模拟电子技术实验综合共19页

实验1 单级晶体管放大电路一、实验目的1．掌握放大电路静态工作点的调整和测试方法。

2．了解静态工作点对电压放大倍数的影响。

3．了解静态工作点对输出波形的影响。

4．学习测量放大电路的交流电压放大倍数、输入电阻、输出电阻以及最大不失真输出电压的测试方法。

5．熟悉常用电子仪器、仪表及模拟电子技术实验设备的使用。

二、实验原理电压放大电路的基本任务是在输入端接入交流信号u i后，在其输出端便可以得到一个与之相位相反、不失真的交流放大输出信号u0 ,且有足够的电压放大倍数。

图1-1为电阻分压式稳定静态工作点的共射极单管放大电路，其基极偏置电路由R B1和R B2分压电路构成。

如果静态工作点选择得过高或过低，或者输入信号过大，都会使输出波形失真。

为获得合适的静态工作点，一般采用调节上偏置电阻R P的方法，在发射极接有电阻R e，以稳定静态工作点Q。

图1-1 分压式偏置共发射极放大电路图1-1的电路是交流放大电路中最常用的一种基本单元电路。

根据此电路学习放大电路的主要性能指标的测量方法。

1. 输入电阻r i放大器的输入电阻是从放大器的输入端看进去的等效电阻，加上信号源之后，它就是信号源的负载电阻，用r i表示。

由此可知r i=U i / i i=R S U i / (U S －U i )其中：U S—信号源电压的有效值，R S—信号源内阻；U i—放大电路输入电压的有效值。

r i的大小直接关系到信号源的工作情况。

2．输出电阻r o放大器的输出电阻是从放大器的输出端回向放大器看进去的等效电阻，用r o 表示，测出U oC、U oL后r o由下式计算：r o=R L(U o1－U o2) /U o2其中：U oC——放大电路开路时输出电压的有效值；U oL——放大电路接负载R L时输出电压的有效值。

3．电压放大倍数A u放大器的电压放大倍数是在输出波形不失真的情况下输出电压与输入电压有效值（或最大值）的比值A u，即A u=U o /U i三、实验仪器设备及元器件1．直流稳压电源2．函数信号发生器3．数字式双踪示波器4．数字万用表5．交流毫伏表6．模拟电子实验箱、单级晶体管放大电路专用实验板7．晶体三极管、电位器、电阻器、电容器等电子元件四、预习要求1．理解分压式偏置放大电路的工作原理及电路中各元件的作用。

2．估算实验电路的性能指标：假设晶体管S9018的β＝100，R B1＝15kΩ，R B2＝20k Ω，R C ＝3.3k Ω，R L ＝5.1k Ω，U CC ＝+12V ，估算放大电路的静态工作点Q ，电压放大倍数A u ，输入电阻r i 和输出电阻r o 。

3．了解饱和失真、截止失真或因信号过大引起的失真波形。

4．掌握有关输入电阻及输出电阻的测试方法。

5．极性电容接反极性会有什么后果？怎样避免极性接反？ 五、实验内容及过程按实验原理图接好电路。

以稳压电源负端为接地参考点，按照图1-2所示各仪器与实验电路的连接方式接入U CC =+12V 的直流电压，其他仪器根据需要接入相应端。

1．静态工作点的调试与测量 输入端不输入交流信号，即u i = 0，接通直流稳压电源U CC =12V, 调节上偏置电阻R B2 (通过调节R P ) 使V C ≈7V ，以保证Q 点在负载线的中间位置，测量相应的V B 、V E 并填入表1-1。

表1-1 静态工作点（V C ≈ 7V ）的调试与测量2． 输入电阻r i 、输出电阻r o 的确定在放大电路图1-1的输入端接入频率为1kHz 的正弦交流信号u S ，并串入R S＝1k Ω的电阻，在输出电压u o 不失真的情况下，用交流毫伏表测出u S 和u i 的有效图1-2 实验仪器与放大电路的值，算出输入电阻r i并填入表1-2中。

保持u S不变，在输出电压u o不失真的情况下，断开R L，测量放大器空载时的输出电压U OC ；接入负载电阻R L＝5.1kΩ，测量此时放大器带负载时的输出电压U OL ，算出输出电阻r o并填入表1-2中。

表1-2 输入/输出电阻的测量3. 测量输出电压，并计算电压放大倍数在放大电路输入端接入频率为1kHz正弦交流信号u S，调节函数信号发生器输出旋钮使输入电压有效值U i= 5mV，同时用示波器观察输出电压u o的波形，在输出波形不失真的情况下，按表1-3给定条件测量U i和U O，计算A u=U o /U i并记入表1-3中。

表1-3 电压放大倍数的测量4. 静态工作点Q变化对输出波形的的影响在给定条件下，用示波器观察输出波形，并记入表1-5中。

表1-5 静态工作点Q变化对输出波形的的影响*5. 放大器幅频特性的测定放大器的幅频特性就是测绘电压放大倍数随输入信号频率的变化曲线（A u –f曲线）。

测量频率特性的专用仪器是扫频仪，其测量精度高，速度快，能直接显示幅频特性曲线，还可直接读出曲线上任意点对应的频率。

本实验使用逐点测量法，在保持输入电压值不变的情况下，每改变一次输入信号的频率，测量一次输出电压U o ，算出电压放大倍数，将数据记录入表1-7中，最后逐点绘出A u–f 曲线，通过该曲线可读取高、低截止频率f H、f L及通频带。

表1-7 幅频特性测量（R L＝5.1kΩ）六、实验注意事项1．为使放大电路正常工作，不要忘记接入工作直流电源。

2．函数信号发生器、示波器应与实验电路共地。

3．放大电路的输入电压U i和输出电压U o 不属于同数量级，测量时要特别注意转换仪表量程，以避免损坏。

4．本实验内容较多，打*号内容根据学时安排选做。

七、实验总结及思考题1．画出实验电路原理图，列表整理测试结果，并把实测的静态工作点、电压放大倍数、输入电阻、输出电阻值与它们的理论计算值（取一组相关数据）进行比较，分析产生误差的原因。

、集电极电阻R C、负载电阻R L值及静态工作点对电压放2．总结旁路电容CE大倍数、输入电阻、输出电阻的影响。

3．讨论静态工作点变化对输出波形的影响。

4．改变放大电路的静态工作点是否会影响放大电路的输入电阻？改变负载R L是否会影响放大电路的输出电阻？5．放大电路的测试中，输入信号频率一般选择1kHz，为何不选择100kHz 或更高的频率？6．分析讨论在调试过程中出现的问题。

7．写出完整、规范的实验报告。

实验2 两级放大电路的设计1. 设计任务：用分立元器件设计一个阻容耦合两级放大电路，在电源电压为12V，输入信号：2mV≤V i≤5mV，信号源内阻：R s=100Ω，R L=5.1kΩ的条件下，满足以下指标要求：（1）A V>250；（2）R i>10kΩ；（3）BW=50Hz~80kHz；（4）D<5%；2. 实验目的：（1）掌握两级放大电路的设计方法和调试技术；（2）熟悉元器件、仪器设备的使用；（3）培养分析和解决电路实际问题的能力。

3. 实验的仪器设备：（1）函数信号发生器1台；（2）直流稳压电源1台；（3）双踪示波器1台；（4）交流毫伏表1台；（5）数字万用表1台；（6）常见电阻、电容及晶体管等元件；4. 设计提示：（1）两级放大电路的放大倍数不高，为了稳定工作点，可采用两级分压式偏置的共发射极放大电路。

（2）为了满足输入电阻和失真度的要求，两级放大电路的发射极须引入交流串联负反馈。

（3）通频带的要求不高，一般容易达到，可通过改变电容的容量实现。

（4）通频带的上限频率为80kHz，可选用一般的小功率管，现选用2N2222A，取β=296.5。

5. 实验原理：（1）放大电路的级数当电压放大倍数用一级电路不能满足要求时，就要采用多级放大电路。

电路的级数主要根据对电路的电压增益（放大倍数）的要求和分配给每级放大电路的放大倍数来确定，通常分配给前级放大电路的电压增益低一些，后级放大电路电压增益高一些为宜，并要留有15%～20%的裕量，总的放大倍数为各级放大倍数的乘积。

（2）级间耦合方式阻容耦合有隔直作用，使各级的静态工作点互相独立，调试非常方便，只要按照单级电路的实验分析方法，一级一级地调试就可以了，在晶体管小信号放大电路中，阻容耦合得到了广泛的应用。

它具有频率响应好、各级工作点互不影响等优点，但是各级之间不易实现阻抗匹配，能量损耗也较大。

（3）放大电路的组态放大电路的组态选择主要考虑电路的输入电阻、输出电阻、电压增益及噪声系数等因素。

共射电路既有电流放大、又有电压放大，且可减小噪声系数，因此在小信号放大电路中，较多采用。

（4）各级静态工作点各级静态工作点（I CQ、V CEQ）的设定，一般根据电路的动态范围、噪声大小和输入电阻等要求综合考虑，这些方面当然不能全面兼顾，在实际设计中多数考虑放大电路各级所处的位置和所起的作用，来设定其静态工作点。

多级放大电路各级静态工作点的设定与单级放大电路基本相同，一般取前一级工作电流I CQ小于后级，为了提高输入电阻，同时减少噪声，第一级工作电流不宜过大。

（5）两级放大电路的输入、输出电阻输入电阻由第一级放大电路确定，输出电阻取决于末级放大电路。

（6）放大电路的通频带阻容耦合放大电路，由于耦合电容C1、C2、C3和射极旁路电容C e的存在，以及杂散电容和晶体管结电容等的影响，使电路对不同频率的信号具有不同的放大能力，导致电压放大倍数A V随信号频率而改变。

放大电路通频带的下限截止频率，可通过改变耦合电容和射极旁路电容的容量实现。

一般情况下，电容取值可以凭经验确定，对于音频小信号放大电路，输入、输出耦合电容通常取5~10uF，射极旁路电容通常取50~200uF，最后通过实验调整确定。

当信号频率不是很高时，为了减小放大电路的高频噪声和高频干扰，可以适当降低放大电路的上限截止频率，通常用一个小电容C0与负载并联，C0可按下式估算：式中的f H为放大电路的上限截止频率，小电容C0的容量可通过实验调整确定。

（7）两级阻容耦合放大电路，参考电路如图2-1所示。

6. 预习要求：（1）掌握多级放大电路静态工作点的调试方法和电压放大倍数、输入电阻、输出电阻的测试方法。

（2）根据所学的知识设计两级放大电路，并标明电路各元件的参数。

7. 实验内容：（1）静态工作点的测量在图2-1所示的电路中，调节W1R 、W2R ，令c1U =7V ，c2U =6V ，分别测量第一级、第二级的B U 、E U ，将结果记入表2-1中，并计算BE U 、CE U 和C I 的值。

表2-1 静态工作点的测量测量值计算值项目 B U （V ） E U （V ） C U （V ） BE U （V ） CE U （V ） C I （mA ）图2-1 两级阻容耦合放大电（2）测量两级放大电路的放大倍数调节函数信号发生器，使其输出有效值为5mV 、频率为1000Hz 的正弦波信号，接到图6-1电路的信号输入端，接入负载5.1ΩK ,测量各级信号的电压值，并计算出各级信号的电压放大倍数，记录于表2-2中。