两级放大电路的设计,测试与调试.docx
两级放大电路的设计，测试与调试学生：学号：20230420400一试验目的1. 进一步把握放大电路各种性能指标的测试方法。2. 把握两级放大电路的设计原理，各种性能指标的调试原理二试验原理由一只晶体管组成的根本组态放大器往往达不到所要求的放大倍数，或者其他指标达不到要求。这时，可以将根本组态放大器作为一级单元电路，将其一级一级地连接起来构成多级放大器，以实现所需要的技术指标。多级放大器与级之间，信号源与放大器之间，放大器与负载之间的连接方式，或者说信号传输方式称为耦合方式。耦合方式主要有电容耦合，变压器耦合和直接耦合。1. 多级放大器的指标计算一个三级放大器的通用模型如下：由模型图可以得到多级放大器的计算特点：Ri = Ri1,多级放大器的输入电阻等于第一级放大器的输入电阻Ro = Ro 末，多级放大器的输出电阻等于末级放大器的输出电阻 Ri 后 = Rl前，后级放大器的输入电阻是前级放大器的负载Ro 后=Rs 前，Voo 前=Vs 后， 前级放大器的输出电路是后级放大器的信号源Av=A1A2A3,总的电压增益等于各级电压增益相乘2. 试验电路：在 Multisim 界面中设计电路如下三试验内容1. 测试静态工作点令 Vcc=12V,调整 Rw , 使放大器第一级工作点 VE1=1.6V, 用数字万用表测量各管脚电压并记录与下表中静态工作点的测试VB1VC1VE1VB2VC2VE22.342V8.531V1.6V3.134V8.054V2.384V2. 放大倍数的测量调整函数发生器，使 Ui=5mV,f=1 kHz 的正弦信号，测量输出电压 U0.并计算电压增益，填入下表中设置函数发生器如下放大倍数的测量输入 Ui输出 U0363.146mV增益 Av5mV72.633. 输入电阻和输出电阻的测量运用“两次电压法”测量两级放大器的输入电阻和输出电阻。测量输入电阻时， 在输入口接入取样电阻 R=1k; 测量输出电阻时，在输出口接入负载电阻 RL=1k, 将数据记录于下表中输入，输出电阻的测量输入电阻Us”UiRiU05mV4.162mV4.97k363.146mV输出电阻U0” 173.612mVR0”1.09k4. 测量两级放大器的频率特性，并绘出频率特性曲线用点频法测量两级放大器的频率特性，并求出放大器带宽f,记录相关数据填入下表中，并画出幅频特性曲线。幅频特性的测试频率值fL/2fLf0/2f02f0fH10fH总带宽f9Hz18Hz5kHz10kHz20kHz2.03MHz20.3MHzU0(mV144.06256.78363.195363.198363.18256.7836.8982.03MH)z在 Multisim 中绘制幅频特性如下：四试验结论由于多级放大电路各级间的静态工作点相互影响，一般状况下可利用 Multisim 软件调试各级的静态工作点，根本适宜后载搭建电路，进展实际测试。（1） 对该电路进展静态工作点的测试， 由测量数据可知： 对于晶体管 T1， VBE1=VB1-VE1=0.742V,VCE1=VC1-VE1=6.931V;对晶体管 T2： VBE2=VB2-VE2=0.75V,VCE2=VC2-VE2=5.67V.T1，T2 均工作在线性区，可用于电路的正常放大。（2） 输入 Ui=5mV, f=1kHz 的沟通小信号，可测得电压增压为 A=±72.63 左右。（3） 该电路的输入电阻 Ri=4.97k, 输出电阻 R0=1.09k。（4） 对该电路进展沟通分析，其上限截止频率为 2.03MHz,下线截止频率为 18Hz,通频带宽 2.03MHz 左右。负反响放大电路的设计，测试与调试一试验目的1. 把握负反响电路的设计原理2. 加深理解负反响对电路性能指标的影响3. 把握用正弦测试法对负反响放大器性能的影响二试验原理1. 负反响放大器所谓负反响放大器就是将放大器的输出信号输出电压或输出电流送入一个称为反响网络的附加电路后在放大器的输入端产生反响信号，该反响信号与原来的输入信号共同把握放大器的输入，这样就构成了反响放大器。单环的抱负反响模型如以以下图所示， 它由根本抱负放大器和抱负反响网络再加一个求和环节构成。反响信号使放大器的输入减弱称为负反响，反响信号使放大器的输入增加称为正反响。在上述图中，取样信号可以使电压，也可以是电流，所以有电压取样和电流取样两种方式。在求和环节，Xs, X f 和 Xi 既可以全为电压，也可以全为电流，所以有电压求和和电流求和两种方式。将取样方式和求和方式组合便可构成 4 种负反响类型：电压串联负反响，电压并联负反响，电流串联负反响，电流并联负反响。2. 试验电路在 Multisim 中搭建电路如下，可知为电压串联负反响3. 电压串联负反响对放大器性能的影响：引入负反响会使放大器的增益降低。负反响虽然牺牲了放大器的放大倍数，但它改善了放大器的其他性能指标，对电压串联负反响有以下指标的改善。（1） 可以扩展闭环增益的通频带放大电路中存在耦合电容和旁路电容及有源元件内部的极间电容，使放大器存在能有效放大信号的上下限频率，即通频带有限。当输入信号的通频带范围超过放大器的通频带时，放大器会产生频率失真。既然上下限频率的消灭是放大器内的电抗元件使输出量减小的结果，而负反响可以抑制任何缘由引起输出量的减小，那么势必要在更低或者更高的两个频率点处，输出才会减小到中频段的 0.707 倍，即负反响能降低 f L 和提高 f H,从而扩展通频带。（2） 电压求和负反响使输入电阻增大当 Vs 确定时，电压串联负反响使净输入电压Vi 减小，从而使Xi 减小，由Vs 产生的 ii 减小，意味着输入电阻增大。由抱负模型图可得：Rif=(1+AB)Ri(3) 电压串联负反响使输出电阻减小当放大器输出电阻较小时，负载变化引起输出电压的变化，即输出电阻小的放大器的输出更稳定。电压取样负反响能使输出电压稳定，由此可以推断，电压取样负反响会使输出电阻减小。由抱负模型可得：Rof=R0/1+AB三试验内容1. 静态工作点的设置令Vcc=12V, 调整Rw , 使放大器第一级工作点VE1=1.6V, 用数字万用表测量各管脚电压并记录与下表中静态工作点的测试VB1VC1VE1VB2VC2VE22.342V8.531V1.6V3.134V8.054V2.384V2. 放大倍数及反响深度的测量调整函数发生器，使放大器的正弦信号 Ui=5mV, f=1kHz,测量输出电压 Uof, 计算反响深度，如下表所示设置函数发生器如下：反响深度的测量UifUofAvf5mV93.002mV18.6反响深度F=Av/Avf 3.93. 输出电阻的测量输出电阻承受“两次电压法”间接测量，数据如下输出电阻的测量闭环Uof93.003mVU”of72.773mVRof277.94. 幅频特性及带宽的测量承受点频法进展测量，求出放大器的带宽 f,记录相关数据填入下表中，并画出幅频特性曲线。总带宽 ffU0(mV)38.565.7693.01593.01893.01665.7610.3419.54MHz幅频特性的测量频率值fLf/2fLff0/2f02f0fHf10fHf8Hz16Hz5kHz10kHz20kHz9.54MHz95.4MHz在 Multisim 中绘制幅频特性如下：四试验结论1. 通过在 Multisim 中仿真可知，负反响的引入使得电路放大倍数减小。2. 电压串联负反响使输入电阻增大，从而提高了电源利用效率。3. 电压串联负反响使输出电阻减小，提高了带负载的力气。4. 负反响的引入拓宽了放大电路通频带。
