實驗四負反饋放大器(1)

1、精品文檔實驗二晶體管共射極單管放大器一、實驗目的1、學會放大器靜態(tài)工作點的調(diào)試方法，分析靜態(tài)工作點對放大器性能的影響。2、掌握放大器電壓放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻及最大不失真輸出電壓的測試方法。3、熟悉常用電子儀器及模擬電路實驗設備的使用。二、實驗原理圖2-1為電阻分壓式工作點穩(wěn)定單管放大器實驗電路圖。它的偏置電路采用由和Rh組成的分壓電路，并在發(fā)射極中接有電阻RE,以穩(wěn)定放大器的靜態(tài)工作點。當在放大器的輸入端加入輸入信號Ui后，在放大器的輸出端便可得到一個與Ui相位相反，幅值被放大了的輸出信號U。，從而實現(xiàn)了電壓放大。+Ucc圖2-1共射極單管放大器實驗電路在圖21電路中，當流過偏置電阻R

2、Bi和RB2的電流遠大于晶體管T的基極電流Ib時（一般510倍），則它的靜態(tài)工作點可用下式估算精品文檔RB1UbB1UccRB1,RB2IE：UB - UBEReI»I cUce=UCc-IC(R+R)電壓放大倍數(shù)Av =邛Rc Rlr be輸入電阻R=FBl/Rb2/rbe輸出電阻RO=FC由于電子器件性能的分散性比較大，因此在設計和制作晶體管放大電路時，離不開測量和調(diào)試技術。在設計前應測量所用元器件的參數(shù)，為電路設計提供必要的依據(jù)，在完成設計和裝配以后，還必須測量和調(diào)試放大器的靜態(tài)工作點和各項性能指標。一個優(yōu)質(zhì)放大器，必定是理論設計與實驗調(diào)整相結(jié)合的產(chǎn)物。因此,除了學習放大器的理

3、論知識和設計方法外，還必須掌握必要的測量和調(diào)試技術。放大器的測量和調(diào)試一般包括：放大器靜態(tài)工作點的測量與調(diào)試，消除干擾與自激振蕩及放大器各項動態(tài)參數(shù)的測量與調(diào)試等。1、放大器靜態(tài)工作點的測量與調(diào)試1）靜態(tài)工作點的測量測量放大器的靜態(tài)工作點，應在輸入信號Ui=0的情況下進行，即將放大器輸入端與地端短接，然后選用量程合適的直流毫安表和直流電壓表，分別測量晶體管的集電極電流Ic以及各電極對地的電位ub、uc和UE。一般實驗中，為了避免斷開集電極，所以采用測量電壓UE或UC,然后算出Ic的方法，例如，只要測出UE,即可用Ic到E="算出Ic（也可根據(jù)Ic-UCCUC,由UC確定Ic）,ReR

4、c同時也能算出UBe=ub-UE,LCe=UC-LEo為了減小誤差，提高測量精度，應選用內(nèi)阻較高的直流電壓表。2）靜態(tài)工作點的調(diào)試放大器靜態(tài)工作點的調(diào)試是指對管子集電極電流IC（或UCe）的調(diào)整與測試。靜態(tài)工作點是否合適，對放大器的性能和輸出波形都有很大影響。如工作點偏高，放大器在加入交流信號以后易產(chǎn)生飽和失真，此時Uo的負半周將被削底，如圖22（a）所示；如工作點偏低則易產(chǎn)生截止失真，即uo的正半周被縮頂（-般截止失真不如飽和失真明顯），如圖2-2（b）所示。這些情況都不符合不失真放大的要求。所以在選定工作點以后還必須進行動態(tài)調(diào)試，即在放大器的輸入端加入一定的輸入電壓Ui,檢查輸出電壓Uo的

5、大小和波形是否滿足要求。如不滿足，則應調(diào)節(jié)靜態(tài)工作點的位置。圖22靜態(tài)工作點對Uo波形失真的影響改變電路參數(shù)UCoR、RB（品1、R2）都會引起靜態(tài)工作點的變化，如圖23所示。但通常多采用調(diào)節(jié)偏置電阻品2的方法來改變靜態(tài)工作點，如減小R2,則可使靜態(tài)工作點提高等。ichQafRctr40 biHUcd) 2080uA60 L 10UccUCE圖23電路參數(shù)對靜態(tài)工作點的影響最后還要說明的是，上面所說的工作點“偏高”或“偏低”不是絕對的，應該是相對信號的幅度而言，如輸入信號幅度很小，即使工作點較高或較低也不一定會出現(xiàn)失真。所以確切地說，產(chǎn)生波形失真是信號幅度與靜態(tài)工作點設置配合不當所致。如需滿足

6、較大信號幅度的要求，靜態(tài)工作點最好盡量靠近交流負載線的中點。2、放大器動態(tài)指標測試放大器動態(tài)指標包括電壓放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻、最大不失真輸出電壓（動態(tài)范圍）和通頻帶等。1）電壓放大倍數(shù)A的測量調(diào)整放大器到合適的靜態(tài)工作點，然后加入輸入電壓Ui,在輸出電壓Uo不失真的情況下，用交流毫伏表測出Ui和Uo的有效值U和UO,則U0AvF三、實驗設備與器件2、函數(shù)信號發(fā)生器4、交流毫伏表、直流毫安表8、萬用電表1、+12V直流電源3、雙蹤示波器5、直流電壓表67、頻率計9、晶體三極管3DG6<1（B=50100）或9011X1（管腳排列如圖2-7所示）電阻器、電容器若干四、實驗內(nèi)容實驗電路

7、如圖2-1所示。各電子儀器可按實驗一中圖11所示方式連接,為防止干擾，各儀器的公共端必須連在一起，同時信號源、交流毫伏表和示波器的引線應采用專用電纜線或屏蔽線，如使用屏蔽線，則屏蔽線的外包金屬網(wǎng)應接在公共接地端上。1、調(diào)試靜態(tài)工作點接通直流電源前，先將R調(diào)至最大，函數(shù)信號發(fā)生器輸出旋鈕旋至零。接通+12V電源、調(diào)節(jié)R使Ic=2.0mA,用直流電壓表測量UB、UE、UC及用萬用電表測量R4S。記入表21表2-1Ic=2mA測量值計算值UB(V)UE(V)UC(V)R2(KQ)UBe(V)UCE(V)Ic(mA2、測量電壓放大倍數(shù)在放大器輸入端加入頻率為1KHz的正弦信號us,調(diào)節(jié)函數(shù)信號發(fā)生器的

8、輸出旋鈕使放大器輸入電壓U電10mV同時用示波器觀察放大器輸出電壓uo波形,在波形不失真的條件下用交流毫伏表測量下述三種情況下的UO值，并用雙蹤示波器觀察uo和u的相位關系，記入表22。表22Ic=2.0mAUi=mVR(KQ)R(KQ)UO(V)A觀察記錄一組Uo和Ui波形2.4oo11,u1J.t-oIt2.42.43、觀察靜態(tài)工作點對電壓放大倍數(shù)的影響置RC=2.4KQ,R=oo,U適量，調(diào)節(jié)RW,用示波器監(jiān)視輸出電壓波形，在u失真的條件下，測量數(shù)組Ic和UO值，記入表23。表23R=2.4KQRl=8Ui=mVIc(mA)2.0UO(V)A測量IC時，要先將信號源輸出旋鈕旋至零（即使U

9、=0）。4、觀察靜態(tài)工作點對輸出波形失真的影響然后保持輸入信號不變,置RC=2.4KQ,R=2.4KQ,山=0,調(diào)節(jié)R>Ic=2.0mA測出UCe值，再逐步加大輸入信號，使輸出電壓Uo足夠大但不失真。分別增大和減小Rs使波形出現(xiàn)失真，繪出uo的波形，并測出失真情況下的Ic和UCeA,記入表24中。每次測Ic和UCe值時都要將信號源的輸出旋鈕旋至零。表24Rc=2.4KQRl=8Ui=mVIc(mA)UCe(V)Uo波形失真情況管子工作狀態(tài)12.0”1UojbAt五、實驗總結(jié)1、列表整理測量結(jié)果，并把實測的靜態(tài)工作點、電壓放大倍數(shù)與理論計算值比較，分析產(chǎn)生誤差原因。2、討論靜態(tài)工作點變化對

10、放大器輸出波形的影響。實驗四負反饋放大器一、實驗目的加深理解放大電路中引入負反饋的方法和負反饋對放大器各項性能指標的影響。二、實驗原理負反饋在電子電路中有著非常廣泛的應用，雖然它使放大器的放大倍數(shù)降低，但能在多方面改善放大器的動態(tài)指標，如穩(wěn)定放大倍數(shù)，改變輸入、輸出電阻，減小非線性失真和展寬通頻帶等。因此，幾乎所有的實用放大器都帶有負反饋。負反饋放大器有四種組態(tài)，即電壓串聯(lián)，電壓并聯(lián)，電流用聯(lián)，電流并聯(lián)。本實驗以電壓串聯(lián)負反饋為例，分析負反饋對放大器各項性能指標的影響。1、圖41為帶有負反饋的兩級阻容耦合放大電路，在電路中通過R把輸出電壓uo引回到輸入端，加在晶體管T1的發(fā)射極上，在發(fā)射極電阻

11、鼻上形成反饋電壓Uf0根據(jù)反饋的判斷法可知，它屬于電壓串聯(lián)負反饋。主要性能指標如下1）閉環(huán)電壓放大倍數(shù)其中Av=U/U基本放大器（無反饋）的電壓放大倍數(shù)，即開環(huán)電壓放大倍數(shù)。+AVFv一反饋深度，它的大小決定了負反饋對放大器性能改善的程度。+Ucc10KUs UiIOOkICi1110URB210KRe2IK UCE2"Koop8.2K-ID-22 u0十12VLJo圖41帶有電壓串聯(lián)負反饋的兩級阻容耦合放大器2）反饋系數(shù)匚RF1FV=RfRf13）輸入電阻Rf=(1+AFv)RRi一基本放大器的輸入電阻4)輸出電阻Ro1AvoFvRO一基本放大器的輸出電阻Avo一基本放大器R=8時

12、的電壓放大倍數(shù)、實驗設備與器件1、+12V直流電源3、雙蹤示波器5、交流毫伏表7、晶體三極管3DG6<2(B電阻器、電容器若干。四、實驗內(nèi)容2、函數(shù)信號發(fā)生器4、頻率計6、直流電壓表50100)或9011X21、測量靜態(tài)工作點按圖4-1連接實驗電路，取UCa+12V,U=0,調(diào)整RW使Ic1為1.5mA,整RW2使S為6.5V,用直流電壓表分別測量第一級、第二級的靜態(tài)工作點，記入表4-10表41U(V)UE(V)UC(V)Ic(mA第一級第二級2、測試基本放大器的各項性能指標1)測量中頻電壓放大倍數(shù)A/,輸入電阻R和輸出電阻ROo以f=1KHZUS約5mV£弦信號輸入放大器，用

13、示波器監(jiān)視輸出波形在uo不失真的情況下，用交流毫伏表測量US、U、UL,記入表42。表4-2Uo,基本放大器US(mv)U(mv)U0L(V)U>(V)AR(KQ)RO(KQ)5mv負反饋放大器US(mv)U(mv)U0L(V)U>(V)A/fRf(KQ)Rof(KQ)5mv保持US不變，斷開負載電阻RL（注意，R不要斷開），測量空載時的輸出電壓UO,記入表42。2）測量通頻帶接上R,保持1）中的US不變，然后增加和減小輸入信號的頻率，找出上、下限頻率fh和fi,記入表43。3、測試負反饋放大器的各項性能指標將實驗電路恢復為圖4-1的負反饋放大電路。適當加大US償10mV,在輸出波

14、形不失真的條件下，測量負反饋放大器的N、Rf和ROf,記入表4-2;測量fhfLf,記入表43。表43基本放大器fl(KHz)fh(KHz)f(KHz)負反饋放大器fLf(KHz)fHf(KHz)ff(KHz)*4、觀察負反饋對非線性失真的改善1）實驗電路改接成基本放大器形式，在輸入端加入f=1KHz的正弦信號，輸出端接示波器，逐漸增大輸入信號的幅度，使輸出波形開始出現(xiàn)失真，記下此時的波形和輸出電壓的幅度。2）再將實驗電路改接成負反饋放大器形式，增大輸入信號幅度，使輸出電壓幅度的大小與1）相同，比較有負反饋時，輸出波形的變化。五、實驗總結(jié)1、將基本放大器和負反饋放大器動態(tài)參數(shù)的實測值和理論估算

15、值列表進行比較。2、根據(jù)實驗結(jié)果，總結(jié)電壓串聯(lián)負反饋對放大器性能的影響。六、預習要求1、復習教材中有關負反饋放大器的內(nèi)容。實驗五集成運算放大器的基本應用一、實驗目的1、研究由集成運算放大器組成的比例、加法、減法和積分等基本運算電路的功能。2、了解運算放大器在實際應用時應考慮的一些問題。二、實驗原理集成運算放大器是一種具有高電壓放大倍數(shù)的直接耦合多級放大電路。當外部接入不同的線性或非線性元器件組成輸入和負反饋電路時，可以靈活地實現(xiàn)各種特定的函數(shù)關系。在線性應用方面，可組成比例、加法、減法、積分、微分、對數(shù)等模擬運算電路。理想運算放大器特性在大多數(shù)情況下，將運放視為理想運放，就是將運放的各項技術指

16、標理想化，滿足下列條件的運算放大器稱為理想運放。開環(huán)電壓增益Ad=8輸入阻抗C=°°輸出阻抗ro=0帶寬fB=°°失調(diào)與漂移均為零等。理想運放在線性應用時的兩個重要特性：(1)輸出電壓UO與輸入電壓之間滿足關系式UAud(U+-UIL)由于Ad=8,而UO為有限值，因此，U+-UI00即U+UL,稱為“虛短”。(2)由于ri=8,故流進運放兩個輸入端的電流可視為零，即I舊=0,稱為“虛斷”。這說明運放對其前級吸取電流極小。上述兩個特性是分析理想運放應用電路的基本原則，可簡化運放電路的計算。基本運算電路1)反相比例運算電路電路如圖81所示。對于理想運放，該

17、電路的輸出電壓與輸入電壓之間的關系為R為了減小輸入級偏置電流引起的運算誤差，在同相輸入端應接入平衡電阻R2圖81反相比例運算電路=R / R。圖82反相加法運算電路2)反相加法電路電路如圖8-2所示，輸出電壓與輸入電壓之間的關系為Rfu° = WUi 十RiRfR2必) R 3=RRR3)同相比例運算電路圖83(a)是同相比例運算電路，它的輸出電壓與輸入電壓之間的關系為Uo=(1i R 2 = RR當R-OO時，UO=U,即得到如圖83(b)所示的電壓跟隨器。圖中用以減小漂移和起保護作用。一般R取10KQ,Rf太小起不到保護作用，太大則影響跟隨性。Ri>co100K-12VU

18、ci=iRa 9.IKRi. 100K-CZ-+ 12V電壓跟隨器(a)同相比例運算電路(b)圖8-3同相比例運算電路4)差動放大電路(減法器)對于圖8-4所示的減法運算電路，當R=R,R=岸時，有如下關系式一RFUO=(Ui2-Ui1)Ri減法運算電路圖圖8 4積分運算電路8-55)積分運算電路反相積分電路如圖8-5所示。在理想化條彳下，輸出電壓uo等于uo(t)1R1c.Ouidtuc(o)式中uc(o)是t=0時亥電容C兩端的電壓值，即初始值如果ui(t)是幅值為E的階躍電壓，并設uc(o)=0,則udt)OEdt =-R1cE 一t R1c即輸出電壓udt)隨時間增長而線性下降。顯然RC的數(shù)值越大，達到給定的UO值所需的時間就越長。積分輸出電壓所能達到的最大值受集成運放最大輸出范圍的限值。在進行積分運算之前，首先應對運放調(diào)零。為了便于調(diào)節(jié)，將圖中Ki閉合,即通過電阻R的負反饋作用幫助實現(xiàn)調(diào)零。但在完成調(diào)零后，應將Ki打開，以免因R的接入造成積分誤差。&的設置一方面為積分電容放電提供通路，同時可實現(xiàn)積分電容初始電壓uc(o)=0,另一方面，可控制積分起始點，即在加入信號Ui后，只要K一打開，電容就將被恒流充電，電路也就開始進行積分運算。三、實驗設備與器件1、±12V直流電源2、函數(shù)