自主设计实验 两级阻容耦合放大器及负反馈放大器

自主设计实验 两级阻容耦合放大器及负反馈放大器

1.实验目的

1. 了解多级阻容耦合放大器组成的一般方法。

2. 了解负反馈对放大器性能指标的改善。

3. 掌握两级放大器与负反馈放大器性能指标的调测方法。

2.总体设计方案或技术路线

本实验通过分别测量两级阻容耦合放大器及负反馈放大器的静态工作点，电压放大倍数，输入电阻，输出电阻，频率特性，研究负反馈对放大器性能的影响。

（1）负反馈电路的基本形式

负反馈电路的形式很多，但就其基本形式来说可分四种：（a ）电压串联负反馈；（b ）电压并联负反馈；（c ）电流串联负反馈；（d ）电流并联负反馈。

在分析放大器中的反馈时，主要应抓住三个基本要素：

第一、反馈信号的极性。如果反馈信号是与输入信号反相的就是负反馈，反之则是正反馈。

第二、反馈信号与输出信号的关系。如果反馈信号正比于输出电压，就是电压反馈；若反馈信号正比于输出电流，就是电流反馈。

第三、反馈信号与输入信号的关系。从反馈电路的输入端看，反馈信号（电压或电流）与输入信号并联接入称为并联反馈；串联接入成为串联反馈。

（2）负反馈对放大器性能的影响

负反馈能有效地改善放大器的性能，主要体现在输入电阻、输出电阻、频带宽度、非线性失真、稳定性等方面。但是放大器性能的改善是以降低其增益为代价的，因而在应用负反馈电路时，必须考虑电路性能改善的同时会引起电路增益的减小。

（3） 放大器的输入电阻i R 及输出电阻o R 的测量方法。

放大器的输入电阻i R 是向放大器输入端看进去的等效电阻，定义为输入电压i u 和输入电流i i 之比，即：i

i i i u R =

。测量输入电阻i R 的方法很多，例如替代法、电桥法、换算法等

等。本实验采用最常用的方法—换算法，测量电路如上图所示。

在信号源在放大器之间串入一个已知电阻R ，输入信号的频率在调整在放大电路的中频段，而幅度调整到使输出不失真。用示波器监视输出波形，然后用晶体管毫伏表分别测R 两端对地的交流电压s u 与i u ，求得R 两端的电压i s u u u -=R ,流过电阻R 的电流R i 即为放

大电路的输入电流R

u u R u i i

s R i -=

=

。根据输入电阻的定义为有：

R u u u R

u u i u R ⨯-=

=

=

i

s i R i i

i i /

放大器输出电阻o R 是将输入电压源短路时，从输出端向放大器看进去的等效电阻，其测量方法如图4.4.3所示。

在放大器无外接负载时输出电压o u ，然后接上负载时测出输出电压为'o u ，根据下式求出输出电阻：

(

1)'o o L o

u R R u =-

（4）放大器的幅频特性的测量方法

阻容耦合放大器中因有电抗元件存在，放大倍数随信号频率而变，高、低频段的放大倍数均会降低。本实验采用三点法测试放大器幅频特性曲线。此法用于精度要求不高从简从快得情况。首先测出中频电压增益u A ，然后增大或降低频率，将增益下降到中频增益的0.707

倍（按分贝算即下降3db ），测出此时所对应的上下限频率，H f 与L f 之差就称为放大电路的通频带。即：

L H 7.0f f f -=∆

3.实验电路图

1．阻容耦合放大器是多级放大器中最常见的一种，其电路如图4.4.1所示。

图4.4.1

这是一个曲型的两级阻容耦合放大器。由于耦合电容1C 、2C 、3C 的隔直流作用，各级之间的直流工作状态是完全独立的，因此可分别单独调整。但是，对于交流信号，各级之间有着密切的联系，前级的输出电压就是后级的输入信号，因此两级放大器的总电压放大倍数等于各级放大倍数的乘积u2u1u A A A ⋅=，同时后级的输入阻抗也就是前级的负载。

2. 在两级阻容耦合放大器电路的基础上，闭合开关K1，加接一个反馈电阻构成电压串联负反馈电路。

4. 仪器设备名称、型号

（1）直流稳压电源 （2）双踪示波器 （3）晶体管毫伏表 （4）数字万用表 （5）实验电路板

5.仿真分析结果

6.详细实验步骤及实验结果数据记录（包括各仪器、仪表量程及内阻的记录）

1．按图4.4.1连好电路

2．（1）测量放大器的1T 2T 的静态工作点。

表 4-11

CEQ U （V ）

C

R U

（V ） CQ I （mA ）

无反馈

有反馈 无反馈

有反馈 无反馈

有反馈

1T 2T

（2）闭合开关K1，测量其负反馈放大电路的静态工作点，将数据填入上表中。 （3）分析静态工作点变化

3. 测量放大器的电压放大倍数u A

（1）选择输入信号的频率f=1kHZ 与幅度i u =1mV ，测出放大器在不同电源下的输出电压值并填入表4-12中。

表 4-12

CC U （V ）

i u （mV ） o u （mV ） u A

无反馈

有反馈

无反馈

有反馈

无反馈

有反馈

12

（2）闭合开关K1后重复上述测量，数据填入上表。 （3）分析计算

4. 测量放大器的输入电阻。

（1）在放大器输入端串连一个已知电阻R =3.9k Ω。选择输入信号的频率f=1kHZ 与幅度i u =1mV 。然后用毫伏表测出s u 、i u ，计算出i R ，填入表4-13中。

表 4-13

s u （mV ）

i u （mV ） i R （Ω）

无反馈

有反馈

无反馈

有反馈

无反馈 有反馈

（2）闭合开关K1后重复上述测量，数据填入上表。 （3）分析计算

5. 测量放大器的输出电阻

（1）选择输入信号的频率f=1kHZ 与幅度i u =1mV ，然后用毫伏表测出空载（即L R 不接

入）时与有载（即L R 接入）时的输出电压o u 和o

u '，算出o R ，填入表4-14中。