3-6所示。这种方法能比较真实地描绘出电路的幅度—频率特性曲线,但操作比较麻烦。如果电路的特性较好,幅度—频率特性曲线比较简单,我们只需找出其中的3个特殊点,就可以描绘出整个幅度—频率特性曲线了,这就是所谓的三点法。

图3-3-6的A点为中间频率的一个点,以此为基础,连续调节信号源频率,观察电路输出幅度的变化。在低频和高频时,输出幅度都会下降,当输出幅度随频率变化而下降到0.707uo时,这个频率称为电路的截止频率。比fO低的称为低频截止频率,比fO高的称为高频截止频率,分别用fL和fH表示,即图中B点和C点所对应的频率。最后用圆滑曲线将这三点连接起来即可。