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实验二 三级管及其基本放大实验

○ c 集电极. 集电结. N. P. ○ b 基极. 发射结. N +. ○ e 发射极. 实验二 三级管及其基本放大实验. 实验目的 1. 学会用万用表判别三极管的 类别和管脚； 2. 掌握测试三极管输出特性 曲线的方法； 3. 掌握共射基本放大电路的静 态工作点及放大倍数的测量方 法； 4. 观察放大电路中，有关参数的变化对放大电路性能的影响， 5. 学会测量放大电路的输入、输出电阻。. 一、实验原理和电路.

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实验二 三级管及其基本放大实验

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  1. ○c集电极 集电结 N P ○ b基极 发射结 N+ ○e发射极 实验二 三级管及其基本放大实验 • 实验目的 • 1.学会用万用表判别三极管的 • 类别和管脚； • 2.掌握测试三极管输出特性 • 曲线的方法； • 3.掌握共射基本放大电路的静 • 态工作点及放大倍数的测量方 • 法； • 4.观察放大电路中，有关参数的变化对放大电路性能的影响， • 5.学会测量放大电路的输入、输出电阻。

  2. 一、实验原理和电路 • 半导体三极管和二极管一样是非线性器件，是一种电流控制器件，即通过基极电流或射极电流去控制集电极电流。所谓放大作用，实质上就是一种控制作用，但要注意的是三极管的发射结必须正向偏置，而集电结必须反向偏置。 • 三极管的品种较多，从制造材料不同可分为锗管和硅管；从导电类型可分为NPN型和PNP型；从耗散功率可分为小功率、中功率和大功率管。在使用前或检查其性能时，应进行必要的测量，尤其是新、旧型号并存，国内、国外器件同时使用，器件上型号不清时，更应作某些基本测量

  3. 三级管的工作原理 1. 载流子的传输过程： 将NPN BJT接成共射极型：以射极为输入和输出回路的公共端 即： VBE>>VT, 发射结正偏 → 易于E区多子扩散 VCB＞0， 集中结反偏 → 易于B区少子漂移 ● ●● ● ● ● ● ●● ● ● ● ● ●● ● ● ● ● ●● ● ● ● ● ●● ● ● ● ● ●● ● ● ● ● ●● ● ● ● ● ●● ● ● ● ○○ ○○ ○○ ○○ ● ●● ● ● ● ● ●● ● ● ● ● ●● ● ● ● ● ●● ● ● ● ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● c C iC iB iC ○ icn1 icp b icn2 ○ N ● ●● ● ● ● RC ● e ○ ● ●● ● ● ● iE ● b ○ iB P ● ○ ○○ ● ●● ● ● ● ○ iB1 ○ ○ ● ● ● ● ● ● ● ● ○ Rb ○ VCC N ● ● ● ● ● ● ● ● iEP iEn VBB ○ e iE

  4. 1.三极管的类型及管脚判别 • (1)管型和基极b的测试 • 三极管可以看成是两个背靠背的PN结结构，如图1．2．1所示。对NPN型三极管来说，基极是两个结的公共阳极；而对PNP型三极管来说，基极是两个结的公共阴极。因此，判别公共极是阳极还是阴极，即可知道该管是NPN型还是PNP型三极管。

  5. 用万用表测试三极管的PN结，其方法同实验一。用万用表测试三极管的PN结，其方法同实验一。

  6. (2)发射极e和集电极c的判别 • 在三极管的类型和基极确定后，即可分清三极管的另外两个极(脚)。如图1．2．3( a)所示，若把已判明了的PNP型三极管基极b与三极管的另外两个极(脚)串接—个电阻(20k～100k)，若集电极与发射极间加的是正常放大所需极性的电源电压，则IcIB;反之， • 若电源电压极性相反，则 Icr几乎为0，即Ic>>Icr.因此，当我们用万用表接人NPN型三极管的c和e端时，若黑表棒接c端，而红表棒接e端(万用表内部电源(见图1．2．3(b))正好使三极管的c、e端正偏)时，表指针偏转角大(电阻值小)。若将两表棒对调，则三极管的c、e端反偏，表指针偏转角小(电阻值大)，这样就可判NPN型三极管的发射极e和集电极c，如图1.2.3(c)所示。

  7. 对于PNP型三极管的c和e极判断，其方法相同，如图1.2.3(d)所示。

  8. 2．三极管输出特性曲线测试 • 图是NPN三极管的共射极输入、输出特性曲线。由图(a)可知，输入电压VBE较小时，基极电流很小，通常可近似认为零。当VBE大于死区电压后，IB开始上升，并基本上按指数规律变化。死区电压的数值，硅管约为0.5～0.7V，锗管约为0. 1～0.3V。

  9. 二 三级管共射伏安特性曲线 i C i + B v v CE _ BE i E 击穿区 iC 临界饱和线 iB=iB5 iB(μA) 0 iB=iB4 1 10 iB=iB3 iB=iB2 iB=iB1 饱和区 iB=0 V（BR）EBO iB=-ICBO V（BR）CEO ICBO＋ICEO vCE 截止区

  10. 2、 三级管共射的输入特性曲线 iB(μA) iB(μA) 0 0 1 1 10 10 V（BR）EBO V（BR）EBO ICBO＋ICEO ICBO＋ICEO · VA

  11. 2、 三级管共射的输入特性曲线 iB(μA) 0 1 10 V（BR）EBO ICBO＋ICEO

  12. 1 共射输出特性曲线： 击穿区 iC 临界饱和线 iB=iB5 iB=iB4 iB=iB3 iB=iB2 iB=iB1 饱和区 iB=0 iB=-ICBO V（BR）CEO vCE 截止区

  13. 一般将IB≤o的区域称为截止区，此时相应的Ic也近似为零，三极管处于截止状态；在放大区内，每条曲线近似为水子的直线，即当IB一定时，Ic基本上不随VCE的变化而变化，为一恒定值。Ic的数值主要取决于IB，而且当IB有一微小的变化量时，相应的IC变化量要大倍，即Ic＝IB，这就体现了三极管的放大作用；饱和区在靠近纵坐标的附近，当Ic改变时，Ic基本上不随之改变，不受IB的控制，这时三极管已失去了放大作用。一般将IB≤o的区域称为截止区，此时相应的Ic也近似为零，三极管处于截止状态；在放大区内，每条曲线近似为水子的直线，即当IB一定时，Ic基本上不随VCE的变化而变化，为一恒定值。Ic的数值主要取决于IB，而且当IB有一微小的变化量时，相应的IC变化量要大倍，即Ic＝IB，这就体现了三极管的放大作用；饱和区在靠近纵坐标的附近，当Ic改变时，Ic基本上不随之改变，不受IB的控制，这时三极管已失去了放大作用。

  14. 测试输出特性曲线的实验线路图见图1．2．5所示。测量时，固定IB为某一数值，改变VCE，测出几组VCE和Ic的数值，就可描绘一条输出特性曲线；将IB固定为不同数值，则可测得输出特性曲线簇。测试输出特性曲线的实验线路图见图1．2．5所示。测量时，固定IB为某一数值，改变VCE，测出几组VCE和Ic的数值，就可描绘一条输出特性曲线；将IB固定为不同数值，则可测得输出特性曲线簇。

  15. 3．基本放大电路 • 基本共射放大电路如图1.2.6所示。要使三极管起到放大作用，外加电源的极性必须使 • 三极管的发射结处于正向偏置状态，而集电结处于反向偏置状态，即VBE>0，VBC<0。 • 图1.2.6中，各元件的作用是：T是NPN型的三极管，担负着放大作用；EC是集电极回路的电源，它为输出信号提供能量；Rc是负载电阻，通过它可以把电流的变化转换成电压的变化反映在输出端；基极电源EB (由Ec提供)和基极电阻Rb，一方面为发射结提供正向偏置电压，同时也决定了基极电流IB。C1和C2隔离直流、通过交流，通常叫隔直电容。

  16. 输入电阻：ri=Rb//rbe • 输出电阻：roRc • 基本放大电路静态工作点的设置是否合适，都直接会影响其性能，否则将会产生饱和失真或截止失真。由于工作点选择不当而引起的失真情况如图1．2．7所示。

  17. 放大电路的输入电阻ri的实测方法如下(参见图1.2.6)：放大电路的输入电阻ri的实测方法如下(参见图1.2.6)： • 当开关K1断开，即及R1接人电路中，测得Vs和Vi，即可计算出 输出电阻r。的实测方法如下(参见图1．2．6)： • 当及RL断开时，测得的输出电压为Vo (RL＝)；当RL接人时，测得的输出电压为VoL即可按下式计算出输出电阻: R0=（Vocc/Vol-1)Rl

  18. 三、实验内容和步骤 • 1．三极管的类型和管脚判别 • ①判断类型和基极b • a)将三极管插入MES型模拟电子电路实验箱中。 • b)将万用表(指针式或数字式)选择在电阻档RX1k位置，按图1.2.2先将任何一支表棒与管子某一管脚固定相接，另一支表棒则分别与其余两脚相碰，若测得的电阻值都很大(或很小)；然后，再把表笔换过来，重复上述过程.

  19. c)若测得的阻值均很小且黑表棒与基极b相连，红表棒分别与其它两极相连，则此管c)若测得的阻值均很小且黑表棒与基极b相连，红表棒分别与其它两极相连，则此管 • 为NPN型三极管。反之，红表棒与基极b相连，黑表棒与其它两极相连，阻值很小，则此管为PNP型三极管。 • ②判断发射极c和集电极c • 判别出管子的类型和基极b后，可进一步判别出其集电极c和发射极e。 • a)万用表转换开关置于电阻档(RXlk)。三极管的基极b与三极管的另一管脚接20k～100k电阻，万用表两表棒分别接其余两管脚。

  20. 2．三极管输出特性曲线测试 • a.改变Rw1，使得IB为某一定值，例如IB＝20µA，IB=40µA，…等。 • b.当IB一定时(IB＝20µA)，改变Rw2，观察电流、电压表，测量VCE和Ic并记入下表中：

  21. 3．基本放大电路 • 基本放大电路的形式见图1．2．6。实验 • 时，电路有关参数如下；R1=1k，Rw1= • 470k，Rb1=20k，RW2=2.2k，Rc1＝ • 1k，RL=5.1k，c1=c2＝10µF，T为 • 3DG6，+Ec＝12V(见图1．2．8所示)。

  22. a)若管子是自行插入实验板中的针管式插座中，则可以将管子接到图示仪中测量三极管的值。a)若管子是自行插入实验板中的针管式插座中，则可以将管子接到图示仪中测量三极管的值。 b)若管子已焊接在实验板上，不能拆下到图示仪中测量，则可按下述方法(步骤(c))测得值。 ①测试所用管子的值 c)按图1.2.8 边线，并把万用表（或数字表）串接于电路中，调节Rw1使IB1=40µ A，测得Ic1(VCE=6V);再次调节Rw1使IB2=60µ A,测得Ic2(VCE=6V),则可算出值。

  23. ②测量静态工作点 • a)按图1. 2.8连线，调节Rw1，使Vce＝6～7V，此时Rw2在最大或最小均町(Rc＝RW2 • 十RC1，RC＝3.2k或Rc＝1K)。 ． • b)转动信号发生器的频率和幅值调节旋钮，使之输出f=1KHz、5mV的信号。 • c)用示波器观察放大器输出信号波形，如果输出信号没有失真，则可用数字万用表分 • 别测量VBEQ、VCEQ、IBQ和ICQ既可实测，也可计算出来。

  24. 基本放大电路实际线路

  25. 工作点合理输出波形

  26. 截止失真波形

  27. 饱和失真波形

  28. §2.1 放大电路的工作原理和图解分析

  29. 当RL＝时，V0＝＿V； 当RL＝5.1kn时，V0=＿V 计算出电压放大倍数(增益)：Av＝V0/Vi。 a)保证上述静态工作点不变Vi=5mV，f＝1kHz，输出波形不失真。 ③电压放大倍数(增益) 放大器接输入信号Vi＝5mV，f=1kHz,输出接示波器。在波形不失真的情况下，分别 测量下面两种情况下的输出电压Vo： 观察工作点对输出波形的影响:

  30. b)按表1.2.2，分别调节Rw1、 Rw2，记录六种情况下的输出波形的形状，并测量VCEQ值。

  31. 五、预习要求 • 1.认真复习教材有关三极管的电流放大概念、型号及其类型。 • 2.复习三极管输入、输出特性曲线。 • 3.掌握基本放大电路的基本组成形式，了解电路哪些参数的变化对放大电路的性能会影响？ • 4.阅读MES系列模拟电子电路实验系统使用说明，以及本实验中的实验原理和电路这一章节。

  32. 六、实验报告 • 1.整理实验数据，计算出三极管的值。 • 2.画出NP'N型或PNP型三极管的输出特性曲线。 • 3.计算出放大电路的静态工作点,并同实测值进行比较。 • 4.画出在放大电路参数改变的情况下，输出波形失真图形，并分析其失真的原因。 结束本实验

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