试验四 单级放大电路

试验四单级放大电路一、实验目的1学会在面包板上搭接电路的方法；2、学习放大电路的调试方法；3掌握放大电路的静态工作点、电压放大倍数、输入电阻、输H电阻和通频带测量方法；4研究负反馈对放大器性能的影响；了解射级输出器的基本性能；5了解静态T作点对输出波形的影响和负载对放大倍数的影响。二、实验原理（一）单级低频放大器的模型和性能1单级低频放大器的模型单级低频放大器能将频率从几十HZ几百KHZ的低颛信号进行不失真地放大，是放大器中最基本的放大器，单级低频放大器根据性能不同可分为基本放大器和负反馈放火器。从放大器的输出端取出信号电压经过反馈网络得到反馈信号电压，送回放大器的输入端称为反馈，反馈放大器的原理如图所示。若反馈信号的极性与原输入信号的极性相反，则为负反馈。根据输出端的取样信号（电压或电流）与送回输入端的连接方式（串联或并联）的不同，一般可以分为四种反馈类型电压串联反馈，电流串联反馈，电压并联反馈和电流并联反馈。发反馈是改变放大器和其他电子设备特征的一种重要手段。负反馈使放大器的净输入信号减小，因此放大器的增益下降；同时改善了放大器的其他性能；提高了增益稳定性，展宽了通频带，减小了非线性失真，以及改变了放大器的输入阻抗和输出阻抗。负反馈对输入阻抗和输出阻抗的影响和反馈类型有关。由于串联负反馈是在基本放大器的输入回路中串联了一个负反馈电压，因而提高了输入阻抗，而并联负反馈是在基本放大器的输入回路中并联了一个反馈电流，从而降低了输入阻抗。凡是电压负反馈都有保持输出电压稳定的趋势，与此恒压相关的是输出阻抗减小；凡是电流负反馈都有保持输出电流稳定的趋势，与此恒流相关的是输出阻抗增大。2单机电流串联负反馈放大器与基本放大器的性能比较电路2是分压式偏置的共射基本放大电路，它为引入交流负反馈。电路3是在2的基础上，去掉射极旁路电容CE，这样就引入了电流串联负反馈，他们主要性能指标如表1所示。3射极输出器的性能电路4是射极输出器，他是单级单机电压串联负反馈电路，由于他的交流输出电压VQ全部反馈回输入端，故其电压增益；输入电阻；输出电阻射极输出器由于AVF1，故它具有电压跟随特性，且输入电阻高，输出电阻低的特点，在多级放大电路中常作为隔离器，其阻抗变换作用。（二）放大器参数及测量方法1静态工作点的选择放大器不失真的放大信号，必须设置合适的静态工作点Q。为获得最大不失真输出电压，静态工作点应选在输出特性曲线上交流负载线中点，若工作点选的太高，Q2,就容易产生饱和失真；若工作点选的太低，Q1就容易产生截止失真。图5、放大器静态工作点对输出波形的影响若放大器对小信号放大，由于输出交流幅度很小，非线性失真不是主要问题，故Q点不一定要选在交流负载线的中点，一般前置放大器的工作点都选得低一些，这有利于降低功耗，减少噪声，并提高输入阻抗。采用简单偏置的放大电路，其静态工作点将随着环境温度的变化而变化，若采用电流负馈分压式偏置电路，如图2所示，它具有自动稳定工作点的能力，因而获得广泛应用。在基本放大电路中，当电源电压EC和元件参数选定后，其静态工作点只靠RW来调，RW增大，IBQ减小，Q点降低；反之，IBQ增大，Q点升高，具有以下关系ICQIBQVCEQECICRCRE2静态工作点测量与调试根据定义，静态工作点是指放大器不输入信号且输入端短路输入端接电路COM时，三极管ICQ、VCEQ值称为静态工作点。由于在电路中，电流测量需将电流表串接于所测支路，破坏电路结构，一般在电子电路中不测量电流，故改为测量电压换算电流；同时，为了测误差，静态工作点只测三极管三极对电路COM的直流电压（VBQ、VEQ、VCQ），通过换算得出态工作点参数。其换算关系为VBEQVBQVEQVCEQVCQVEQICQVEQ/RE测量装置图如图6所示。若测量计算的工作电流ICQ不符合要求，调节RW。的大小，改变IBQ值，以达到调整工作电流ICQ及电压VCEQ的目的。3单极放大电路的电压放大倍数AV电压放大倍数是反映放大器对信号的放大能力的一个参数。根据定义，低频放大器的电压放大倍数是指在输出不失真条件下，输出电压有效值（峰值、峰一峰值）与输入电压有效值值、峰一峰值）之比AVVO/VI。4放大倍数测量放大倍数按定义式进行测量即输出交流电压输入交流电压的比。通常采用示波器比较测量方法（适用于非正弦电压）和交流电压表测量（适用正弦电压）。测量装置如图7所示，在测量时，为避免不必要的感应和干扰，必须将所有测量仪器公共端与放大器公共端连接在一起。在测量过程中，应适当选择输入信号（幅度、频率），通过示波器观察输出波形，在不失真条件下，应尽量加大输入信号幅度，以避免输入信号太小易受干扰。5输入阻抗测量放大器输入阻抗为从输入端向放大器看进去的等效电阻，即RIVI/II，该电阻为动态电阻，不能用万用表测量。输入阻抗R；测量装置图如图8所示测量图中，R为测量R；所串接在输入回路的已知电阻（该电阻可根据理论计算R选择，为减少测量误差，一般选择与RI同数量级），其目的是避免测量输入电路中电流，而改由测量电压进行换算，即RIVIR/VSVI上述测量方法仅适用于放大器输入阻抗远远小于测量仪器输入阻抗条件下。6输出阻抗测量放大器输出阻抗为从输出端向放大器看进去的等效电阻，该电阻为动态电阻，不能用万用表测量。若输出回路不并接负载RI，则输出测量值为VO若输出回路并接负载RL，则输出测量值为VOL；则可按下式求R0。R。（V0/VOL1）RL在上述输入阻抗、输出阻抗测量时，应保证输出波形不失真。7放大器幅频特性放大器的幅频特性是指放大器的电压放大倍数与频率的关系曲线，如图9所示。在中频段，耦合电容和射极电容所呈现的阻抗很小，可以视为短路，同时晶体管的值受频率变化的影响以及频率对晶体管结电容与分布电容的影响均可忽略，此时电压放大倍数为最大值AVAVM。在低频段和高频段，由于上述各种因素的影响不可忽略，婕电压放大倍数下降。通常将电压放大倍数下降到中频段AVM的0707倍时所对应的频率，称为放大器的上限频率。三实验仪器1示波器1台；2函数信号发生器1台；3直流稳压电源1台；4数字万用表1台；5多功能电路试验箱1台；6交流毫伏表1台；四实验内容与数据处理1搭建实验电路2静态工作点的测量与调试测量计算静态工作点测量值VEQ（V）VBQ（V）VCQ（V）ICQ（MA）VBEQ（V）VCEQ（V）41/2数字表（DCV）132035494213073536423电压放大倍数、输入电阻、输出电阻测量（41/2数字表ACV）计算VS（MV）VIMVVOVVOLVAVAVLRI（K）ROK1388930180150927719379982034804放大器上下频率测量FHFLBFHFL258KHZ1140HZ257886KHZ5负反馈放大器参数测量测量（41/2数字表ACV）计算VS（MV）VI（MV）VO（V）VOL（V）AVAVLRI（K）RO（K）522020