實(shí)驗(yàn)一  單級(jí)交流放大器實(shí)驗(yàn)

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/P>

l、掌握放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)的測試方法，進(jìn)一步理解電路元件參數(shù)對(duì)靜態(tài)工作點(diǎn)的影響，以及調(diào)整靜態(tài)工作點(diǎn)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(duì)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(fù)反饋工作點(diǎn)穩(wěn)定電路，它的放大能力可達(dá)到幾十到幾百倍，頻率響應(yīng)在幾十赫茲到上千赫茲范圍。不論是單級(jí)或多級(jí)放大器它的基本任務(wù)是相同的，就是對(duì)信號(hào)給予不失真的、穩(wěn)定的放大。

1、放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)的選擇

    當(dāng)對(duì)放大電路僅提供直流電源，不提供輸入信號(hào)時(shí)，稱為靜態(tài)工作情況，這時(shí)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(diǎn)對(duì)應(yīng)，這點(diǎn)常稱為Q

點(diǎn)。靜態(tài)工作點(diǎn)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(diǎn)如果選擇不當(dāng)會(huì)產(chǎn)生飽和失真或截止失真。一般情況下，調(diào)整靜態(tài)工作

點(diǎn)，就是調(diào)整電路有關(guān)電阻，使I_CQ和U_CEQ達(dá)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(huì)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(hào)的幅值較小。

2、放大電路的基本性能

  當(dāng)放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)調(diào)好后，輸入交流小信號(hào)u_i，這時(shí)電路處于動(dòng)態(tài)工作情況，放

大電路的基本性能主要由動(dòng)態(tài)參數(shù)描述，包括電壓放大倍數(shù)、頻率響應(yīng)、輸入電阻、輸出電阻。這些參數(shù)必須在輸出信號(hào)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(gè)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(hào)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(duì)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(jìn)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(hào)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(shí)放大器的輸出電壓U_∞和帶負(fù)載時(shí)放大器的輸出電壓U_OL值，則輸出電阻：

三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟

1、調(diào)節(jié)靜態(tài)工作點(diǎn)

    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(duì)地短路，調(diào)節(jié)電位器W₁，使U_C=V_CC／2，測靜態(tài)工作點(diǎn)U_C、U_E、U_B的數(shù)值，記入表1-1中，并計(jì)算I_B、I_C。為了計(jì)算I_B、I_C，應(yīng)測量R_W1阻值，測量時(shí)應(yīng)切斷電源，并且將它與電路的連接斷開，按下式計(jì)算靜態(tài)工作點(diǎn)：

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(fù)載電阻對(duì)放大倍數(shù)的影響

在實(shí)驗(yàn)步驟l的基礎(chǔ)上，把輸入對(duì)地?cái)嚅_，接入f=1Kz、U_i=5mV的正弦波信號(hào)，負(fù)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(hào)，分別測出電阻1R1兩端對(duì)地信號(hào)電壓U_i及U’_i，將測量數(shù)據(jù)及實(shí)驗(yàn)結(jié)果填入表1-3中。

測出負(fù)載電阻

R_L開路時(shí)的輸出電壓U_∞，和接入R_L時(shí)的輸出電壓U_o，將測量數(shù)據(jù)及實(shí)驗(yàn)結(jié)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(diǎn)對(duì)放大器輸出波形的影響

按圖1-2連好電路, 負(fù)載電阻R_L=5.1KΩ，將觀察結(jié)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(hào)，用示波器觀察正常工作時(shí)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(shí)，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(hào)u_i或?qū)_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(shí)，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(hào)u_i，直到出現(xiàn)明顯失真波形。

（4）調(diào)節(jié)W1使輸出電壓波形不失真且幅值為最大，測量此時(shí)的靜態(tài)工作點(diǎn)U_C，U_B，R_W和輸出電壓的數(shù)值。并估算此時(shí)的動(dòng)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(shí)驗(yàn)器材

1、 實(shí)驗(yàn)箱  2、數(shù)字萬用表    3、函數(shù)信號(hào)發(fā)生器   4、交流毫伏表

 5、雙蹤示波器

五、實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)要求

1、三極管及單管放大器工作原理。

2、放大器動(dòng)態(tài)及靜態(tài)測量方法。

3、閱讀相關(guān)教材。

六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求

1、整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，填入表中，并按要求進(jìn)行計(jì)算。

2、總結(jié)電路參數(shù)變化對(duì)靜態(tài)工作點(diǎn)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(diǎn)對(duì)放大器輸出波形的影響。

七、思考題

1、實(shí)驗(yàn)電路的參數(shù)R_L及V_CC變化，對(duì)輸出信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍有何影響?如果輸入信號(hào)加大，輸出信號(hào)的波形將產(chǎn)生什么失真?

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

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

實(shí)驗(yàn)二 兩級(jí)阻容耦合放大電路實(shí)驗(yàn)

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/P>

1、掌握兩級(jí)阻容耦合放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)的調(diào)整方法。

2、掌握兩級(jí)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(jí)放大器中常見的一種，其各級(jí)直流工作點(diǎn)互不影響，可分別單獨(dú)調(diào)整，電路圖2-1是一個(gè)兩級(jí)阻容耦合放大器。

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

即多級(jí)放大器的總電壓放大倍數(shù)等于各級(jí)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(hào)頻率而變，高、低頻段的放大倍數(shù)均會(huì)降低，其頻率響應(yīng)曲線如圖2-2所示。

多級(jí)放大電路的上限頻率與其各級(jí)上限頻率之間，

存在以下近似關(guān)系：

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

三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟

1、調(diào)整靜態(tài)工作點(diǎn)

    按圖2-1連好電路,首先將電源電壓調(diào)到V_CC=12V，調(diào)節(jié)電位器R_W1，使U_C1=(11.8~11.85)V，調(diào)節(jié)電位器R_W2，使U_C2=(7~8)V。給放大器輸入一個(gè)頻率為1KHz，大小為50mV的信號(hào)。用示波器分別觀察第一級(jí)和第二級(jí)放大器輸出波形。若波形有失真，則可微調(diào)W1、W2，直到使兩級(jí)放大器輸出信號(hào)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。

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2、測量電壓放大倍數(shù)

輸入信號(hào)仍為f=lKHz、50mV交流信號(hào)，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(jí)和第二級(jí)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(diǎn)法。

(1)保持輸入信號(hào)U_i=50mV不變，接入負(fù)載R_L=5.1K，改變頻率測出相應(yīng)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(shí)所對(duì)應(yīng)的頻率點(diǎn)，即3分貝點(diǎn))，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(shí)驗(yàn)器材

1、 實(shí)驗(yàn)箱  2、數(shù)字萬用表    3、函數(shù)信號(hào)發(fā)生器   4、交流毫伏表

 5、雙蹤示波器  6、掃頻儀

五、實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)要求

1、閱讀相關(guān)教材。

2、了解掃頻儀的使用方法。

六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求

1、根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算兩級(jí)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(jí)放大倍數(shù)的關(guān)系以及負(fù)載電阻對(duì)放大倍數(shù)的影響。

2、用計(jì)算機(jī)畫出實(shí)驗(yàn)電路的幅頻特性曲線，標(biāo)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？