单级共射放大电路

实验一 单级共射放大电路

一、实验目的

1．熟悉电子元器件和模拟电子实验箱。

2．掌握放大电路静态工作点的调试方法及其对放大电路性能的影响。 3．学习测量放大电路Q 点，A v ，r i ，r o 的方法，了解共射电路的特性。 4．理解放大电路的动态性能。

二、实验仪器

1．模拟电子实验箱 2．低频信号发生器 3．交流毫伏表 4．示波器 5．万用表

三、预习要求

1．复习三极管及单管放大电路的工作原理。 2．了解放大电路静态和动态测量方法。

四、实验概述

图1.1为电阻分压式工作点稳定单管共射放大电路。它的偏置电路采用R b 和R b2组成的分压电路，并在发射极中接有电阻R e ，以稳定放大器的静态工作点。当在放大器的输入端加入输入信号U i 后，在放大器的输出端便可得到一个与U i 相位相反，幅值被放大了的输出信号U o ，从而实现了电压放大。

注意：图1.1所示电路中，R 1、R 2为分压衰减电路，除R 1、R 2以外的电路为放大电路。

U o A U s

图1.1 工作点稳定的放大电路

之所以采取这种结构，是由于一般信号源在输出信号小到几毫伏时，会不可避免的受到电源纹波影响出现失真，而大信号时电源纹波几乎无影响，所以采取大信号加R 1、R 2衰减形式。

1．输入电阻的定义为电路的输入电压U i 与输入电流I i 之比，即r i =

i

i

I U r i 为从电路输入端看进去的交流等效电阻，r i 愈大，则电路从信号源取用电流I i 愈小，电路获得的U i 愈大。

2．输出电阻的定义为负载R L 开路，且信号源电压U s =0（但保留其内阻R s ），从输出端看进去的等效电阻。即输出端开路时，采用戴维南定理求得等效电源内阻。

即r o =

o

o

I U (U s =0，R L = ) r o 为从电路输出端看进去的交流等效电阻，r o 愈小，则电路接上负载后，输出电压下降愈少，即带负载能力愈强。

五、实验内容

1．静态测量与调整

按图1.1接线（不用接入由R 1、R 2组成的分压衰减电路），确认无误后接通电源，调整R p 使U e ＝2.2V ，测量电路的静态工作点的相关值（I b 、I c 、U ce ），在这里，为了测量的方便，我们只需测出三极管的三个脚对地的电压，也就是U e 、U b 、U c ，就可以相应推导出Q 点值。将测量值填入表1-1：

表1-1

2．动态研究

(1) 按图1.1所示电路接线（接入由R 1、R 2组成的分压衰减电路）。将信号发生器的输

出信号调到f=1KHz ，幅值为100mV ，接至放大电路的A 点，经过R 1、R 2衰减（100倍），U i 点得到1mV 的小信号，用示波器观察U i 和U O 端波形。

(2) 信号源频率不变，逐渐加大信号源幅度，在U o 为最大不失真时测量输出电压值，

并填表1-2。

表1-2 R L =∞

3(1) 输入电阻测量

在输入端串接一个5K1电阻如图1.2，测量U S 与U i ，即分别测量电阻R 左端和右端对地的电压。可通过下列公式计算出r i 。

图1.2 输入电阻测量

(2)输出电阻测量(见图1.3)

在输出端接入可调电阻作为负载，选择合适的R L 值使放大电路输出不失真(接示波器监视)，测量带负载时U L 和空载时的U O ，即可计算出r O 。 将上述测量及计算结果填入表1-3中。

L L

o

o R U U r ?-=)1(

图1.3 输出电阻测量

表1-3

六、实验报告

1.根据实验内容自己拟定实验步骤。

2.写明实验目的、任务、原理、步骤、数据、收获和体会。

R

U U U r i

s i

i ?-=

实验二射极跟随电路

一、实验目的

1．掌握射极跟随电路的特性及测量方法。

2．进一步学习放大电路各项参数的测量方法。

二、实验仪器

1．模拟电子实验箱

2．信号发生器

3．交流毫伏表

4．示波器

5．万用表

三、预习要求

1．复习射极跟随电路原理及特点。

2．根据图2.1元器件参数，估算静态工作点，并画出交直流负载线。

四、实验概述

射极跟随器的输出取自发射极，故称其为射极跟随器。原理图如图2.1所示，它是一个电压串联负反馈放大电路，它具有输入电阻高，输出电阻低，电压放大倍数接近于1，输出电压能够在较大范围内跟随输入电压作线性变化。另外，此电路从信号源索取电流小且带负载能力强，所以常用于多级放大电路的输入输出极，也常作为联接缓冲作用。

+12v

U s

U o

R L

图2.1 射极跟随电路

五、实验任务

1.按图

2.1电路接线。

2.测量放大电路输入电阻r i （采用换算法）

在输入端串入R S =5K1电阻，A 点加入f=1KHz ，U S =100mV 的正弦波信号，用示波器 观察输出波形，用交流毫伏表分别测A 、B 点对地电位U S 、U i 。

则 S i

S i

i R U U U r ?-=

将测量数据填入表2-1。

表2-1

3.测量输出电阻r o

在B 点加入f=1KHz ，U i =100mV 的正弦波信号，接上负载R L =2K2时，用示波器观察输

出波形，测空载时输出电压U O （R L =∞)，加负载时输出电压U L （R L =2K2）的值。

则 L L

O

o R U U r ?-=)1(

将所测数据填入表2-2中。

表2-2

六、实验报告

1.根据实验任务自拟定实验步骤。

2.写明实验目的、任务、原理、步骤、数据、收获和体会。

实验三 两级交流放大电路

一、实验目的

1.掌握如何合理设置静态工作点。

2.进一步学习放大电路静态工作点以及电压放大倍数的测试方法。

二、实验仪器

1.模拟电子实验箱

2.示波器

3.信号发生器

4.交流毫伏表

5.万用表

三、预习要求

1.复习教材关于多级放大电路内容及静态和动态参数的测量方法。

2.分析图

3.1两级交流放大电路；初步估计测试内容的变化范围。

四、实验概述

如图3.1所示是两级阻容耦合共射极放大电路，采用大电容作极间耦合。优点在于静态工作点互不影响，便于设计、分析、调试，但低频特性差，且大电容不利于集成化，因而多用于分立电路。

第一级和第二级之间通过电阻R c1来和电容C 2实现级间耦合，由于电容的隔直作用，所以，两级放大器的静态工作点是相互独立的，可以象单极放大器那样进行独立调整。

第一级输出U o1即是第二级输入U i2，第一级的放大倍数A 1＝U o1/U i ，第二级的放大倍数A 2＝U o /U i2 ＝U o /U o1，总放大倍数为A=U o /U i =U o1/U i ?U o /U i2=A 1?A 2此式只有在把第二级输入电阻作为第一级的负载时才有意义。

L o

A

图3.1 两级交流放大电路

五、实验内容

1.静态工作点的测量

(1)按图3.1接线，注意接线尽可能短。

(2)静态工作点设置：要求第二级在输出波形不失真的前提下幅值尽量大，第一级为增

加信噪比，工作点尽可能低。

(3)在A点接入f=1KHz，U S=100mV的正弦交流信号，调整工作点使输出信号不失真。

(4)去掉U S（即断开输入信号），分别测量两级放大电路的静态工作点，将结果填入表3-1。

注意：如发现有寄生振荡，可采用以下措施消除：

①重新布线，尽可能走短线。

②可在三极管b、e两极间加几p到几百p的电容。

2. 电压放大倍数的测量：接入U S，用交流毫伏表测量U i、U o1、U o，将结果填入表3-l 并计算。

表3-1

3.接入负载电阻R L=3K，按表3-1测量并计算，比较实验内容2，3的结果。

六、实验报告：

1.整理实验数据，分析实验结果。

2.分析测量值与理论值存在误差的原因。

3.写明实验目的、任务、原理、步骤、数据、收获和体会。

实验四 直流差动放大电路

一、实验目的

l.熟悉差动放大电路工作原理。

2.掌握差动放大电路的基本测试方法。

二、实验仪器

1.模拟电子实验箱

2.低频信号发生器

3.示波器

4.万用表

三、预习要求

1.计算图4.1的静态工作点(设r bc =3K ，β=100)及电压放大倍数。

2.在图4.1基础上画出单端输入和共模输入的电路。

四、实验概述

差动放大电路是构成多级直接耦合放大电路的基本单元电路，由典型的工作点稳定电路演变而来。为进一步减小零点漂移问题而使用了对称晶体管电路，以牺牲一个晶体管放大倍数为代价获取了低零漂的效果。它还具有良好的低频特性，可以放大变化缓慢的信号，由于不存在电容，可以不失真的放大各类非正弦信号如方波、三角波等等。差动放大电路有四种接法：双端输入单端输出、双端输入双端输出、单端输入双端输出、单端输入单端输出。

由于差动电路分析一般基于理想化（不考虑元件参数不对称），因而很难作出完全分析。为了进一步抑制零漂，提高共模抑制比，实验所用电路使用V 3组成的恒流源电路来代替一般电路中的R e ,它的等效电阻极大，从而在低电压下实现了很高的零漂抑制和共模抑制比。为了达到参数对称，因而提供了R P1来进行调节，称之为调零电位器。实际分析时，如认为恒流源内阻无穷大，那么共模放大倍数A C =0。分析其双端输入双端输出差模交流等效电路，分析时认为参数完全对称。

同理分析双端输入单端输出有：c o be L c d R r R

r R R A =++-

=,)1(21/ββ 单端输入时：其A d 、r o 由输出端是单端或是双端决定，与输入端无关。其输出必须考虑共模放大倍数：2

i

c i

d O u A u A U ??

+?= 无论何种输入输出方式，输入电阻不变：))1((2/

/R r r be i β++=

五、实验内容及步骤

按如图4.1所示实验电路连接电路。

U

图4.1 差动放大原理图

1.测量静态工作点， (1)调零

将输入端短路并接地，接通直流电源，调节电位器R Pl 使双端输出电压U o =0。 (2)测量静态工作点

测量V 1、V 2、V 3各极对地电压填入表6-1中。

表4-1

2.测量差模电压放大倍数。

在输入端加入直流电压信号U i1=+0.1V ，U i2=－0.1V ，按表4-2要求测量并记录，由测量数据算出单端和双端输出的电压放大倍数。注意：先将DC 信号源OUT l 和OUT 2分别接入U i1,和U i2端，然后调节DC 信号源，使其输出为+0.1V 和-0.1V 。 3.测量共模电压放大倍数。

将输入端U i1、U i2短接，接到DC 信号源的输入端，信号源另一端接地，然后调节DC 信号源，使其输出为+0.1V 。按表4-2要求测量并记录，由测量数据算出单端和双端输出的电压放大倍数。进一步算出共模抑制比CMRR=

c

d

A A 。 表4-2

4.在实验板上组成单端输入的差放电路进行下列实验。

(1)在图4.1中将U i2接地，组成单端输入差动放大器，从U i1端输入直流信号U=±0.1V，测量单端及双端输出，填表4-3记录电压值。计算单端输入时的单端及双端输出的电压放大倍数。并与双端输入时的单端及双端差模电压放大倍数进行比较。

表4-3

(2)从U i1端加入正弦交流信号U i=0.05V，f=1000Hz分别测量、记录单端及双端输出电

压，填入表4-3计算单端及双端的差模放大倍数。

(注意：输入交流信号时，用示波器监视U o1、U o2波形，若有失真现象时，可减小输入电压值，使U o1、U o2都不失真为止)

六、实验报告

1.根据实测数据计算图4.1电路的静态工作点，与预习计算结果相比较。

2.整理实验数据，计算各种接法的A d，并与理论计算值相比较。

3.计算实验步骤3中A C和CMRR值。

4.总结差放电路的性能和特点。

5.写明实验目的、任务、原理、步骤、数据、收获和体会。

实验五 比例求和运算电路

一、实验目的

1.掌握用集成运算放大电路组成比例、求和电路的特点及性能。

2.学会下述电路的测试和分析方法。

二、实验仪器

1.模拟电子实验箱

2.低频信号发生器

3.万用表

三、预习要求

1.复习集成运算放大电路的基本概念。

2.计算表5-1、表5-2、表5-3、表5-4中的理论值。

四、实验概述

集成运算放大器是一种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性或非线性元器件组成输入和负反馈电路时，可以灵活地实现各种特定的函数关系。在线性应用方面，可组成比例、加法、减法、积分、微分、对数等模拟运算电路。

集成运放的输出端与自身的反向输入端通过电路联接，组成负反馈电路。由于运放的电压增益大约在100000以上，所以处于深度负反馈状态，这种情况下运放主要工作于线性放大区，因而有“虚断”、“虚短”-+-+≈≈=U U i i ,0。

五、实验内容

1.反相比例放大器

按图5.1所示电路连接电路，按表5-1内容实验并测量记录。

R F

10K

U i

U o

图5.1 反相比例放大电路

表5-1

2.同相比例放大电路

按图5.2所示电路接线，按表5-2实验测量并记录。

R F

10K

U i

U o

图5.2 同相比例放大电路

表5-2

3.反相求和放大电路。

按图5.3所示电路连接电路。按表5-3内容进行实验测量，并与预习计算比较。

U i2

U o

U i1

图5.3 反相求和放大电路

表5-3

4.双端输入求和放大电路

按图5.4所示接线,按表5-4要求实验并测量记录。

U i2U o

U i1

图5.4 双端输入求和电路

表5-4

六、实验报告

1.总结本实验中4种运算电路的特点及性能。

2.分析理论计算与实验结果误差的原因。

3.写明实验目的、原理、步骤、数据、收获及体会。

实验六积分与微分电路

一、实验目的

1.学会用运算放大器组成积分微分电路。

2.掌握积分微分电路的特点及性能。

二、实验仪器

l.模拟电子实验箱

2.低频信号发生器

3.示波器

4.交流毫伏表

三、预习要求

1.分析图6.1电路，若输入正弦波，U o与U i相位差是多少？当输入信号为100Hz有效值

为2V时，U o=？

2.分析图6.2电路，若输入方波，U o与U i相位差多少？当输入信号为160Hz幅值为1V

时，输出U o=？

3.拟定实验步骤、做好记录表格。

四、实验概述

积分和微分运算电路应用很广，除了微积分运算外，还可用于延时、波形变换、波形发生、模数转换以及移相等。由于积分与微分互为逆运算，两者的应用也类似。

五、实验内容

1.积分电路：

实验电路如图6.1所示

U

10K

U o

C

图6.1 积分电路

(1)按图6.1中连接电路，U i分别输入f=200Hz，幅值为200mV的方波信号，观察和比

较U i与U o的幅值大小及相位关系，并记录波形。

(2)改变信号频率(100Hz ～400Hz)，再次观察U i 与U O 的相位、幅值及波形的变化。 2.微分电路

实验电路如图6.2所示。

U 10K

R F

U o

图6.2 微分电路

按图6.2连接电路，输入方波信号，f=200Hz ，U=200mV ，为了在输出端得到清晰稳定的 波形我们在微分电容左端接入400Ω左右的电阻（通过调节510Ω电位器得到），用示波 器观察U o 波形并记录；将方波频率变为f=400Hz ，再次观察U o 的输出情况。 3.积分—微分电路，实验电路如图6.3所示

U i

U o

C 1

图6.3 积分-微分电路

(1) 按图6.3连接电路，在U i 输入f=200Hz ，U=6V 的方波信号，用示波器观察U 1和

U O 的波形并记录。

(2) 将f 改为500Hz ，重复上述实验。

六、实验报告

1.整理实验中的数据及波形，总结积分，微分电路特点。

2.写明实验目的、任务、原理、步骤、数据、收获及体会。

实验七 负反馈放大电路

一、实验目的

1.研究负反馈对放大电路性能的影响。

2.掌握负反馈放大电路性能的测试方法。

二、实验仪器

1.模拟电子实验箱

2.示波器

3.低频信号发生器

4.交流毫伏表

5.万用表

三、预习要求

1.认真阅读实验内容要求，估计待测量内容的变化趋势。

2.设图7.1电路晶体管β值为40，计算该放大电路开环和闭环电压放大倍数。

四、实验概述

一个放大电路引入负反馈之后，能改善放大器的一系列性能，负反馈使放大器的放大倍数下降，但却提高了放大倍数的稳定性，能扩展频带，改善频带特性，减小非线性失真；负反馈还能改变放大器的输入电阻和输出电阻。因此，在实际应用的各种电子电路中，几乎没有不引进这种或那种负反馈的。

Uo

图7.1 负反馈放大电路

图7.1为电压串联负反馈，与两级分压偏置电路相比，增加了R4，R4引入电压交直流

负反馈，从而加大了输入电阻，减小了放大倍数。此外R4与R F、C F形成了负反馈回路。负

反馈会减小放大倍数，会稳定放大倍数，会改变输入输出电阻，展宽频带，减小非线性失真。而电压串联负反馈会增大输入电阻，减小输出电阻。

五、实验内容

1.按图7.1连接实验电路，用万用表分别测量第一级、第二级的静态工作点，记入表7-1。

表7-1

2.负反馈放大电路开环和闭环放大倍数的测试

(1)开环电路

①按图接线，R F先不接入。

②输入端接入U i=lmV，f=lKHz的正弦波，调整接线和参数使输出不失真且无振荡。

③按表7-2要求进行测量并填表。

④根据实测值计算开环放大倍数和输出电阻r0。

(2)闭环电路

①接通R F和C F，按(1)的要求调整电路。

②按表7-2要求测量并填表，计算A vf。

1。

③根据实测结果，验证A vf≈

F

表7-2

3．测开环输入、输出电阻

为了方便测量放大器的输入电阻，在输入点U i端接入电阻R S＝5.1K。测开环输入、输出电阻，先断开R F支路，在A端接入U i=lmV，f=lKHz的正弦波，在输出波形不失真的情况下，用交流毫伏表分别测量A、B两点对地的电压U s和U i，这时可求得输入电阻r i = U i /(U s-U i).R S。测开环输出电阻时，首先保持R F支路断开不变，接入负载电阻R L=1.5k，在输出信号不失真情况下，用交流毫伏表测出输出电压U L，然后断开R L，再测输出电压U o，则输出电阻为r o =(U o/U L-1).R L。测量数据填入表7-3。

4．测闭环输入、输出电阻

接入R F支路，用上述方法再测一次输入电阻r if和输出电阻r of，将测量结果填入表7-3

中。

表7-3

六、实验报告：

1.根据实验内容总结负反馈对放大电路的影响。

2.写明实验目的、任务、原理、步骤、数据、收获和体会。

实验八 RC 正弦波振荡电路

一、实验目的

1.进一步理解RC 正弦波振荡电路的组成、原理以及振荡条件。

2.掌握调试振荡电路的方法，并学习测量振荡频率。

二、实验仪器

1.模拟电子实验箱

2.信号发生器

3.示波器

4.万用表

三、预习要求

1.复习RC 串并联振荡电路的结构与工作原理。

2.计算图8.1电路的振荡频率。

3.复习用李沙育图形测频的方法。

四、实验概述

从结构上看，正弦波振荡器是没有输入信号的。带选频网络的正反馈放大器，若用R 、C 元件组成选频网络，就称为RC 振荡器，一般用来产生1Hz ～1MHz 的低频信号。

RC 串并联网络（文氏桥）振荡器的电路型式如图8.1所示。

振荡频率:RC

21f O π

起振条件:|A |＞3 该电路特点：可方便地连续改变振荡频率，便于加负反馈稳幅，容易得到良好的振荡波形。

图8.1 RC 串并联网络振荡器原理图

五、实验内容

1.先调R P2≈300Ω，再按图8.2连接电路，RC 选频网络先不接入(A 、B 处先断开)，测

量放大器静态工作点及电压放大倍数。将测量结果填入自拟的实验表格中。 2.调R P1使V C1≈6V 。

3.接入RC选频网络用示波器观察输出波形。若不起振调节R P2使电路振荡且不失真。

图8.2 RC正弦波振荡电路

4.用李沙育图形法测量振荡频率并与预习值比较。

5.改变R=100K，观察振荡频率变化情况并测量频率。

6.改变C=0.01u，观察振荡频率变化情况。

六、实验报告

1.自己设计表格，整理实验测量数据和波形。

2.由给定电路参数计算振荡频率，并与实测值比较，分析误差产生的原因。

3.总结RC振荡电路的特点。

4.写明实验目的、任务、原理、步骤、数据、收获和体会。