2022年实验1-单级放大电路.docx

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1、精品学习资源1. 试验目的试验 1 单级放大电路欢迎下载精品学习资源1） 学习使用电子仪器测量电路参数的方法；2） 学习共射放大电路静态工作点的调整方法；3） 讨论共射放大电路动态特性与信号源内阻、负载阻抗、输入信号幅值大小的关系；2. 试验仪器示波器、信号发生器、沟通毫伏表、数字万用表；3. 预习内容1） 三极管及共射放大器的工作原理；2） 阅读试验内容；4. 试验内容试验电路为共射极放大器，常用于放大电压； 由于采纳了自动稳固静态工作点的分压式偏置电路引入了射极直流电流串联负反馈，所以温度稳固性较好；1） 联接电路1用万用表判定试验箱上的三极管的极性和好坏；由于三极管已焊在试验电路板上，无

2、法用万用表的hEF 档测量；改用万用表测量二极管档测量；对NPN 三极管，用正表笔接基极，用负表笔分别接射极和集电极，万用表应显示PN 结导通；再用负表笔接基极，用正表笔分别接射极和集电极，万用表应显示PN 结截止；这说明该三极管是好的；用万用表判定试验箱上电解电容的极性和好坏；对于10 F 电解电容，可选择200k 电阻测量档，用万用表的负极接电解电容的负极，用万用表的正极接电解电容的正极，万用表的电阻示数将不断增加，直到超过示数的范畴；这说明该电解电容是好的； 按图 1.1 联接电路； 接通试验箱沟通电源，用万用表测量直流12V 电源电压是否正常；假设正常，就将图 1.1 共射极放大电路1

3、2V 电源接至图 1.1 的 Vcc ；欢迎下载精品学习资源 测量电阻 RC 的阻值；将 V i 端接地；转变RP有案可查 2 2k 、100k 、 680k 三个可变电阻可选择 ，测量集电极电压V C，求 IC=V CC VC/RC值；建议使用以下方法；欢迎下载精品学习资源BIVBRb 2VccVBRbRbRb1RpI C1-1I B欢迎下载精品学习资源请留意，电路断电、 电阻从电路中开路后才能用万用表测量电阻值；本试验用测电阻值、电压值来运算电流值， 而不是直接测量电流， 是由于本试验电路的电流较小， 测量电流的测量误差较测量电压、 电阻的误差大； 同时仍由于测量电流时万用表的内阻趋于零，

4、 使用不当很可能损坏万用表；Vcc=11.992 V欢迎下载精品学习资源I C mA VC V值测量值运算值欢迎下载精品学习资源VB V R b kI B A欢迎下载精品学习资源4216.89242i图 1.2 是示意图；它示意i C 并不严格等于iB ，C只是近似等于iB ；或者说 并不是一个常数；通常， 40随 i B 增大而增大；30欢迎下载精品学习资源对于一个三极管，随 iB 的变化越小越好；用图解法表示共发射极放大器放大小信号的原理可知， 随 i B 变化而变化是正弦波小信号经共发射极放大器放的数20iB10Av CE欢迎下载精品学习资源值较接近，就表 1.6 中的非线性谐波失真应较

5、小；使用不同试验箱的同学之间可验证上述分析；由此可见，图 1.2 三极管输出特性欢迎下载精品学习资源在制作小信号放大器时，假设要求其非线性谐波失真尽可能小，就应选择值随 i B 变化而变化尽可能小的三极管；2) 调整静态电压放大器的主要任务是使失真尽可能小地放大电压信号；为了使输出电压失真尽可 能小，一般地说，静态工作点Q 应选择在输出特性曲线上沟通负载线的中点；假设工作点选得太高， 放大器在加入沟通信号后简单引起饱和失真；假设选得太低， 简单引起截止失真；对于小信号放大器而言， 假设输出沟通信号幅度较小，电压放大器的非线性失真将不是主要问题，因此 Q 点不肯定要选在沟通负载线的中点，而可依据

6、其他要求来选择；例如，期望放大器耗电省、噪声低，或输入阻抗高，Q 点可选得低一些；将 V i 端接地；调整RP，使 V C=6V ，测量运算并填写表1.2，绘制直流负载线，估算静态工作点和放大电路的动态范畴；分析发射极直流偏置对放大器动态范畴的影响；欢迎下载精品学习资源表 1.2 调整静态测量值测量运算值欢迎下载精品学习资源R b KVB V VE VI B AI C mA 欢迎下载精品学习资源3) 动态特性分析保持上述静态不变，做以下动态测量；在本试验电路中，在沟通信号输入端有一个由R1、R2 组成的 1/101 的分压器；这是由于，信号源是有源仪器，当其输出电压较小时，其输出的信噪比随输出

7、信号的减小而降低，所以输出信号电压幅值有下限；例如，目前使用的Agilent33210A数字式信号源输出正弦电压的最小幅值为 50mV ；假设直接将其作为输入，本试验用的放大器将严峻限幅；电阻是无源元件， 而且阻值较小， 由分压器增加的噪声甚少；所以用电阻分压器得到信噪比较高的小信号；假设要对放大倍数做精确测量， 也常用电阻做输入分压器； 详细的做法和缘由可试述如下；假设要求放大器的放大倍数为 A V ，用电阻做 1/A V 的分压器， 信号源输出电压可为几百mV ，调整放大器的参数，使输出电压等于输入电压，这样对输入、输出测量的仪器在测量过程中就不用换挡；放大倍数原来就是输出/输入的相对关系

8、；虽然仪器测量示数往往有绝对误差，用同一挡测量两个量，使其相等，这就防止了仪器测量示数具有的肯定误差；这种测量的误差仅仅包含对两个分压电阻测量的误差，通常可很小；假设直接用小信号做输入，就测量输入、 输出将使用不同的挡位， 即使用了仪器中的不同电路，而仪器中不同电路的测量精度是有差异的，由此而来的误差通常比上述用电阻分压器的要大；(1) 取输入信号 Vi 的频率为 10KHz 、有效值为 3mV ，观看 V s 和 V o 的波形，比较两者的相位；相位差为 180(2) 保持信号频率不变，不接负载RL，用沟通毫伏表测量电压，填写表1.3，观看 V o不严峻失真时的最大输入值V i，将其填入表1

9、.3 的最终一行；表 1.3 测量沟通放大倍数无载测量值由测量值运算理论估算值Vi mV Vo V A VA V3-1656-1659-16512-1653保持信号 V i 的频率 f=10KHz 、有效值 3mV 不变， 接入负载 RL ，测量并填写表 1.4；在绘制直流负载线的同一张图上绘制沟通负载线，分析负载对放大器动态范畴的影响；表 1.4 测量沟通放大倍数有载负载测量值测量运算值理论估算值RLVi mV Vo V A vA v欢迎下载精品学习资源5k13.042-2k2- 不接负载，测量绘制放大器的空载幅频特性曲线；请留意，幅频特性图的横坐标是常用对数刻度，建议幅频特性图的纵坐标使用

10、20lg|A V /AV o|为刻度；当然也可以使用其它为纵坐标刻度，例如，20lg|A V |dB ；但不应使用线性刻度坐标；建议用以下方法绘制幅频特性图；取幅值为几mV 的正弦波为输入 V i，输出接示波器、沟通毫伏表， ；保持信号源输出信号幅值不变，转变输入信号频率，观看示波器，当输出信号幅值最大时，调整输入信号幅值，将沟通毫伏表示数置为“dB ”，这时放大器的放大倍数为 20lg|A Vo|；再将沟通毫伏表示数置为“REL”，这时沟通毫伏表示数为“0dB”；记此时的欢迎下载精品学习资源频率为 f0；然后减小频率， 使沟通毫伏表的示数为3dB，称此时的频率为放大器的下限频欢迎下载精品学习

11、资源率，记为 fL ；再减小频率，在此过程中记录假设干个“dB 数频率”，以使幅频特性曲线能反映出每减小十倍频程，幅频特性下降多少dB；然后再增大频率，使沟通毫伏表的示数为3dB ，称此时的频率为放大器的上限频率，记为f H；再增大频率，在此过程中记录假设干个“ dB 数频率”，以使幅频特性曲线能反映出每增加十倍频程，幅频特性下降多少dB；将测量到的数据记入表1.5，由表可绘制出所要求的幅频特性曲线；接负载 RL =5K1 ，测量绘制放大器的接载后的幅频特性；建议幅频特性图的纵坐标使用20lg|A V /AV o|为刻度；分析负载对放大器幅频特性的影响；注：测量时要留意沟通毫伏表的测量带宽限制

12、，假设频率超过其频宽，应采纳示波器进行测量；表 1.5 测量幅频特性曲线频率63069020lg|A V/A Vo|频率-20dB60-10dB210-3dB8400dB-3dB-10dB-20dB20lg|A V/A Vo|-20dB-10dB-3dB0dB-3dB-10dB-20dB空载有载无负载时的幅频特性曲线：接负载时的幅频特性曲线：欢迎下载精品学习资源 利用数字式示波器测量放大器的非线性谐波失真；取输入信号f=10KHz ，V i=6mV ，RL=5K1 ；对输入 V i 做傅立叶变换，记欢迎下载精品学习资源d i2二次谐波谱线幅值基波谱线幅值100 %1-2欢迎下载精品学习资源欢迎

13、下载精品学习资源d i3三次谐波谱线幅值基波谱线幅值100%1-3欢迎下载精品学习资源以 di2 为例说明详细的测量运算方法；数字示波器给出的谱线幅值是对数幅值，其参考值为 1V rms；示波器屏幕上显示的信号的谱线是其在示波器时域屏幕上波形的傅立叶变换，计及了示波器输入放大器的放大倍数；输入信号的谱线的数值可由游标读出；记基波谱线幅值为 L 1dB ，二次谐波谱线幅值为L 2dB ，就L 2 L1欢迎下载精品学习资源d i210 20100%1-4欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源对输入Vo 做傅立叶变换，记欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源d o2二次谐波谱线幅值基波谱线幅值1

14、00%1-5欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源d o3三次谐波谱线幅值基波谱线幅值100%1-6欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源放大器的二次谐波失真d 2 、三次谐波失真d3 为欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源d 2do 2d i2d 3do 3di 31-7欢迎下载精品学习资源按表 1.6 测量并填表；表 1.6 测量谐波失真欢迎下载精品学习资源Vi mV do2di 2d2do3di 3d3欢迎下载精品学习资源36912有爱好的试验者可测量空载时放大器的非线性失真；使空载时输出电压幅值与有载时输 出电压幅值相同， 比较接载对放大器非线性谐波失真的影响；在输出幅值相同的

15、情形下，接载将使放大器的非线性谐波失真增大；欢迎下载精品学习资源6保持信号Vi 的频率 f=10KHz 、有效值 3mV 不变，接入负载 RL ，转变 Rp，观测欢迎下载精品学习资源V o 的波形并填写表 1.7；分析直流偏置对放大器沟通性能的影响；表 1.7 直流偏置对放大性能影响欢迎下载精品学习资源R pVB V VC VVE V 输出波形 V o 情形欢迎下载精品学习资源最大适当最小4测量放大器的输入、输出电阻 测量放大器的输入电阻2 开路后，放大电路输入端等效电路如图1.3，由图可运算出 ri；应调整输入电压，使放大器输出失真尽可能小， 由于期望测到的输入电阻是放大器微变等效电路的输入

16、电阻，该电阻应是线性电阻；建议将输出端接负载，以减小输出电压；欢迎下载精品学习资源riVSRS/ Vi 11-8欢迎下载精品学习资源 测量放大器的输出电阻放大电路输出端等效电路如图1.4，此时应将输入端的R1、 R2 复原为分压电路，V i 为欢迎下载精品学习资源3mV ，由图可运算出ro ；欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源roVORLVORl5 K 11) R L1-9欢迎下载精品学习资源将输入、输出电阻填入表1.8；51 欧姆的要去掉图 1.3 输入等效电路图 1.4 输出等效电路欢迎下载精品学习资源测输入电阻 ri测量值Rs=5K1测量运算值测输出电阻理论估算值测量值ro测量运算值理论估算值V smVV imVririV oRL V oRL =5K1roro10 摸索题1) 假设要求降低低频截止频率，可如何修改放大电路？2) 假设要求减小电路的非线性谐波失真，有哪些途径？3) 此次试验有哪些体会；欢迎下载