2024年5月13日发(作者：枚雪枫)
模拟电子技术实验——单级低频放大器
实验目的
1.研究单级低频小信号放大器静态工作点的意义。
2.掌握电路各元件对静态工作点的影响。
3.掌握低频小信号放大器输入电阻、输出电阻和电压增益的测试方法。
实验原理
单级低频放大器能将频率从几十Hz到几百千Hz的低频信号进行不失真的放大，是放
大器中最基本的放大器。虽然实际应用中极少用单级放大器，但其分析方法、电路调整技术
及参数的测量方法等，都带有普遍意义。
1.静态工作点的调整
放大器的静态工作点是由晶体管的参数和放大器的偏置电路共同决定的。调整的方法
是：在不加输入信号的情况下测量放大器的静态工作点，进行必要的调整，使之工作于合适
的工作点上。
首先，用直流电压表分别测量晶体管的集电极电流以及直流电压V
B
、V
C
、V
E
。为了避
免更动接线，可以采用电压测量法来换算电流。例如，只要测出V
E
，可由I
CQ
=I
EQ
=V
E
/Re，
算出I
CQ
。如果测出V
CEQ
＜0.5V，则说明晶体管已经饱和；如果V
CE
≈V
CC
，则说明晶体管
已经截止。在这两种情况下，放大后的信号将产生非线性失真。下面分析一下这两种失真波
形并介绍其消除方法。
饱和失真：如果放大器的静态工作点偏高，信号电压正半周的某部分进入了晶体管的饱
和区，使输出电压波形的“底部被切掉”，这种现象称为饱和失真。出现这种情况时，应通
过调节基极上偏置电阻使其偏流I
BQ
减小或减小集电极电阻R
C
，使晶体管脱离饱和区以消
除饱和失真。
截止失真：如果放大器的静态工作点偏低，信号电压负半周的某部分进入了晶体管的截
止区，使输出电压波形的“顶部被切掉”，这种现象称为截止失真。出现这种情况时，应通
过加大基极偏流I
BQ
，使晶体管脱离截止区以消除截止失真。
如果调试中发现输出电压波形的顶部和底部都被切掉，说明既有截止失真，又有饱和失
真。这是由于输入信号幅度太大引起的，只要适当减小输入信号的幅度即可消除。如果不允
许减小输入信号的幅度，就应适当增的大电源电压V
CC
，并重新调整静态工作点，以扩大放
大器的动态范围，消除波形失真。
2.输入电阻Ri的测量
放大器的输入电阻R
i
定义为输入电压V
i
和输入电流I
i
之比，即R
i
=V
i
/I
i
。测量R
i
的方
法很多，下面介绍几种常用的方法：
（1）代替法：
测量电路如下图所示。
Rs
K
1
2
V
s
V
i
R
w
Ri
当开关K置“1”位置时，测量电压V
i
；当K置“2”位置时，调节R
w
，使V
i
保持不
变，这时R
w
的阻值即为输入电阻R
i
的值。
（2）输入换算法：
测量电路如下图所示。
K
R
信
号
源
V
R
Vs
Vi
放
Ri
大
器
Vo
R
i
V
i
I
i
V
i
V
R
R
V
i
V
i
R
，
R
i
R
V
S
V
i
V
S
V
i
（3）输出换算法
测量电路如上图所示。
当开关K按下后，V
i
=Vs，Vo=Av·Vs，Av=Vo/Vs；
R
i
R
i
'
断开K后，
V
O
A
V
V
i
A
V
V
S
V
O
R
R
i
R
R
i
'
V
O
R
i
R
'
V
O
V
O
测量Ri时应注意以下三点：
①由于R两端没有接地点，而电压表一般测量的是对地的交流电压，所以，当测量R
两端的电压V
R
时，必须分别测量R两端对地的电压Vs和V
i
，并按V
R
=Vs-V
i
求出V
R
值。
实际测量时，电阻R的数值不宜取得过大，否则容易引入干扰；但也不宜过小，否则测量
误差较大，最好取R与R
i
在同一个数量级。
②测量之前，毫伏表应该校零，Vs和V
i
最好用同一量程进行测量。
③输出端应接上负载电阻R
L
，并用示波器监视输出波形，应在波形不失真的条件下进
行测量。
3.输出电阻Ro的测量
（1）换算法：
在放大器输入端加入一个固定信号电压，分别测量负载RL断开和接上时的输出电压
Vo和V
L
，则
V
O
R
O
1
V
R
L
L
（2）替代法：
首先开路R
L
，测出Vo；然后接一电位器R
w
，调节R
w
，使Vo'=Vo/2，则Ro=R
w
。
实验设备与元器件
示波器 1 台
函数发生器 1 台
万用表 1 台
电阻 100KΩ×1 支、15KΩ×2 支、1KΩ×1 支、18KΩ×2 支、NPN三极管
×1 支
电容 1uF电解电容 ×2 支、10uF电解电容 ×1支
直流稳压电源 1台
实验任务
图1 电路原理图
图2 在虚拟实验平台上的连接图
1.按图1正确连接电路，并进行正确的设置：
1）信号发生器设置为（Vi=10mV,，频率10kHz）；
2）直流电源设置为12V；
3）参数设置为仿真时间为0.3秒，仿真点数60000.
2.测量并调试放大器的静态工作点，研究电路参数Vcc、Rc、R
b1
的变化对静态工作点
的影响，并总结其规律。
首先，调节信号发生器输出电压为毫伏级（例如V
i
=10mV），频率f=10kHz，再将其连
接到放大器输入端，用示波器观察输出波形。
（1）R
1
对静态工作点的影响：
（a）调节R
1
，使放大器输出波形最大，上、下对称，且不失真。此时为工作点合适。
撤去信号发生器，用万用表或示波器测量V
B
、V
C
、V
E
，并计算出I
EQ
。
（b）将信号发生器重新连入放大器输入端，且保持输入信号不变。将R
1
增大（如设置
为270k），观察并记录波形。撤去信号发生器，用万用表测量V
B
、V
C
、V
E
，并计算出I
EQ
。
（c）将信号发生器再次连入放大器输入端，且保持输入信号不变。将R
1
减小(如设置
为5k)，观察并记录波形。撤去信号发生器，用万用表测量V
B
、V
C
、V
E
，并计算出I
EQ
。
下表为记录的数据及波形：
R
b1
合适
增大
减小
V
B
V
E
V
C
I
EQ
波形
失真类型
（2）电源电压Vcc对静态工作点的影响：
将信号发生器输入信号连入放大器，再将Vcc由+12V减至+6V，观察并记录输入波形。
撤去信号发生器，用万用表测量V
B
、V
C
、V
E
，并计算I
EQ
。将此情况与Vcc=+12V时比较，
测试后将Vcc恢复为+12V。
下表为记录的数据：
Vcc V
B
V
E
V
C
I
EQ
波形幅度
+12V
+6V
3.放大器增益的测量
将信号发生器输入信号连入放大器，用示波器观察输出电压波形，在波形没有出现失真
的情况下，用毫伏表分别测量放大器输入和输出电压，计算放大器增益Av=Vo/V
i
。
4.放大器输入电阻的测量
用输出换算法测量输入电阻。
2024年5月13日发(作者：枚雪枫)
模拟电子技术实验——单级低频放大器
实验目的
1.研究单级低频小信号放大器静态工作点的意义。
2.掌握电路各元件对静态工作点的影响。
3.掌握低频小信号放大器输入电阻、输出电阻和电压增益的测试方法。
实验原理
单级低频放大器能将频率从几十Hz到几百千Hz的低频信号进行不失真的放大，是放
大器中最基本的放大器。虽然实际应用中极少用单级放大器，但其分析方法、电路调整技术
及参数的测量方法等，都带有普遍意义。
1.静态工作点的调整
放大器的静态工作点是由晶体管的参数和放大器的偏置电路共同决定的。调整的方法
是：在不加输入信号的情况下测量放大器的静态工作点，进行必要的调整，使之工作于合适
的工作点上。
首先，用直流电压表分别测量晶体管的集电极电流以及直流电压V
B
、V
C
、V
E
。为了避
免更动接线，可以采用电压测量法来换算电流。例如，只要测出V
E
，可由I
CQ
=I
EQ
=V
E
/Re，
算出I
CQ
。如果测出V
CEQ
＜0.5V，则说明晶体管已经饱和；如果V
CE
≈V
CC
，则说明晶体管
已经截止。在这两种情况下，放大后的信号将产生非线性失真。下面分析一下这两种失真波
形并介绍其消除方法。
饱和失真：如果放大器的静态工作点偏高，信号电压正半周的某部分进入了晶体管的饱
和区，使输出电压波形的“底部被切掉”，这种现象称为饱和失真。出现这种情况时，应通
过调节基极上偏置电阻使其偏流I
BQ
减小或减小集电极电阻R
C
，使晶体管脱离饱和区以消
除饱和失真。
截止失真：如果放大器的静态工作点偏低，信号电压负半周的某部分进入了晶体管的截
止区，使输出电压波形的“顶部被切掉”，这种现象称为截止失真。出现这种情况时，应通
过加大基极偏流I
BQ
，使晶体管脱离截止区以消除截止失真。
如果调试中发现输出电压波形的顶部和底部都被切掉，说明既有截止失真，又有饱和失
真。这是由于输入信号幅度太大引起的，只要适当减小输入信号的幅度即可消除。如果不允
许减小输入信号的幅度，就应适当增的大电源电压V
CC
，并重新调整静态工作点，以扩大放
大器的动态范围，消除波形失真。
2.输入电阻Ri的测量
放大器的输入电阻R
i
定义为输入电压V
i
和输入电流I
i
之比，即R
i
=V
i
/I
i
。测量R
i
的方
法很多，下面介绍几种常用的方法：
（1）代替法：
测量电路如下图所示。
Rs
K
1
2
V
s
V
i
R
w
Ri
当开关K置“1”位置时，测量电压V
i
；当K置“2”位置时，调节R
w
，使V
i
保持不
变，这时R
w
的阻值即为输入电阻R
i
的值。
（2）输入换算法：
测量电路如下图所示。
K
R
信
号
源
V
R
Vs
Vi
放
Ri
大
器
Vo
R
i
V
i
I
i
V
i
V
R
R
V
i
V
i
R
，
R
i
R
V
S
V
i
V
S
V
i
（3）输出换算法
测量电路如上图所示。
当开关K按下后，V
i
=Vs，Vo=Av·Vs，Av=Vo/Vs；
R
i
R
i
'
断开K后，
V
O
A
V
V
i
A
V
V
S
V
O
R
R
i
R
R
i
'
V
O
R
i
R
'
V
O
V
O
测量Ri时应注意以下三点：
①由于R两端没有接地点，而电压表一般测量的是对地的交流电压，所以，当测量R
两端的电压V
R
时，必须分别测量R两端对地的电压Vs和V
i
，并按V
R
=Vs-V
i
求出V
R
值。
实际测量时，电阻R的数值不宜取得过大，否则容易引入干扰；但也不宜过小，否则测量
误差较大，最好取R与R
i
在同一个数量级。
②测量之前，毫伏表应该校零，Vs和V
i
最好用同一量程进行测量。
③输出端应接上负载电阻R
L
，并用示波器监视输出波形，应在波形不失真的条件下进
行测量。
3.输出电阻Ro的测量
（1）换算法：
在放大器输入端加入一个固定信号电压，分别测量负载RL断开和接上时的输出电压
Vo和V
L
，则
V
O
R
O
1
V
R
L
L
（2）替代法：
首先开路R
L
，测出Vo；然后接一电位器R
w
，调节R
w
，使Vo'=Vo/2，则Ro=R
w
。
实验设备与元器件
示波器 1 台
函数发生器 1 台
万用表 1 台
电阻 100KΩ×1 支、15KΩ×2 支、1KΩ×1 支、18KΩ×2 支、NPN三极管
×1 支
电容 1uF电解电容 ×2 支、10uF电解电容 ×1支
直流稳压电源 1台
实验任务
图1 电路原理图
图2 在虚拟实验平台上的连接图
1.按图1正确连接电路，并进行正确的设置：
1）信号发生器设置为（Vi=10mV,，频率10kHz）；
2）直流电源设置为12V；
3）参数设置为仿真时间为0.3秒，仿真点数60000.
2.测量并调试放大器的静态工作点，研究电路参数Vcc、Rc、R
b1
的变化对静态工作点
的影响，并总结其规律。
首先，调节信号发生器输出电压为毫伏级（例如V
i
=10mV），频率f=10kHz，再将其连
接到放大器输入端，用示波器观察输出波形。
（1）R
1
对静态工作点的影响：
（a）调节R
1
，使放大器输出波形最大，上、下对称，且不失真。此时为工作点合适。
撤去信号发生器，用万用表或示波器测量V
B
、V
C
、V
E
，并计算出I
EQ
。
（b）将信号发生器重新连入放大器输入端，且保持输入信号不变。将R
1
增大（如设置
为270k），观察并记录波形。撤去信号发生器，用万用表测量V
B
、V
C
、V
E
，并计算出I
EQ
。
（c）将信号发生器再次连入放大器输入端，且保持输入信号不变。将R
1
减小(如设置
为5k)，观察并记录波形。撤去信号发生器，用万用表测量V
B
、V
C
、V
E
，并计算出I
EQ
。
下表为记录的数据及波形：
R
b1
合适
增大
减小
V
B
V
E
V
C
I
EQ
波形
失真类型
（2）电源电压Vcc对静态工作点的影响：
将信号发生器输入信号连入放大器，再将Vcc由+12V减至+6V，观察并记录输入波形。
撤去信号发生器，用万用表测量V
B
、V
C
、V
E
，并计算I
EQ
。将此情况与Vcc=+12V时比较，
测试后将Vcc恢复为+12V。
下表为记录的数据：
Vcc V
B
V
E
V
C
I
EQ
波形幅度
+12V
+6V
3.放大器增益的测量
将信号发生器输入信号连入放大器，用示波器观察输出电压波形，在波形没有出现失真
的情况下，用毫伏表分别测量放大器输入和输出电压，计算放大器增益Av=Vo/V
i
。
4.放大器输入电阻的测量
用输出换算法测量输入电阻。