厦门大学模电实验四

实验四单级放大电路
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、输出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、了解静态工作点对输出波形的影响和负载对放大电路倍数的影响。

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的低频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大器。

从放大器的输出端取出信号电压（或电流）经过反馈网络得到反馈信号电压（或电流），送回放大器的输入端称为反馈。

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。

负反馈是改变放大器及其他电子系统特性的一种重要手段。

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跟反馈类型有关。

由于串联负反馈是在基本放大器的输入回路中串接了一个反馈电压，因而提高了输入阻抗，而并联负反馈是在输入回路上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、单级电流串联负反馈放大器与基本放大器的性能比较：
电路图2是分压式偏置的共射基本放大电路，它未引入交流负反馈。

电路图3是在图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。

2、单级电流串联负反馈放大器与基本放大器的性能比较
3、射极输出器的性能：
射极输出器是单级电压串联负反馈电路，由于它的交流输出电压V
全部反
Q
馈回输入端，故其电压增益：
A vf =（1+β）R
L
’/r
be
+（1+β）R
L
’≤1
输入电阻：R
if =R
b
//[r
be
+（1+β）R
L
’]，式中R
L
’=Rc//R
L
输出电阻：R
of =Re//[(R
b
//Rs)+r
be
]/(1+β)
射极输出器由于电压放大倍数A
vf
≈1，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，起阻抗变换作用。

（二）放大器参数及其测量方法
1、静态工作点的选择
放大器要不失真地放大信号，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，若选得太高就容易饱和失真，太低容易截止失真。

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中点，一般前置放大器的工作点都选的低一点，降低功耗和噪声，并提高输入阻抗。

采用简单偏置的放大电路，其静态工作点将随温度变化而变化，若采用电流负反馈分压式偏置电路，具有自动稳定工作点的能力，获得广泛应用。

2、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（接电路COM）时，三极管的电压和电流参数。

静态工作点只测量三极管三级对电路COM的直流
电压（V
BQ 、V
EQ
、V
CQ
），通过换算得出静态工作点的参数。

V BEQ =V
BQ
-V
EQ
；V
CEQ
=V
CQ
-V
EQ
；I
CQ
=V
EQ
/ R
E
；
3、单极放大电路的电压放大倍数Av
低频放大器的电压放大倍数是指在输出不失真的条件下，输出交流电压与输入交流电压的比值：
Av=Vo / Vi= -βR
L ’/ r
be
；式中：R
L
’=Rc//R
L
，r
be
= r
bb
+26（1+β）/ I
EQ
；
4、放大倍数的测量
放大倍数按定义式进行测量，即输出交流电压与输入交流电压的比值。

通常采用示波器比较测量法（适用于非正弦电压）和交流电压表测量（适用于正弦电压）。

5、输入阻抗的测量
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：Ri=Vi / Ii；该电阻为动态电阻，不能用万用表测量。

为避免测量输入电路中电流，改为测电压进行换算。

Ri=Vi / Ii=Vi/(Vs-Vi)R；
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，即：Ro=Vo/Io；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R
L ，则输出测量值为：V
o∞
；若输出回路并接负载R
L
，
则输出测量值为：V
oL
，则：
Ro=（V
o∞-V
oL
）/ Io=（V
o∞
/V
oL
-1）R
L
；
7、放大器幅频特性
放大器幅频特性是指放大器的电压放大倍数与频率的关系曲线。

在中频段，电压放大倍数为最大值Av=Avm。

在低频段和高频段，由于上述各种因素的影响不可忽略，使电压放大倍数下降。

通常将电压放大倍数下降到中频段Avm的0.707
倍时所对应的频率，称为放大器的上限频率f
H 和下限频率f
L
，f
H
与f
L
之差称为
放大器的通频带，即Δf
0.7=f
H
-f
L。

在保证输入Vi不变的情况下，改变输入信号频率（升高、下降），使输出
Vo下降为中频时的0.707倍，则对应的频率即为f
H 、f
L。

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
1、搭接实验电路，如右图
2、静态工作点的测量和调试：
要求I
CQ
≈1.3mA；
静态工作点测量值V
EQ
（V）V
BQ
（V）V
CQ
（V）测量计算
I
CQ
（mA）V
BEQ
（V）V
CEQ
（V）
41/2数字
表（DCV）
1.3 1.935 5.288 0.255 0.635 3.988
3、基本放大器的电压放大倍数、输入电阻、输出电阻的测量
外加输入信号从放大器Vs端输入信号：频率f=2kHz的正弦信号，R=1k，使Vip-p=30mV。

在空载情况下，用示波器同时观察输入和输出波形（Vi和Vo），若输出波形失真，应适当减小输入信号。

测量（41/2数字表ACV）计算
Vs（mv）Vi（mv）Vo V
OL Av A
VL
Ri Ro
10.62 8.16 1.7868 0.9094 219 111 3.3k 4.9k
4、放大器上限、下限频率的测量
保持输入信号Vp-p=30mV不变，当f=2kHz时，用示波器观察并测量输出电
压V
OL 。

当频率从2kHz向高端增大时，使输出电压下降到0.707V
OL
时，记下此时
信号发生器的频率，即为上限频率f
H
；同理，当频率向低端减小时，使输出电压
下降到0.707V
OL 时，记下此时信号发生器的频率，即为下限频率f
L
；测量过程应
保持Vi不变和波形不失真。

f H f
L
B=f
H
-f
L
196.8k 300 196.5k
5、电流串联负反馈放大器参数测量
将Ce去掉，R改为10k，使Vip-p=300mV，重复实验3步骤。

测量（41/2数字表ACV）计算
Vs（mv）Vi（mv）Vo V
OL (mV) Av A
VL
Ri Ro
107.14 58.10 0.2903 145.73 5 3 11.9k 5.1k
六、实验小结
1.做好课前预习，做起实验，果然比别人快很多了。

2、测量时，一定要正确选择量程，若预先不能知道所测数值的大概，就要从大到小选择量
程。

超程是，要立即选择大量程，避免烧坏测量仪器。

3、遇到问题时要从容，想方法解决问题，而不是马上问老师。

实在不会，在去请教老师。

4、学会在面包板上搭接电路的方法，学习放大电路的调试方法，掌握放大电路的静态工作点、电压放大倍数、输出电阻和通频带测量方法，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，了解静态工作点对输出波形的影响和负载对放大电路倍数的影响。