晶体管单管放大器.docx
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晶体管单管放大器.docx
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晶体管单管放大器
实验二晶体管单管放大器
一、实验目的
1.熟悉电子元器件和TB型模拟电路实验仪
2.学会放大器静态工作点的调试方法。
3.分析电路参数的变化对放大器静态工作点、电压放大倍数及输出波形的影响。
4.掌握放大器电压放大倍数,输入电阻、输出电阻及最大不失真输出电压的测试方法。
二、实验电路及设备
1.示波器、万用表。
2.TB型模拟电路实验仪及①号实验模板。
二、实验电路及原理
1.估算电流放大系数β
晶体三极管的β值可以由输出特性曲线上求出,如图2-1所示。
先通过Q点作横轴的垂直线,确定对应Q点的VCE值,再从图中求出一定VCE条件下的和相应的,则Q点附近的交流电流放大系数为:
它的偏置电路采用Rb和Rb2组成的分压电路。
在放大器的输入端加上输入信号以后,在放大器的输出端便可得到幅值被放大了的相位相反的输出信号。
静态工作点:
VCEQ=EC-ICQ。
RC
IBQ=EC-VBEQ=ICQ
RBβ
动态参数:
电压放大倍数
其中
四、实验步骤
按图用连线在①号实验模板上连接号电路,将Rp的阻值调到最大,检查连线无误后接通电源。
1.静态工作点测试
调整Rp为某一值(使VCE=6V),测量静态工作点,填入表2-1并计算出IB、ICO(ICQ、IBQ可通过计算求得)
表2-1
实测结果
实测计算
VBEQ
VCEQ
Rb(KΩ)
IBQ(μA)
ICQ(mA)
2.放大倍数测试
(1)将信号放大器调到f=1kHz幅值为5mv,接到放大器的输入端Vi,用示波器观察Vi和Vo端的波形,并比较与输入端的相位。
(2)输入信号频率不变,逐渐加大输入信号幅度,在RL=∞时,用示波器观察VO不失真时的最大值,并填表2-2
表2-2
观察结果
计算电压放大倍数
估算电压放大倍数
Vi(mV)
Vo(V)
Au
Au
3.观察Rb、Rc、RL对放大电路静态工作点、电压放大倍数及输出波形的影响。
按表2-3要求,输入信号Vi=5mV,f=1kHz、记录测量数据和Vo波形。
表2-3
给定条件
测量结果
由测量值计算
VCEQ
VBEQ
VO
输出波形
ICQ
IBQ
AV
Rb
合适值
RC=2kω
RL=∞
最小
最大
Rc
3.9ω
Rb为合适值RL=∞
RL
2.7kω
Rb为合适值 RC=2kω
4.观察波形失真,测量静态工作点电压VCEQ、VBEQ
输入信号Vi=10mVf=1kHz调节Rp,使Rb增大或减小,观察波形失真情况,测量并填入表2-4(若不失真观察不明显,可变化Vi重测)
表2-4
Rp值
VBEQ
VCEQ
波形输出
增大
适中
改小
5.测量放大器的输入输出电阻
(1)输入电阻的测量,在输入端串接一个4.7k的电阻,如图
2-3,按第八页输入电阻的计算方法,即可计算出输入电阻ri.
(2)输出电阻的测量,在输出端接入负载电阻2.7K,在输出VO不失真的情况下,测负载与空载时的Vo值,按第八页输出电阻的计算方法,即可求输出电阻ro.
五、报告要求
1.记录数据及波形
2.总结Rb、Rc和RL变化对静态工作点、放大倍数及输出波形的影响。
3.为了提高放大器的放大倍数Av应采取哪些措施?
4.分析输出波形失真的原因及性质,并提出消除失真的措施。
六、预习要求及思考题
1.预习共射基本放大电路工作原理及各元件的作用。
2.根据测定的晶体管β及给出的电路参数,估算静态工作点及电压放大倍数。
3.如何测量Rb?
不断开与基极的连线行吗?
4.分析下列波形是什么类型的失真?
是什么原因造成的?
如何消除?
实验三两极放大电路及放大电路中的负反馈
一、实验目的
1.学习二级放大电路静态工作点的调试方法。
2.学习二级阻容耦合放大电路特性的测量方法。
3.加深对负反馈放大电路工作原理的理解。
4.熟悉负反馈放大电路性能的测量和调试方法。
二、实验仪器及设备
1.示波器
2.万用表```
3.TB型模拟电子技术实验仪及①号实验模板
三、实验电路及原理
1.实验电路如图3-1
2.工作原理
(1)断开反馈支路的A、B端,并将B端接地,电路成为基本放大电路(但考虑了反馈网络的负载效应)。
(2)若A接B,电路成为电压串联负反馈电路。
负反馈放大器放大倍数的一般表达式为
Af=A
1+AF
其中A为开环放大倍数,Af为闭环放大倍数,F为反馈系数,1+AF为反馈深度。
若Am代表中频开环放大倍数,且放大电路在高频率段和低频率段都只有一个RC环节起作用,则加负反馈后,放大电路的上限截止频率和下限截止频率分别为
fhf=fh(1+AmF)
fLf=fL(1+AmF)
其中fh和fL分别是不加负反馈时的上下限频率。
此外,加上负反馈后还可得到输入电阻rif和rof输出电阻为
rif=ri(1+AmF)
rof=ro/(1+AmF)
其中ri和ro分别是不加负反馈时的输入、输出电阻。
四、实验内容及步骤
1.按图用连线在①号实验模板上连接好电路,检查连线无误后接通电源
2.测量静态工作点
将输入端短路,并将B端接地,调节Rp1使VE1=2V,调节Rp2,使VE2=2V,测量并记录表3-1中有关数值
表3-1
测量项目
VBE1
VE1
VC1
VBE2
VE2
VC2
测量数值(V)
2
2
3.测量两级交流放大电路的频率特性
用示波器观察第一、第二级的输出电压波形有无失真。
若有失真现象,则应调整静态工作点(调Rp1、Rp2应微调),或减小Vi幅度,使波形不失真为止。
若输出波形有寄生振荡,应先消除。
消除方法如下:
信号发生器的输出线要尽量短,要用屏蔽线;T1或T2的bc极之间加5P~100P的电容。
(1)将放大器负载断开,线将输入信号频率调到1KHZ,幅度调到使输出幅度最大而不失真。
(2)保持输入信号幅度不变,由低到高,改变频率,先大致观察在哪一个上限频率和下限频率时输出幅度下降,然后测量Vo值,填入表3-2中。
在特性平直部分,可测几个点,在特性弯曲部分应多测几个点。
(3)接上负载,重复上述实验。
表3-2
F(HZ)
Vo
RL=∞
RL=4.7K
4.测无级间反馈时两级放大电路的性能。
(1)测量电压放大倍数Avm
加信号电压Vi=5mv,f=1kKz,测量Vo,算出Avm
(2)测量输入电阻ri
接入Rs=4.7kΩ,加大信号源电压,使放大电路的输出电压与未接入Rs时相同,测量此时信号源电压Vs,则
ri=Vi。
Rs
Vs-Vi
式中r’i=Rb”ri,由此求得输入电阻ri。
断开电源后测量Rb(Rb=Rp1+Rb1).
(3)测量输出电阻ro
使Vi=5mv,f=1kHz,接入负载电阻RL=4.7kΩ,测输出电压Vo,则
ro=(V’o/Vo-1)*RL
其中V’o是负载电阻RL开路时的输出电压,Vo是接入负载电阻后的输出电压。
(4)测量上限频率fh及下限频率fL
去掉Rs,RL,输入适当幅值的信号,在f=1kHz时使输出电压在示波器上显示出大小适度、基本不失真的正弦波。
保持输入信号不变,提高信号频率,直至示波器上显示的波形幅度缩小到原来幅值的70%,此时输入信号频率即为fho同样,降低信号频率,示波器上显示的输出电压波形幅度下降到原来幅值的70%,此时输入信号的频率即为fL.
将
(1)~(4)测出的电压放大倍数Av;输入电阻ri;输出电阻ro;上限频率fh和下限频率fL,各数据填入表3-3中的无反馈部分。
5.测反馈放大电路的性能。
将A端和B端相接,电路成为电压串联负反馈放大电路,重复步骤4的
(1)~(4)
将测得的各数据填入表3-3有反馈部分
表3-3
测量数据
由测量数据计算
无反馈
Vo’(mv)
Vo(mv)
Vs(mv)
fh(kHz)
fL(Hz)
Av
Ri(kΩ)
ro(kΩ)
有负反馈
Vo’(mv)
Vo(mv)
Vs(mv)
fhf(kHz)
fLf(Hz)
Av
rif(kΩ)
rof(kΩ)
五、报告要求
1.说明两极放大电路静态工作点对放大倍数及输出波形的影响。
2.列表整理实验数据,画出两级放大电路的幅频特性曲线(用对数坐标纸)
3.根据实验所得数据,求出无级间反馈和有级间反馈时电压放大倍数,输入电阻和输出电阻。
4.根据实验结果说明电压串联负反馈对放大电路性能的影响。
5.利用深度负反馈的近似公式,估算电压放大倍数Avf。
六、预习及思考题
1.复习多级放大器计算Av的方法,两级之间的互相影响,频率特性等。
2.如何选择静态工作点?
每一级的静态工作点在连成两级放大电路时是否会发生变化。
3.用什么方法增大放大器的输出幅度?
4.要想提高放大器的放大倍数应采取什么措施?
5.如何提高上限和降低下限频率?
影响它们的主要环节是什么?
实验四比例、求和运算电路
一、实验目的
1.掌握运算放大器组成比例求和电路的特点性能及输出电压与输入电压的函数关系。
2.学会上述电路的测试和分析方法。
二、仪器及设备
1.数字万用表
2.示波器
3.TB型模拟电路实验仪和⑤号实验模板
三、实验电路原理
集成运算放大器是具有高电压放大倍数的直接耦合多级放大电路。
当外部接入不同的线形或非线形元件组成输入和负反馈电路时,可以实现各种特定的函数关系。
四、实验内容及步骤
每个比例、求和运算电路实验,都应先进行以下两项:
1.按电路图接好线后,仔细检查,确保正确无误。
将各输入端接地,接通电源,用示波器观察是否出现自激振荡。
若有自激振荡,则需更换集成运放电路。
2.调零:
各输入端仍接地,调节调零电位器,使输出电压为零(用数字电压表200mV档测量,输出电压绝对值不超过0.5mV)
预习要求:
分析图10-1反相比例放大器的主要特点(包括反馈类型),求出表10-1和10-2中的理论估算值(可参阅和42页集成运方uA741的参数),并粗略估算输入电阻和输出电阻。
表10-1
直流输入电压V1(mV)
30
100
300
1000
输
出V0
电
压
理论估算值(mV)
实测值(mV)
误差
表10-2
测试条件
理论估算值
实侧值
△VO
RL开路,直流输入信号V1,由0变为800mV
△VAB
△VR2
△VR1
△ROL
V1=800mV
RL由∞变为2KΩ
实验内容
(1)在5号实验模板上按图10-1“反相比例放大器”连好线,并按上电源线,做表10-1中的内容。
将反相比例放大器的输入端接DC信号源的输出,将DC信号源的转换开关置于合适的位置,调节电位器,使V1分别为表10-1中所列各值,分析测出Vo的值,填在该表中。
(2)做表10-2中的内容
①先将反相比例放大器的输入端接地,调整调零电位器,使Vo=0,再分别测出VAB、VR2和VR1的值。
②将反相比例放大器的输入端接DC信号源,调整DC信号源,使V1=800mV,分别测出V0、VAB、VR2和VR1的值,求出它们的变化量,填在表10-2中,并根据△VO、△VR1和R1,求出该反相比例放大器的输入电阻
③VI仍为800mV,在反相比例放大器的输出端接负载电阻RL=2KΩ,测出Vo的值,求出RL由开路变为2KΩ时输出电压的变化量△ROL,填在表10-2中,并估算出输出电阻.
(二)同相比例放大器
实验电路如图10-2所示。
预习要求:
(1)分析10-2同相比例放大器的主要特点(包括反馈类型),求出表10-3和表10-4中各理论估算值,并定性说明输入电阻和输出电阻的大小。
(2)熟悉实验任务,自拟实验步骤,并作好实验记录准备工作、。
表10-3
直流输入电压V1(mV)
30
100
300
1000
输
出V0
电
压
理论估算值(mV)
实测值(mV)
误差
测试条件
理论估算值
实侧值
△VO
RL开路,直流输入信号V1,由0变为800mV
△VR2
△VR1
△ROL
V1=800mV
RL由∞变为2KΩ
实验步骤:
在5号实验模板上将反馈电阻RF连接好,按表10-3和表10-4的要求,分别测出表10-3和表10-4中所列各实侧值,并根据实测值估算输入电阻和输出电阻。
(三)电压跟随器
实验电路如图10-3
预习要求:
(1)分析图10-3电路的特点,求出表10-3中各理论估算值。
(2)熟悉实验任务,自拟实验步骤,并作好实验记录准备工作。
实验步骤:
在5号实验模板上,按图10-3和表10-5的要求连接好导线及电源线,分别测出表10-5中各条件下的Vo值。
表10-5
V1(mV)
30
100
1000
3000
测试条件
Rs=10kΩ
RF=10KΩ
RL开路
同
左
同
左
Rs=10kΩ
RF=10KΩ
RL开路
Rs=100kΩ
RF=100KΩ
RL开路
同
左
Rs=100kΩ
RF=100KΩ
RL开路
Rs=10kΩ
RF=10KΩ
RL开路
V0
理论
估算值
实侧值
误差
(四)反相求和电路
实验电路如图10-4所示。
预习要求:
(1)分析图10-4反相求和电路的特性,并估算;
(2)先将运方调零,然后按表10-6的内容进行实验测量,并与理论计算值比较。
(五)双端输入求和电路表10-6
Vi1(mV)
300
-300
Vi2(mV)
200
200
Vo(V)
实侧值
理论值
实验电路如图10-5所示
实验步骤:
(1)在5号实验模板上按图10-4连接好线,并接上电源线,将运算放大器调零。
(2)按表10-7要求实验测量并记录。
表10-7
五、报告要求Vi1(mV)1002000200
1.总结本实验中的各种运算电路的特点及性能。
Vi2(mV)5001800-200
2.分析理论计算与实验结果出现误差的原因。
Vo
六、思考题
1.分析实验中所得的值,试回答下列问题:
(1)反相比例放大器和同相比例放大器的输入电阻,输出电阻各有什么特点?
试用深负反馈概念解释之。
(2)工作在线性范围内的集成运放两个输入端的电流和电位差是否可视为零?
为什么?
(3)比较反相求和电路与双端输入求和电路中集成运放块的共模输入电压,试说明哪个电路的运算精度高?
2.左比例、求和等运算电路实验时,如果不先调零、。
行吗?
为什么?
3.为了使运放集成电路能正常工作,不致损坏,实验中应注意什么问题。
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- 晶体管 放大器