线性电子电路实验（第3版） 课件 单级放大器的设计与测试

单级放大器的设计与测试3学时实验目的学习单级低频放大器电路参数的工程设计方法。通过实验掌握放大器静态工作点的调试方法、了解电路中各元器件参数值对静态工作点的影响。掌握放大器的主要性能指标的调测方法。实验仪器模拟电路实验箱功率函数信号发生器双踪示波器数字万用表交流毫伏表实验原理单级放大器是构成多级放大器和复杂电路的基本单元。其功能是在不失真的条件下，对输入信号进行放大。要使放大器正常工作，必须设置合适的静态工作点。静态工作点Q的设置需要满足：放大倍数、输入电阻、输出电阻、非线性失真等各项指标的要求；当外界环境等条件发生变化时，静态工作点要保持稳定。实验原理为了稳定静态工作点，经常采用具有直流电流负反馈的分压式偏置单管放大器实验电路。+-ui+-uo实验原理外加信号us经过C1耦合到三极管基极，经过放大器放大后从三极管的集电极输出，再经C2耦合到负载电阻RL上。上偏置电路：由Rb1和RW组成；下偏置电路：由Rb2组成Rc是集电极电阻；Re是发射极电阻C1和C2是交流耦合电容Ce是发射机旁路电容，为交流信号提供通路RL是负载电阻；Rs是测试电阻，以便测量输入电阻2024/12/5参数估算上、下偏置电阻阻值工程估算中一般取

故参数估算为使放大器更稳定的工作，上、下偏置电阻取值应小，但过小会使静态功耗增大且引起信号源us的电流分流过大，使放大器输入电阻变小，故工程上一般取RC应根据实际电阻的标称值和放大倍数要求来确定。若RC、AV无明确要求，可以选取RC上的直流电压降VRC和VCEQ大致相等，可保证有较大的动态范围。注意：以上四种电阻值根据计算值的范围再结合实验箱中现有的电阻值取相近值确定。其中，基极上偏置电阻可通过调节电位器RW来确定，RC也可另外串接电位器进行调节确定。参数估算C1、C2和Ce电容的选择一般来说C1、C2和Ce越大，低频特性越好，但电容过大体积也大，既不经济又加大分布电容，影响高频特性，再者电容量大的电解电容漏电电流也大。一般能满足放大器的下限频率即可。工程估算时C1、C2一般取10～50µF，Ce取30～100µF。具体电容值可由实验箱中现有的电容予以确定。参数估算交流电压放大倍数单管放大器主要动态性能指标输入电阻输出电阻参数估算设计任务已知单级低频放大器所用的晶体三极管型号为9013，其β=100，电路工作电源VCC=12V，设ICQ=2.4mA，AV=-100，RL=5.1kΩ。根据以上要求，设计、计算并选取电路器件参数，使放大器能够不失真地放大常用的正弦波信号，并达到|AV|≥80的要求。实验内容组装连接实验电路根据实验电路原理图和所设计选定的参数，用导线进行连接组装。组装之前须测量和调节电源电压所需要的值，并注意电源的极性和信号源的接地线都不能接错，不能带电接线。电容的极性不要接错。实验内容方法一：根据设计任务，调节RW使得设计值VEQ=IEQRe≈ICQRe，然后测量静态工作点。方法二：用示波器观察输出波形，如果放大了几十倍到二百多倍，而且输出波形不失真。则在信号源输入信号Vi=0时，测量静态工作点。注意：一般硅管的VBEQ约为0.7V左右，IEQ≈ICQ，否则为电路有误或测量或计算错误。直流工作点的调节实验内容直流工作点的测量用数字万用表测量放大电路的静态工作点，并进行记录。直流电压实验内容动态指标的测量电压增益的测量将函数信号发生器输出的正弦波信号频率f调为1kHz，其幅度调为10mV-30mV之间，用示波器观察放大器输出端有放大且不失真的正弦波后，用数字万用表（或交流毫伏表）测出其输出和输入电压的有效值，即可得到电压增益。输入电阻Ri的测量Ri为放大器输入端看进去的交流等效电阻，它等于放大器输入端信号电压Vi与输入电流Ii之比。实验内容本实验采用换算法测量输入电阻。在信号源与放大器之间串入一个已知电阻Rs，只要分别测出Vs

和Vi，即可得知输入电阻为：输出电阻Ro的测量Ro系指放大器输出等效电路中将信号源视为短路，从输出端向放大器看进去的交流等效电阻。它的大小能够说明放大器承受负载的能力，其值越小，带负载能力越强。实验内容通频带BW的测量通频带BW定义：指放大器的增益下降到中频增益AV的0.707倍时，所对应的上限频率fH和下限频率fL之差。即：BW=fH–fL。实验内容通频带BW的测量通频带的测量方法：将放大器输入中频信号，如f=1kHz，在其输出端有正常的放大波形时，测出其电压值为Vo

，然后维持Vi不变，增加信号源的频率直到输出电压下降到0.707Vo为止，此频率就是上限频率fH

。同理保持不变，降低信号源的频率直到输出电压下降到0.707Vo为止，此频率就是下限频率fL

。须多次反复调节信号源的频率和输出电压幅度才能完成测量。实验内容实验内容三种失真波形的调节与观察既饱和又截止失真波形

增加信号源的输出电压幅度（必要时再略调电位器RW），使放大器输出端同时出现正负向失真，将示波器观察到的失真波形画出。实验内容饱和失真波形

降低RW的值，使VCEQ的值很小，即放大器工作在饱和区，测画出示波器此时显示出的输出波形即为放大器的饱和失真波形（一般是指输出为负半周的波形被削平）。截止失真波形

增大RW的值，使放大器工作在截止区，即VCEQ很大，测画出示波器观察到的截止失真波形（一般是指输出为正半周的波形被削平）。注意事项为了静态工作点调节的方便，应该选择较大阻值的电位器Rw。放大电路输入电压的幅值不能太大，一般为几到二十几毫伏，否则输出信号会严重失