實驗一  單級交流放大器實驗

一、實驗目的

l、掌握放大電路靜態(tài)工作點的測試方法，進一步理解電路元件參數(shù)對靜態(tài)工作點的影響，以及調整靜態(tài)工作點的方法。

2、掌握測量電壓放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻及最大不失真輸出電壓幅值的方法。

3、觀察電路參數(shù)對失真的影響。

二、原理簡介

放大電路的用途非常廣泛，單管放大電路是最基本的放大電路。共射極單管放大電路是電流負反饋工作點穩(wěn)定電路，它的放大能力可達到幾十到幾百倍，頻率響應在幾十赫茲到上千赫茲范圍。不論是單級或多級放大器它的基本任務是相同的，就是對信號給予不失真的、穩(wěn)定的放大。

1、放大電路靜態(tài)工作點的選擇

    當對放大電路僅提供直流電源，不提供輸入信號時，稱為靜態(tài)工作情況，這時三極管

的各電極的直流電壓和電流的數(shù)值，將和三極管特性曲線上的一點對應，這點常稱為Q

點。靜態(tài)工作點的選取十分重要，它影響放大器的放大倍數(shù)、波形失真及工作穩(wěn)定性等。

    靜態(tài)工作點如果選擇不當會產生飽和失真或截止失真。一般情況下，調整靜態(tài)工作

點，就是調整電路有關電阻，使I_CQ和U_CEQ達到合適的值。

    由于放大電路中晶體管特性的非線性或不均勻性，會造成非線性失真，在單管放大電路中不可避免，為了降低這種非線性失真，必須使輸入信號的幅值較小。

2、放大電路的基本性能

  當放大電路靜態(tài)工作點調好后，輸入交流小信號u_i，這時電路處于動態(tài)工作情況，放

大電路的基本性能主要由動態(tài)參數(shù)描述，包括電壓放大倍數(shù)、頻率響應、輸入電阻、輸出電阻。這些參數(shù)必須在輸出信號不失真的情況下才有意義?；拘阅軠y量的原理電路如圖1-1所示.。

(1)電壓放大倍數(shù)A_u的測量

   
通常測量R_i的方法是：在放大器的輸入回路串一個已知電阻R，選用R≈R_i (這里的R_i為理論估算值)。在放大器輸入端加正弦信號電壓，用示波器觀察放大器輸出電壓u_o，

在u_o不失真的情況下，用晶體管毫伏表測電阻R兩端對地的電壓和U_i (見圖1-1)，

則有：

 (3)輸出電阻R_o的測量

如圖1-1所示，放大電路的輸出電阻是從輸出端向放大電路方向看進去的等效電

用R_o表示。

測量R_o的方法是在放大器的輸入端加信號電壓，在輸出電壓u_o不失真的情況下，用

晶體管毫伏表分別測量空載時放大器的輸出電壓U_∞和帶負載時放大器的輸出電壓U_OL值，則輸出電阻：

三、實驗內容和步驟

1、調節(jié)靜態(tài)工作點

    按圖1-2連好電路（VCC為6V也可以為12V，原理圖以6V為電源），將輸入端對地短路，調節(jié)電位器W₁，使U_C=V_CC／2，測靜態(tài)工作點U_C、U_E、U_B的數(shù)值，記入表1-1中，并計算I_B、I_C。為了計算I_B、I_C，應測量R_W1阻值，測量時應切斷電源，并且將它與電路的連接斷開，按下式計算靜態(tài)工作點：

也可以用數(shù)字萬用表測量1R5兩端電壓U_1R5及R_c兩端電壓U_Rc,則

2、測量電壓放大倍數(shù)及觀察負載電阻對放大倍數(shù)的影響

在實驗步驟l的基礎上，把輸入對地斷開，接入f=1Kz、U_i=5mV的正弦波信號，負載電阻分別為R_L=2KΩ、R_L=5.1KΩ和R_L=∞，用毫伏表測量輸出電壓的值，用示波器觀察輸入電壓和輸出電壓波形，把數(shù)據(jù)填寫入表1-2中。

       表1-2

RL(Ω)	Ui(mV)	Uo(mV)	Au
2K
5.1K
∞

3、測量輸入電阻和輸出電阻

按圖1-3連好電路，輸入端接入f=lKHz、U_i=20mV的正弦信號，分別測出電阻1R1兩端對地信號電壓U_i及U’_i，將測量數(shù)據(jù)及實驗結果填入表1-3中。

測出負載電阻

R_L開路時的輸出電壓U_∞，和接入R_L時的輸出電壓U_o，將測量數(shù)據(jù)及實驗結果填入表1-3中。 

       

 表1-3

Ui(mV)	U’i(mV)	Ri(Ω)	U∞(V)	Uo(V)	Ro(Ω)

4、 觀察靜態(tài)工作點對放大器輸出波形的影響

按圖1-2連好電路, 負載電阻R_L=5.1KΩ，將觀察結果分別填入表1-4，表1-5中。

 （1）輸入端接入f=lKHz、U_i=5mV的正弦信號，用示波器觀察正常工作時輸出電壓的波形并描繪下來。

    （2）逐漸減小W1的阻值，觀察輸出之壓的變化，在輸出電壓波形出現(xiàn)明顯削波失真時，把失真的波形描繪下來，并說明是哪種失真，如果W1=0Ω后仍不出現(xiàn)失真，可以加大輸入信號u_i或將R_b1由100KΩ改為10KΩ，直到出現(xiàn)明顯失真波形。

   （3）逐漸增大W1的阻值，觀察輸出電壓的變化，在輸出電壓波形出現(xiàn)明顯削波失真時，把失真波形描畫下來，并說明是哪種失真，如果R_W1=1MΩ后仍不出現(xiàn)失真，可以加大輸入信號u_i，直到出現(xiàn)明顯失真波形。

（4）調節(jié)W1使輸出電壓波形不失真且幅值為最大，測量此時的靜態(tài)工作點U_C，U_B，R_W和輸出電壓的數(shù)值。并估算此時的動態(tài)范圍（用有效值表示）。

       表1-4

阻值	波形	何種失真
正常
RB減少
RB增大

表1-5

四、實驗器材

1、 實驗箱  2、數(shù)字萬用表    3、函數(shù)信號發(fā)生器   4、交流毫伏表

 5、雙蹤示波器

五、實驗預習要求

1、三極管及單管放大器工作原理。

2、放大器動態(tài)及靜態(tài)測量方法。

3、閱讀相關教材。

六、實驗報告要求

1、整理實驗數(shù)據(jù)，填入表中，并按要求進行計算。

2、總結電路參數(shù)變化對靜態(tài)工作點和電壓放大倍數(shù)的影響。

3、分析輸入電阻和輸出電阻的測試方法。

4、討論靜態(tài)工作點對放大器輸出波形的影響。

七、思考題

1、實驗電路的參數(shù)R_L及V_CC變化，對輸出信號的動態(tài)范圍有何影響?如果輸入信號加大，輸出信號的波形將產生什么失真?

    2、本實驗在測量放大器放大倍數(shù)時，使用交流毫伏表，而不用萬用表，為什么?

    3、測一個放大器的輸入電阻時，若選取的串入電阻過大或過小，則會出現(xiàn)測試誤差，請分析測試誤差。

實驗二 兩級阻容耦合放大電路實驗

一、實驗目的

1、掌握兩級阻容耦合放大電路靜態(tài)工作點的調整方法。

2、掌握兩級阻容耦合放大電路電壓放大倍數(shù)的測量方法。

3、掌握放大電路頻率特性的測定方法。

二、原理簡介

阻容耦合放大器是多級放大器中常見的一種，其各級直流工作點互不影響，可分別單獨調整，電路圖2-1是一個兩級阻容耦合放大器。

多級放大器是逐級連續(xù)放大的，前級輸出電壓就是后級的輸入電壓，因此多級放大器的總電壓放大倍數(shù)為 

即多級放大器的總電壓放大倍數(shù)等于各級放大倍數(shù)的

乘積。

阻容耦合放大器電路中有電抗性元件存在，放

大倍數(shù)隨信號頻率而變，高、低頻段的放大倍數(shù)均會降低，其頻率響應曲線如圖2-2所示。

多級放大電路的上限頻率與其各級上限頻率之間，

存在以下近似關系：

在實際的多級放大電路中，當各放大級的時間常數(shù)相差懸殊時，可取起主要作用的那—級作為估算的依據(jù)。例如，若其中第k級的上限頻率f_Hk比其他各級小得多時，可近似認為總的f_H=f_Hk。同理，若其中第m級的下限頻率f_Lm比其他各級大得多時，可以近似認為總的f_L=f_Lm。  

三、實驗內容和步驟

1、調整靜態(tài)工作點

    按圖2-1連好電路,首先將電源電壓調到V_CC=12V，調節(jié)電位器R_W1，使U_C1=(11.8~11.85)V，調節(jié)電位器R_W2，使U_C2=(7~8)V。給放大器輸入一個頻率為1KHz，大小為50mV的信號。用示波器分別觀察第一級和第二級放大器輸出波形。若波形有失真，則可微調W1、W2，直到使兩級放大器輸出信號波形都不失真為止。測量晶體管T₁與T₂的各極電位，將數(shù)據(jù)記入表2-1中。

<

2、測量電壓放大倍數(shù)

輸入信號仍為f=lKHz、50mV交流信號，在不失真的情況下，按表2-2中給定的條件，分別測量放大器的第一級和第二級的輸出電壓U_O1，U_O把數(shù)據(jù)記入表2-2中。

3、測試放大器幅頻特性  

    測量放大器的幅頻特性可采用逐點法。

(1)保持輸入信號U_i=50mV不變，接入負載R_L=5.1K，改變頻率測出相應的輸出電壓U_O，將數(shù)據(jù)記入表2-3中。

（2）找出上下限截止頻率f_H，f_L(增益下降到中頻增益的0.707倍時所對應的頻率點，即3分貝點)，并求出放大器的帶寬，BW=f_H—f_L。

4、用掃頻儀測試放大器幅頻特性  

 用掃頻儀測出放大器的幅頻特性曲線，讀出通頻帶的上下限截止頻率f_H，f_L。

四、實驗器材

1、 實驗箱  2、數(shù)字萬用表    3、函數(shù)信號發(fā)生器   4、交流毫伏表

 5、雙蹤示波器  6、掃頻儀

五、實驗預習要求

1、閱讀相關教材。

2、了解掃頻儀的使用方法。

六、實驗報告要求

1、根據(jù)實驗數(shù)據(jù)計算兩級放大器的電壓放大倍數(shù)，說明總的電壓放大倍數(shù)與各級放大倍數(shù)的關系以及負載電阻對放大倍數(shù)的影響。

2、用計算機畫出實驗電路的幅頻特性曲線，標出f_H和f_L。

3、求出放大器的帶寬，BW=f_H—f_L。

七、思考題

如何增加阻容耦合放大器的頻率范圍？