单级交流放大器实验,两级阻容耦合放大电路实验

实验一  单级交流放大器实验

一、实验目的

l、掌握放大电路静态工作点的测试方法，进一步理解电路元件参数对静态工作点的影响，以及调整静态工作点的方法。

2、掌握测量电压放大倍数、输入电阻、输出电阻及最大不失真输出电压幅值的方法。

3、观察电路参数对失真的影响。

二、原理简介

放大电路的用途非常广泛，单管放大电路是最基本的放大电路。共射极单管放大电路是电流负反馈工作点稳定电路，它的放大能力可达到几十到几百倍，频率响应在几十赫兹到上千赫兹范围。不论是单级或多级放大器它的基本任务是相同的，就是对信号给予不失真的、稳定的放大。

1、放大电路静态工作点的选择

    当对放大电路仅提供直流电源，不提供输入信号时，称为静态工作情况，这时三极管

的各电极的直流电压和电流的数值，将和三极管特性曲线上的一点对应，这点常称为Q

点。静态工作点的选取十分重要，它影响放大器的放大倍数、波形失真及工作稳定性等。

    静态工作点如果选择不当会产生饱和失真或截止失真。一般情况下，调整静态工作

点，就是调整电路有关电阻，使I_CQ和U_CEQ达到合适的值。

    由于放大电路中晶体管特性的非线性或不均匀性，会造成非线性失真，在单管放大电路中不可避免，为了降低这种非线性失真，必须使输入信号的幅值较小。

2、放大电路的基本性能

  当放大电路静态工作点调好后，输入交流小信号u_i，这时电路处于动态工作情况，放

大电路的基本性能主要由动态参数描述，包括电压放大倍数、频率响应、输入电阻、输出电阻。这些参数必须在输出信号不失真的情况下才有意义。基本性能测量的原理电路如图1-1所示.。

(1)电压放大倍数A_u的测量

   
通常测量R_i的方法是：在放大器的输入回路串一个已知电阻R，选用R≈R_i (这里的R_i为理论估算值)。在放大器输入端加正弦信号电压，用示波器观察放大器输出电压u_o，

在u_o不失真的情况下，用晶体管毫伏表测电阻R两端对地的电压和U_i (见图1-1)，

则有：

 (3)输出电阻R_o的测量

如图1-1所示，放大电路的输出电阻是从输出端向放大电路方向看进去的等效电

用R_o表示。

测量R_o的方法是在放大器的输入端加信号电压，在输出电压u_o不失真的情况下，用

晶体管毫伏表分别测量空载时放大器的输出电压U_∞和带负载时放大器的输出电压U_OL值，则输出电阻：

三、实验内容和步骤

1、调节静态工作点

    按图1-2连好电路（VCC为6V也可以为12V，原理图以6V为电源），将输入端对地短路，调节电位器W₁，使U_C=V_CC／2，测静态工作点U_C、U_E、U_B的数值，记入表1-1中，并计算I_B、I_C。为了计算I_B、I_C，应测量R_W1阻值，测量时应切断电源，并且将它与电路的连接断开，按下式计算静态工作点：

也可以用数字万用表测量1R5两端电压U_1R5及R_c两端电压U_Rc,则

2、测量电压放大倍数及观察负载电阻对放大倍数的影响

在实验步骤l的基础上，把输入对地断开，接入f=1Kz、U_i=5mV的正弦波信号，负载电阻分别为R_L=2KΩ、R_L=5.1KΩ和R_L=∞，用毫伏表测量输出电压的值，用示波器观察输入电压和输出电压波形，把数据填写入表1-2中。

       表1-2

RL(Ω)	Ui(mV)	Uo(mV)	Au
2K
5.1K
∞

3、测量输入电阻和输出电阻

按图1-3连好电路，输入端接入f=lKHz、U_i=20mV的正弦信号，分别测出电阻1R1两端对地信号电压U_i及U’_i，将测量数据及实验结果填入表1-3中。

测出负载电阻

R_L开路时的输出电压U_∞，和接入R_L时的输出电压U_o，将测量数据及实验结果填入表1-3中。 

       

 表1-3

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

4、 观察静态工作点对放大器输出波形的影响

按图1-2连好电路, 负载电阻R_L=5.1KΩ，将观察结果分别填入表1-4，表1-5中。

 （1）输入端接入f=lKHz、U_i=5mV的正弦信号，用示波器观察正常工作时输出电压的波形并描绘下来。

    （2）逐渐减小W1的阻值，观察输出之压的变化，在输出电压波形出现明显削波失真时，把失真的波形描绘下来，并说明是哪种失真，如果W1=0Ω后仍不出现失真，可以加大输入信号u_i或将R_b1由100KΩ改为10KΩ，直到出现明显失真波形。

   （3）逐渐增大W1的阻值，观察输出电压的变化，在输出电压波形出现明显削波失真时，把失真波形描画下来，并说明是哪种失真，如果R_W1=1MΩ后仍不出现失真，可以加大输入信号u_i，直到出现明显失真波形。

（4）调节W1使输出电压波形不失真且幅值为最大，测量此时的静态工作点U_C，U_B，R_W和输出电压的数值。并估算此时的动态范围（用有效值表示）。

       表1-4

阻值	波形	何种失真
正常
RB减少
RB增大

表1-5

四、实验器材

1、 实验箱  2、数字万用表    3、函数信号发生器   4、交流毫伏表

 5、双踪示波器

五、实验预习要求

1、三极管及单管放大器工作原理。

2、放大器动态及静态测量方法。

3、阅读相关教材。

六、实验报告要求

1、整理实验数据，填入表中，并按要求进行计算。

2、总结电路参数变化对静态工作点和电压放大倍数的影响。

3、分析输入电阻和输出电阻的测试方法。

4、讨论静态工作点对放大器输出波形的影响。

七、思考题

1、实验电路的参数R_L及V_CC变化，对输出信号的动态范围有何影响?如果输入信号加大，输出信号的波形将产生什么失真?

    2、本实验在测量放大器放大倍数时，使用交流毫伏表，而不用万用表，为什么?

    3、测一个放大器的输入电阻时，若选取的串入电阻过大或过小，则会出现测试误差，请分析测试误差。

实验二 两级阻容耦合放大电路实验

一、实验目的

1、掌握两级阻容耦合放大电路静态工作点的调整方法。

2、掌握两级阻容耦合放大电路电压放大倍数的测量方法。

3、掌握放大电路频率特性的测定方法。

二、原理简介

阻容耦合放大器是多级放大器中常见的一种，其各级直流工作点互不影响，可分别单独调整，电路图2-1是一个两级阻容耦合放大器。

多级放大器是逐级连续放大的，前级输出电压就是后级的输入电压，因此多级放大器的总电压放大倍数为 

即多级放大器的总电压放大倍数等于各级放大倍数的

乘积。

阻容耦合放大器电路中有电抗性元件存在，放

大倍数随信号频率而变，高、低频段的放大倍数均会降低，其频率响应曲线如图2-2所示。

多级放大电路的上限频率与其各级上限频率之间，

存在以下近似关系：

在实际的多级放大电路中，当各放大级的时间常数相差悬殊时，可取起主要作用的那—级作为估算的依据。例如，若其中第k级的上限频率f_Hk比其他各级小得多时，可近似认为总的f_H=f_Hk。同理，若其中第m级的下限频率f_Lm比其他各级大得多时，可以近似认为总的f_L=f_Lm。  

三、实验内容和步骤

1、调整静态工作点

    按图2-1连好电路,首先将电源电压调到V_CC=12V，调节电位器R_W1，使U_C1=(11.8~11.85)V，调节电位器R_W2，使U_C2=(7~8)V。给放大器输入一个频率为1KHz，大小为50mV的信号。用示波器分别观察第一级和第二级放大器输出波形。若波形有失真，则可微调W1、W2，直到使两级放大器输出信号波形都不失真为止。测量晶体管T₁与T₂的各极电位，将数据记入表2-1中。

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2、测量电压放大倍数

输入信号仍为f=lKHz、50mV交流信号，在不失真的情况下，按表2-2中给定的条件，分别测量放大器的第一级和第二级的输出电压U_O1，U_O把数据记入表2-2中。

3、测试放大器幅频特性  

    测量放大器的幅频特性可采用逐点法。

(1)保持输入信号U_i=50mV不变，接入负载R_L=5.1K，改变频率测出相应的输出电压U_O，将数据记入表2-3中。

（2）找出上下限截止频率f_H，f_L(增益下降到中频增益的0.707倍时所对应的频率点，即3分贝点)，并求出放大器的带宽，BW=f_H—f_L。

4、用扫频仪测试放大器幅频特性  

 用扫频仪测出放大器的幅频特性曲线，读出通频带的上下限截止频率f_H，f_L。

四、实验器材

1、 实验箱  2、数字万用表    3、函数信号发生器   4、交流毫伏表

 5、双踪示波器  6、扫频仪

五、实验预习要求

1、阅读相关教材。

2、了解扫频仪的使用方法。

六、实验报告要求

1、根据实验数据计算两级放大器的电压放大倍数，说明总的电压放大倍数与各级放大倍数的关系以及负载电阻对放大倍数的影响。

2、用计算机画出实验电路的幅频特性曲线，标出f_H和f_L。

3、求出放大器的带宽，BW=f_H—f_L。

七、思考题

如何增加阻容耦合放大器的频率范围？