實驗一  單級交流放大器實驗

一、實驗目的

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

2、掌握測量電壓放大倍數、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、穩定的放大。

1、放大電路靜態工作點的選擇

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

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

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

    靜態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

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

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

(1)電壓放大倍數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、調節靜態工作點

    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，調節電位器W₁，使U_C=V_CC／2，測靜態工作點U_C、U_E、U_B的數值，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，按下式計算靜態工作點：

也可以用數字萬用表測量1R5兩端電壓U_1R5及R_c兩端電壓U_Rc,則

2、測量電壓放大倍數及觀察負載電阻對放大倍數的影響

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，把數據填寫入表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，將測量數據及實驗結果填入表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，將測量數據及實驗結果填入表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后仍不出現失真，可以加大輸入信號u_i，直到出現明顯失真波形。

（4）調節W1使輸出電壓波形不失真且幅值為最大，測量此時的靜態工作點U_C，U_B，R_W和輸出電壓的數值。并估算此時的動態范圍（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、數字萬用表    3、函數信號發生器   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、放大器動態及靜態測量方法。

3、閱讀相關教材。

六、實驗報告要求

1、整理實驗數據，填入表中，并按要求進行計算。

2、總結電路參數變化對靜態工作點和電壓放大倍數的影響。

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R_L及V_CC變化，對輸出信號的動態范圍有何影響?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為 

即多級放大器的總電壓放大倍數等于各級放大倍數的

乘積。

阻容耦合放大器電路中有電抗性元件存在，放

大倍數隨信號頻率而變，高、低頻段的放大倍數均會降低，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相差懸殊時，可取起主要作用的那—級作為估算的依據。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，調節電位器R_W1，使U_C1=(11.8~11.85)V，調節電位器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，將數據記入表2-1中。

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2、測量電壓放大倍數

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把數據記入表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，將數據記入表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、數字萬用表    3、函數信號發生器   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、根據實驗數據計算兩級放大器的電壓放大倍數，說明總的電壓放大倍數與各級放大倍數的關系以及負載電阻對放大倍數的影響。

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？