廈門大學(xué)電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)四單級放大電路

1、實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí) 驗(yàn) 名 稱：實(shí)驗(yàn)四 單級放大電路系別： 班號： 實(shí)驗(yàn)組別： 實(shí) 驗(yàn) 者 姓 名： 學(xué) 號： 實(shí) 驗(yàn) 日 期：實(shí)驗(yàn)報(bào)告完成日期： 指導(dǎo)教師意見：目錄一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?二、實(shí)驗(yàn)原理3三、實(shí)驗(yàn)儀器6四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及數(shù)據(jù)61、搭接實(shí)驗(yàn)電路：62、靜態(tài)工作點(diǎn)的測量和調(diào)試：73、基本放大器的電壓放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻的測量94、放大器上限、下限頻率的測量115、電流串聯(lián)負(fù)反饋放大器參數(shù)測量12五、 結(jié)果分析14六、 實(shí)驗(yàn)總結(jié)15七、思考題15一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 學(xué)會(huì)在面包板上搭接電路的方法2. 學(xué)習(xí)放大電路的調(diào)試方法3. 掌握放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)、電壓放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻和通頻帶測量方法

2、4. 研究負(fù)反饋對放大器性能的影響；了解設(shè)計(jì)輸出器的基本性能5. 了解靜態(tài)工作點(diǎn)對輸出波形的影響和負(fù)載對放大倍數(shù)的影響二、實(shí)驗(yàn)原理（一）單級低頻放大器的模型和性能 1、單級低頻放大器的模型：單級低頻放大器能將頻率從幾十Hz幾百kHz的低頻信號進(jìn)行不失真地放大，是放大器中最基本的放大器，單級低頻放大器根據(jù)性能不同可分為基本放大器和負(fù)反饋放大器。從放大器的輸出端取出信號電壓（或電流）經(jīng)過反饋網(wǎng)絡(luò)得到反饋信號電壓（或電流），送回放大器的輸入端稱為反饋。若反饋信號的極性與原輸入信號的極性相反，則為負(fù)反饋。 根據(jù)輸出端的取樣信號（電壓或電流）與送回輸入端的連接方式（串聯(lián)或并聯(lián)）的不同，一般可分為四種反饋

3、類型電壓串聯(lián)反饋、電流串聯(lián)反饋、電壓并聯(lián)反饋和電流并聯(lián)反饋。負(fù)反饋是改變放大器及其他電子系統(tǒng)特性的一種重要手段。負(fù)反饋使放大器的凈輸入信號減小，因此放大器的增益下降；同時(shí)改善了放大器的其他性能：提高了增益穩(wěn)定性，展寬了通頻帶，減小了非線性失真，以及改變了放大器的輸入阻抗和輸出阻抗。負(fù)反饋對輸入阻抗和輸出阻抗的影響跟反饋類型有關(guān)。由于串聯(lián)負(fù)反饋是在基本放大器的輸入回路中串接了一個(gè)反饋電壓，因而提高了輸入阻抗，而并聯(lián)負(fù)反饋是在輸入回路上并聯(lián)了一個(gè)反饋電流，從而降低了輸入阻抗。凡是電壓負(fù)反饋都有保持輸出電壓穩(wěn)定的趨勢，與此恒壓相關(guān)的是輸出阻抗減?。环彩请娏髫?fù)反饋都有保持輸出電流穩(wěn)定的趨勢，與此恒流相

4、關(guān)的是輸出阻抗增大。 2、單級電流串聯(lián)負(fù)反饋放大器與基本放大器的性能比較： 電路圖2是分壓式偏置的共射基本放大電路，它未引入交流負(fù)反饋。電路圖3是在圖2的基礎(chǔ)上，去掉射極旁路電容Ce，這樣就引入了電流串聯(lián)負(fù)反饋。3、射極輸出器的性能： 射極輸出器是單級電壓串聯(lián)負(fù)反饋電路，由于它的交流輸出電壓VQ全部反饋回輸入端，故其電壓增益：輸入電阻：Rif =Rb/rbe+（1+）RL，式中RL=Rc/RL 輸出電阻：Rof =Re/(Rb/Rs)+rbe/(1+)射極輸出器由于電壓放大倍數(shù)Avf 1，故它具有電壓跟隨特性，且輸入電阻高，輸出電阻低的特點(diǎn)，在多級放大電路中常作為隔離器，起阻抗變換作用。（2）

5、 放大器參數(shù)及其測量方法1、靜態(tài)工作點(diǎn)的選擇：放大器要不失真地放大信號，必須設(shè)置合適的靜態(tài)工作點(diǎn)Q。為獲得最大不失真輸出電壓，靜態(tài)工作點(diǎn)應(yīng)選在輸出特性曲線上交流負(fù)載線中點(diǎn)，若選得太高就容易飽和失真，太低容易截止失真。若放大器對小信號放大，由于輸出交流幅度很小，非線性失真不是主要問題，故Q點(diǎn)不一定要選在交流負(fù)載線中點(diǎn)，一般前置放大器的工作點(diǎn)都選的低一點(diǎn)，降低功耗和噪聲，并提高輸入阻抗。采用簡單偏置的放大電路，其靜態(tài)工作點(diǎn)將隨溫度變化而變化，若采用電流負(fù)反饋分壓式偏置電路，具有自動(dòng)穩(wěn)定工作點(diǎn)的能力，獲得廣泛應(yīng)用。2、靜態(tài)工作點(diǎn)測量與調(diào)試：根據(jù)定義，靜態(tài)工作點(diǎn)是指放大器不輸入信號且輸入端短路（接電路

6、COM）時(shí)，三極管的電壓和電流參數(shù)。靜態(tài)工作點(diǎn)只測量三極管三級對電路COM的直流電壓（VBQ、VEQ、VCQ），通過換算得出靜態(tài)工作點(diǎn)的參數(shù)。VBEQ=VBQ-VEQ ；VCEQ=VCQ-VEQ ；ICQ=VEQ / RE 3、單極放大電路的電壓放大倍數(shù)Av 低頻放大器的電壓放大倍數(shù)是指在輸出不失真的條件下，輸出交流電壓與輸入交流電壓的比值：式中：RL=Rc/RL ，；4、放大倍數(shù)的測量放大倍數(shù)按定義式進(jìn)行測量，即輸出交流電壓與輸入交流電壓的比值。通常采用示波器比較測量法（適用于非正弦電壓）和交流電壓表測量（適用于正弦電壓）。5、輸入阻抗的測量放大器輸入阻抗為從輸入端向放大器看進(jìn)去的等效電阻，

7、即：Ri=Vi / Ii；該電阻為動(dòng)態(tài)電阻，不能用萬用表測量。為避免測量輸入電路中電流，改為測電壓進(jìn)行換算。6、輸出阻抗測量放大器輸出阻抗為從輸出端向放大器看進(jìn)去的等效電阻，即：Ro=Vo/Io；該電阻為動(dòng)態(tài)電阻，不能用萬用表測量。若輸出回路不并接負(fù)載RL，則輸出測量值為：Vo；若輸出回路并接負(fù)載RL，則輸出測量值為：VoL，則：7、放大器幅頻特性放大器幅頻特性是指放大器的電壓放大倍數(shù)與頻率的關(guān)系曲線。在中頻段，電壓放大倍數(shù)為最大值A(chǔ)v=Avm。在低頻段和高頻段，由于上述各種因素的影響不可忽略，使電壓放大倍數(shù)下降。通常將電壓放大倍數(shù)下降到中頻段Avm的0.707倍時(shí)所對應(yīng)的頻率，稱為放大器的上

8、限頻率fH和下限頻率fL，fH與fL之差稱為放大器的通頻帶，即f0.7=fH-fL。在保證輸入Vi不變的情況下，改變輸入信號頻率（升高、下降），使輸出Vo下降為中頻時(shí)的0.707倍，則對應(yīng)的頻率即為fH、fL。三、實(shí)驗(yàn)儀器1、示波器1臺(tái)2、函數(shù)信號發(fā)生器1臺(tái)3、直流穩(wěn)壓電源1臺(tái)4、數(shù)字萬用表1臺(tái)5、多功能電路試驗(yàn)箱1臺(tái)6、交流毫伏表1臺(tái)四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及數(shù)據(jù)1、搭接實(shí)驗(yàn)電路：按電路圖10在實(shí)驗(yàn)箱搭接實(shí)驗(yàn)電路（或參照連接圖11）。檢查電路連接無誤后，方可將+12V直流電源接入電路。仿真：2、靜態(tài)工作點(diǎn)的測量和調(diào)試：按靜態(tài)工作點(diǎn)測試方法進(jìn)行測量與調(diào)試，要求ICQ1.3mA，測量值填入表2。表2 靜態(tài)工

9、作點(diǎn)測量靜態(tài)工作點(diǎn)測量值VEQ（V）VBQ（V）VCQ（V）測量計(jì)算ICQ（mA）VBEQ（V）VCEQ（V）41/2數(shù)字表（DCV）1.31.92355.3171.30.62354.017仿真：VBQ：VCQ:3、基本放大器的電壓放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻的測量外加輸入信號從放大器Vs端輸入信號：頻率f=2kHz的正弦信號，R=1k，使Vip-p=30mV。在空載情況下，用示波器同時(shí)觀察輸入和輸出波形（Vi和Vo），若輸出波形失真，應(yīng)適當(dāng)減小輸入信號。表3 電壓放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻測量測量（41/2數(shù)字表ACV）計(jì)算Vs（mv）Vi（mv）VoVOLAVAVLRiRo13.3810

10、.321.72811.0720167.5103.93.373k3.121k仿真：測Vs測Vi測Vo測VOL4、放大器上限、下限頻率的測量保持輸入信號Vp-p=30mV不變，當(dāng)f=2kHz時(shí)，用示波器觀察并測量輸出電壓VOL。當(dāng)頻率從2kHz向高端增大時(shí)，使輸出電壓下降到0.707VOL時(shí)，記下此時(shí)信號發(fā)生器的頻率，即為上限頻率fH；同理，當(dāng)頻率向低端減小時(shí)，使輸出電壓下降到0.707VOL時(shí)，記下此時(shí)信號發(fā)生器的頻率，即為下限頻率fL；測量過程應(yīng)保持Vi不變和波形不失真。表4 放大器上、下限頻率的測量fHfLB=fH-fL364kHz242Hz122kHz仿真電路：5、電流串聯(lián)負(fù)反饋放大器參數(shù)

11、測量將Ce去掉，R改為10k，使Vip-p=300mV，重復(fù)實(shí)驗(yàn)3步驟。表5 負(fù)反饋放大器參數(shù)測量測量（41/2數(shù)字表ACV）計(jì)算Vs（mv）Vi（mv）Vo(V)VOL(V)AVAVLRiRo193.05106.700.52030.26184.8762.45412.357K5.036K測Vs測Vi測Vo測VOL5、 結(jié)果分析1、實(shí)驗(yàn)中誤差產(chǎn)生的原因：（1）可能是信號發(fā)生器產(chǎn)生的信號頻率不穩(wěn)定。（2）實(shí)驗(yàn)儀器本身存在的系統(tǒng)誤差。（3）實(shí)驗(yàn)中所用的電阻阻值、電容大小等存在誤差。（4）受到桌面振動(dòng)的影響等。2、處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)所用的公式：（1）計(jì)算VBEQ,VCEQ,ICQ:VBEQ=VBQ-VEQ

12、；VCEQ=VCQ-VEQ ；ICQ=VEQ / RE（2）計(jì)算Ri所用的公式：（3）計(jì)算Ro所用公式：3、通過對實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)與用仿真軟件實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)存在一定誤差，但是在一定范圍內(nèi)可以接受。6、 實(shí)驗(yàn)總結(jié)1、 在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，一開始發(fā)現(xiàn)總是無法將VE調(diào)到1.3V，經(jīng)過檢查發(fā)現(xiàn)是將51k的電阻和15k的電阻接反了，實(shí)驗(yàn)時(shí)一定要細(xì)心，否則會(huì)浪費(fèi)大量的時(shí)間和精力。2、 而且輸入信號不可無限制增大，當(dāng)輸入信號達(dá)到一定程度后輸出信號會(huì)產(chǎn)生失真。3、 三極管的靜態(tài)工作點(diǎn)應(yīng)符合VCQ>VBQ>VEQ。4、 鋁電解電容器接入電路時(shí)要注意區(qū)分正負(fù)極，靠近三極管的一側(cè)均接正極。七、思考題1、如何根據(jù)靜態(tài)工作點(diǎn)判別電路是否在放大狀態(tài)?由測得的數(shù)據(jù)計(jì)算UCEQ，若UCEQUE/2，電路處于放大狀態(tài)，若UCE約等于UE，則處在截止?fàn)顟B(tài)，若UCE0.1（PNP