放大器的测量方法
仪表放大器参数特性分析及测试方法研究
第30卷 第12期2023年12月仪器仪表用户INSTRUMENTATIONVol.302023 No.12仪表放大器参数特性分析与测试方法研究何忠名，赵彦飞，李明明，于 望，刘江城（中国运载火箭技术研究院，北京 100076）摘 要：仪表放大器在各个测量系统中均有着十分广泛的应用，对其进行测试和筛选能够有效地剔除其中的不合格品和早期失效产品，防止给系统造成进一步损失。
目前仪表放大器暂无相应的测试标准，通常将其作为运算放大器接入运放环中进行测试，导致部分电性能参数难以测试和筛选。
本文通过对仪表放大器的结构原理和参数特性进行分析研究后，提出了一种基于ATE 与外接高精度数字多用表联合测试的方法。
实验结果表明，该方法能够实现仪表放大器较为全面且高精度的测试，在元器件质量与可靠性保证方面具有良好的应用价值。
关键词：仪表放大器；参数特性；ATE ；集成电路测试中图分类号：TN98 文献标志码：AAnalysis of Instrument Amplifier Parameter Characteristics andResearch on Testing MethodsHe Zhongming ，Zhao Yanfei ，Li Mingming ，Yu Wang ，Liu Jiangcheng （China Academy of Launch V ehicle T echnology, Beijing, 100076, China ）Abstract：Instrumentation amplifiers are widely used in various measurement systems. T esting and screening them can effectively eliminate unqualified products and early failure products to prevent further losses to the system. At present, there is no correspond-ing test standard for instrumentation amplifiers. It is usually regarded as an operational amplifier connected to an operational ampli-fier loop for testing, making it difficult to test and screen some electrical performance parameters. After analyzing and studying the structural principles and parameter characteristics of instrumentation amplifiers, this paper proposes a joint testing method based on ATE and an external high-precision digital multimeter. Experimental results show that this method can achieve more comprehensive and high-precision testing of instrumentation amplifiers, and has good application value in ensuring the quality and reliability of electronic components.Key words：instrument amplifier ；parameter characteristics ；ATE ；integrated circuit testing收稿日期：2023-09-28作者简介：何忠名（1994-），男，湖北随州人，硕士，工程师，研究方向：大规模集成电路测试与微电子可靠性。
调谐放大器
实验报告课程名称高频电子线路实验名称调谐放大器实验类型验证 __________ （验证、综合、设计、创新）学院名称电子与信息工程学院专业电子信息工程年级班级 _____________________ 开出学期2014-2015上期学生姓名____________________ 学号________________指导教师____________________ 成绩________________2014 年_______ 月_____ 日实验调谐放大器一、实验目的1、熟悉频率特性测试仪和高频实验箱。
2、熟悉谐振放大器的组成及电路的特性。
3、掌握放大器动态范围、放大能力的测量方法，了解静态工作点对它们的影响。
4、掌握选频能力（谐振曲线）的测量方法，了解回路损耗对放大器通频带及增益的影响。
二、实验仪器1、频率特性测试仪2、高频信号发生器3、高频毫伏表4、万用表5、实验板1三、预习要求1、复习谐振回路的工作原理。
2、了解谐振放大器的电压放大倍数、动态范围、通频带及选择性相互之间关系。
3、实验电路中，若电感量L=g H,回路总电容C=220pF（分布电容包括在内），计算回路中心频率f0。
四、实验内容1、用万用表测量晶体管各点（对地）电压，并计算放大器静态工作点。
2、用信号发生器和高频毫伏表观察静态工作点对单调谐放大器的动态范围及放大增益的影响。
3、用频率特性测试仪测量幅频特性曲线（谐振曲线），观察集电极负载对幅频特性曲线的影响。
4、采用逐点法测量幅频特性曲线（谐振曲线）五、基本原理及实验电路图1-1单调谐放大器原理图1、基本原理及实验电路小信号调谐放大器是各种电子设备、发射和接收机中广泛应用的一种电压放大器。
小信号调谐放大器的类型很多，按调谐回路区分：有单调谐回路、双调谐回路和参差调谐回路放大器。
按晶体管连接方法区分：有共基极、共发射极和共集电极放大器。
本次实验的对象是单调谐共射放大器和双调谐共射放大器。
实验二 集成选频放大器
实验二集成选频放大器一、实验目的1.熟悉集成放大器的内部工作原理2.熟悉陶瓷滤波器的选频特性3.掌握自动增益控制电路（AGC）的基本工作原理二、实验内容1.测量集成选频放大器的增益。
2.测量集成选频放大器的通频带。
3.测量集成选频放大器的选择性。
三、集成选频放大器基本原理1.集成选频放大器的原理图见下图R7 2.7R62.7TH31TP1图2-1 集成选频放大器电路原理图由上图可知，本实验中涉及到的集成选频放大器是带AGC（自动增益控制）功能的选频放大器，放大IC用的是Motorola公司的MC1350。
2.MC1350放大器的工作原理图2-2为MC1350单片集成放大器的电原理图。
这个电路是双端输入、双端输出的全差动式电路，其主要用于中频和视频放大。
图2-2 MC1350内部电路图输入级为共射-共基差分对，Q1和Q2组成共射差分对，Q3和Q6组成共基差分对。
除了Q3和Q6的射极等效输入阻抗为Q1、Q2的集电极负载外，还有Q4、Q5的射极输入阻抗分别与Q3、Q6的射极输入阻抗并联，起着分流的作用。
各个等效微变输入阻抗分别与该器件的偏流成反比。
增益控制电压（直流电压）控制Q4、Q5的基极，以改变Q4、Q5分别和Q3、Q6的工作点电流的相对大小，当增益控制电压增大时，Q4、Q5的工作点电流增大，射极等效输入阻抗下降，分流作用增大，放大器的增益减小。
四、实验步骤1.根据电路原理图熟悉实验板电路，并在电路板上找出与原理图相对应的的各测试点及可调器件（具体指出）。
2. 按下面框图（图2-3）所示搭建好测试电路。
图2-3 集成选频放大器测试连接框图3. 打开集成选频放大器的电源开关4. 测量电压增益A v0将4.5M 左右的高频小信号从J2输入（V p-p ≈200mV ），调节W1使J3输出幅度最大，用示波器分别观测输入和输出信号的幅度大小，则A v0即为输出信号与输入信号幅度之比。
5. 测量放大器通频带对放大器通频带的测量有两种方式：其一是用频率特性测试仪（即扫频仪）直接测量。
电子技术实验报告—实验4单级放大电路
电子技术实验报告实验名称：单级放大电路系别：班号：实验者：学号：实验日期：实验报告完成日期：目录一、实验目的 (3)二、实验仪器 (3)三、实验原理 (3)（一）单级低频放大器的模型和性能 (3)（二）放大器参数及其测量方法 (4)四、实验容 (5)1、搭接实验电路 (5)2、静态工作点的测量和调试 (6)3、基本放大器的电压放大倍数、输入电阻、输出电阻的测量 (6)4、放大器上限、下限频率的测量 (7)5、电流串联负反馈放大器参数测量 (8)五、思考题 (8)六、实验总结 (8)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.多功能电路实验箱 1台6.交流毫伏表 1台三、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科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。
负反馈是改变房卡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。
集成运放同相放大器的带宽测量(设计与仿真)实验报告
集成运放同相放大器的带宽测量（设计与仿真）实验报告一、实验目的1、熟悉放大器幅频特性的测量方法。
2、掌握集成运算放大器的带宽与电压放大倍数的关系。
3、了解掌握Proteus 软件的基本操作与应用。
二、实验线路及原理1、实验原理 （1）同相放大器同相放大器又称同相比例运算放大器，其基本形式如图所示。
输入信号U i 经R 2加至集成运放的同相端。
R f 为反馈电阻，输出电压经R f 及R 1组成的分压电路，取R 1上的分压作为反馈信号加至运放的反相输入端，形成了深度的电压串联负反馈。
R 2为平衡电阻，其值为R 2=R 1//R f 。
电压放大倍数为RR UU Afiuf101+==。
输出电压与输入电压相位相同，大小成比例关系。
比例系数（即电压放大倍数）等于1+R f /R 1,与运放本身的参数无关。
图 同相放大器 图 某放大电路的幅频特性（2）基本概念 1）带宽运放的带宽是表示运放能够处理交流小信号的能力。
运放的带宽简单来说就是用来衡量一个放大器能处理的信号的频率范围，带宽越高，能处理的信号频率越高，高频特性就越好，否则信号就容易失真。
图所示为某放大电路的幅频响应，中间一段是平坦的，即增益保持不变，称为中频区（也称通带区）。
在f L 和f H 两点增益分别下降3dB ，而在低于f L 和高于f H 的两个区域，增益随频率远离这两点而下降。
在输入信号幅值保持不变的条件下，增益下降3dB 的频率点，其输出功率约等于中频区输出功率的一半，通常称为半功率点。
一般把幅频响应的高、低两个半功率点间的频率定义为放大电路的带宽或通频带，即BW=f H -f L 。
式中f H 是频率响应的高端半功率点，也称为上限频率，而f L 则称为下限频率。
通常有f L <<f H ，故有BW≈f H 。
2）单位增益带宽运放的闭环增益为1倍条件下，将一个频率可变恒幅正弦小信号输入到运放的输入端，随着输入信号频率不断变大，输出信号增益将不断减小，当从运放的输出端测得闭环电压增益下降3db （或是相当于运放输入信号的）时，所对应的信号频率乘以闭环放大倍数1所得的增益带宽积。
《模拟电子线路实验》实验二 晶体管共射极单管放大器
模拟电子线路实验实验二晶体管共射极单管放大器【实验名称】晶体管共射极单管放大器【实验目的】1.学习单管放大器静态工作点的测量方法。
2.学习单管放大电路交流放大倍数的测量方法。
3.了解放大电路的静态工作点对动态特性的影响。
4.熟悉常用电子仪器及电子技术实验台的使用。
【预习要点】1.复习课件中有关单管放大电路工作点稳定问题的内容。
2.放大电路输出信号波形在哪些情况下可能产生失真？应如何消除失真？【实验仪器设备】【实验原理】实验电路图如图2-1所示。
温度的变化会导致三极管的性能发生变化，致使放大器的工作点发生变化，R和射极电阻影响放大器的正常工作。
图2-1所示电路中通过增加下偏置电阻B2R来改善直流工作点的稳定性，其工作原理如下：E图2-1 分压偏置共射极放大电路①利用B1R 和B2R 的分压作用固定基极电压V B 。
当B1R 、B2R 选择适当，满足I B1>> I B 时，有B2B CC B1B2R V V R R =+式中B1R 、B2R 和CC V 都是固定的，不随温度变化，所以基极电位V B 基本上为一定值。
②通过E R 的负反馈作用，限制C I 的改变，使工作点保持稳定。
具体稳定过程如下：CT ︒I电容C 1、C 2有隔直通交的作用，C 1滤除输入信号的直流成份，C 2滤除输出信号的直流成份。
射极电容C E 在静态时稳定工作点；动态时短路R E ，增大放大倍数。
当流过偏置电阻B1R (b1R 和电位器W R 的阻值和)的电流I B1远大于晶体管的基极电流B I (一般5～10倍)，基极电压V B 远大于V BE 时，它的静态工作点可用下式估算B1B CC B1B2R V V R R =+B BEC E E=V V I I R ≈－ CE CC C C E =(+)V V I R R －当放大器的输入端加交流输入信号i v 后，基极回路便有交流输入b i 产生，经过放大在集电极回路产生β倍的c i ，同时在负载输出o c L 'v i R =，从而实现了电压放大。
放大器静态工作点的测量方法及误差分析
放大器静态工作点的测量方法及误差分析刘兆祥【摘要】放大器静态工作点的测量结果与测量方法直接相关,本文对放大器静态工作点的测量方法及误差进行了分析.【期刊名称】《通化师范学院学报》【年(卷),期】2004(025)008【总页数】3页(P25-27)【关键词】放大器;静态工作点【作者】刘兆祥【作者单位】通化师范学院物理系,吉林,通化,134002【正文语种】中文【中图分类】O4-341 引言放大器参数的测试可以分为静态和动态两种，静态测试是指静态工作点的测量，动态测试是指电压放大倍数、输入电阻、输出电阻以及其他性能指标的测量.而动态参数几乎都与静态工作点有关，因此准确地测量放大器的静态工作点是动态测量的基础，本文就放大器静态工作点的测量方法进行讨论.2 放大器静态工作点的测量静态工作点是指放大器输入信号为零时晶体管的各极电压和电流.2.1 实验电路为单极共射放大电路，如下图所示2.2 实验仪器与器材：WL—G型模拟电子技术实验箱 MF—50型万用表2.3 实验准备(1)用MF—50型万用表测得三极管的放大倍数β=180(2)用MF—50型万用表测得Rc=4.96kΩ(3)用MF—50型万用表测量+12V电源，接通电源，Rw调到电阻最大位置.(4)调整RW，用MF—50型万用表测量使UE=2.7V(5)测量电阻Rb1的大小：采用的方法是将一个100kΩ的标准电阻并联到电阻Rb1的两端，此时用MF—50型万用表测得并联后电阻的大小r=92.8kΩ,由r=Rb1//100kΩ=92.8kΩ，计算得Rb1=1287kΩ2.4 实验原理如图所示放大器为单极放大电路，其静态工作点由RW决定，因此调节RW可改变放大器的静态工作点，并由此计算出IB、IC的静态参数：IC≈βIBIE≈IC2.5 实验内容(1)调试静态工作点选取放大器静态工作点的原则，总的要求是信号工作在三极管输出特性的线性工作区，失真要小，噪声要低，耗电要少.因此对输入μV和mV级的中低频小信号的前置放大器，工作点Ic常取0.1—0.5mA，以减少噪声.对后极放大器，Ic可选0.5—5mA范围或根据外接交流负载时能获得最大不失真输出进行测试.而对于已定型线路，则可根据已给定工作点调试.本实验要求按指定工作点进行调试，既在测定UE=2.7V情况下，对放大器静态工作点进行测量.(2)静态工作点的测量本实验将采用两种方法对放大器的静态工作点进行测量，并对所得结论进行分析.首先采用的测量方法是用MF—50型万用表直接测量UR、UC和UE.将万用表并联到电路中测得UB=1.95V，UC=7.1V，UE=2.7V由测量数据可得出UB<UE，即UBE<0，由晶体管处于放大条件为UBE>0.6V(对NPN型管，硅管UBE=0.5—0.7V，锗管UBE=0.1—0.3V，对PNP型管，UBE均为负值)可以得出此种测量方法存在在很大的误差.3 误差分析3.1 真实值如图所示，UB的真实值为(其中rbe为晶体管发射结的电阻，且知常温下又由UE=2.7V，Re=2.66kΩ计算3.2 误差分析如图所示，当用万用表测量B点电位UB时，万用表是并联在电路中的，这时我们就要考虑到用万用表测量时其内阻的影响.本实验所采用的是MF—50型万用表，用其直流电压档测直流电压时，其直流电压档的内阻R=电压灵敏度(Ω/V)×量限(V)，本实验所采用的电压测量范围，即电压量限为25V，其对应的电压灵敏度为20kΩ/V，则代入公式，此时直流电压档的内阻：R=20kΩ/V×25V=500kΩ也就是说当万用表并联在电路中的同时，即有500kΩ的电阻并联在电路中，如图所示：Ri=rbe+(1+β)Re即万用表的内阻R与Ri并联.根据电路可知：Re=rbe+(1+β)Re=26Ω+(1+180)×2.66kΩ=504.8kΩ由此可见由于万用表电压档内阻与被测两端的电阻值Ri的大小相近，所以并联后万用表的内阻对被测电压UB的分流作用很大，这就直接影响了测量结果的准确性，这种测量方法误差很大，不宜采用.4 正确测量放大器静态工作点的方法下面介绍正确测量方法，即用万用表分别测量UE、UBE，然后利用UB=UE+UBE 计算得出UB的结果.将万用表并联到电路中，测得UBE=0.7V，UE=2.7V则UB=UE+UBE=2.7V+0.7V=3.4V，而计算所得UB的真实值为3.38V，计算相对误差为所以测量结果是准确的.分析准确的原因：如图所示，当用万用表测量E点电位UE时，则万用表内阻R与被测两端的电阻Re并联.因为R=500kΩ,而Re=2.66kΩ，所以R与Re并联后的电阻大小仍约为电阻Re的大小，所以此时万用表内阻R起到的分流作用很小，对测量结果影响很小.同理，当用万用表测量B点与E点间电位UBE时，则万用表内阻R与被测两端的电阻，即晶体管发射结电阻rbe并联(rbe为晶体管发射结的动态电阻，而RBE为晶体管发射结的静态电阻，且知RBE≥rbe，所以这里用rbe代替RBE，这种代替所引进的误差是非常小的，可以使用)并联后电阻的大小仍约为电阻rbe的大小，所以同样的万用表内阻R起到的分流用作很小，对测量的结果的影响很小.所以这种测量的放大器静态工作点的方法是正确的.以上用两种方法说明了放大器静态工作点的测量，并对所出现的误差进行了分析，得到了正确的测量方法，在测量放大器工作点时要注意方法的使用.参考文献：[1]周良权，王凤歧.模拟电子技术基础实验[M].高等教育出版社.1985.2.[2]梁明理，邓仁清.电子线路[M].高等教育出版社.2000.2.[3]武继中.电子线路实验指南[M].国防工业出版社.1987.12.。
实验四 负反馈放大器
实验四 负反馈放大器一. 实验目的1．加深理解负反馈对放大器性能的影响。
2．学会测量放大器的输入电阻、输出电阻以及电压放大倍数。
二. 预习要求1．复习教科书中有关负反馈的内容，负反馈放大器的工作原理。
2．掌握输入、输出电阻的测量方法、测量步骤。
三. 实验原理放大器加入负反馈后，由于反馈信号是削弱输入信号的，结果将使放大倍数降低，但却提高了放大倍数的稳定性、扩展了通频带、减小了非线性失真、并能抑制干扰和噪声，变换放大器的输入和输出电阻等。
1．负反馈对放大器放大倍数的影响 负反馈放大器由基本放大器和反馈网络组成， 如图1所示。
图中的X 表示信号，它即可代表电压又可 代表电流，箭头表示信号传输的方向。
反馈网络 图1 负反馈放大器的组成框图从输出信号o X 中取出反馈信号f X ，使f X 与外加输入信号i X 相叠加，得到净输入信号di X 。
对于负反馈来说： di X = iX -f X （1） 上式中，i X 与f X 的相位相同，故di X < iX 。
从图中可以看出，基本放大器（无反馈时）的放大倍数A（开环放大倍数）和反馈网络的反馈系数F 分别为： dio X X A= （2） ofXX F= （3）反馈放大器的放大倍数fA （闭环放大倍数）为： io f X X A = （4） 联立求解式（1）、（2）、（3）、（4）便得到闭环放大倍数的一般表达式。
F AA A f +=1 （5） A是在无反馈时，需考虑负载电阻R L 和反馈网络的负载作用时基本放大器的放大倍数。
从式（5）可知，加入负反馈后，放大器的放大倍数减小到开环放大倍数的1/（1+A F ）倍。
（1+AF ）称为反馈深度。
当A F >>1，称为深度负反馈，此时： FA f 1≈= 放大器的放大倍数只由反馈系数F决定，与晶体管的参数无关。
2． 负反馈的基本类型根据反馈网络在放大器输出端的取样信号是电压还是电流，负反馈可分为电压负反馈 和电流负反馈，根据反馈信号在放大器的输入端与输入信号是串联还是并联，负反馈又可分为串联负反馈和并联负反馈。
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放大器的测量方法
放大器是一种电子设备，用于放大电信号，使其足以驱动扬声器或其他负载。
在测量放大器时，可以从多个方面进行评估。
下面将讨论一些常见的放大器测量方法。
首先，最基本的测量是电压增益。
电压增益是指输出电压与输入电压之间的比率。
测量电压增益时，首先需要一个电压源来提供输入信号。
通过在输入端施加一个特定的电压，并在输出端测量得到的电压，可以计算出电压增益。
其次，一个重要的测量指标是频率响应。
频率响应是指放大器在不同频率下的增益特性。
为了测量频率响应，可以使用频谱分析仪或信号发生器和示波器组合。
在输入端施加一系列不同频率的信号，并在输出端测量到相应的电压。
通过绘制输入频率与输出电压之间的关系曲线，可以得到放大器的频率响应特性。
第三，输出功率是另一个重要的测量指标。
放大器的输出功率是指放大器可提供给负载的最大功率。
为了测量输出功率，可以使用功率计或示波器来测量输出信号的功率。
通过改变输入信号的幅度，然后测量输出信号的功率，可以找到放大器的最大输出功率。
第四，失真是一个需要注意的因素。
失真会导致输出信号变得畸变，从而影响音质。
常见的失真类型包括谐波失真、交调失真等。
为了测量失真，可以使用频谱分析仪，通过测量输出信号中的谐波分量来评估失真程度。
此外，静态特性也是需要考虑的因素之一。
静态特性是指当没有输入信号时，放大器的输出电压和电流的稳定性。
常见的静态特性包括偏置电流和输出偏置电压等。
通过测量输出电压和电流，可以评估放大器的静态特性。
还有一些其他的测量方法，如输入/输出阻抗、噪声指标、互调失真等。
输入/输出阻抗是指放大器对输入和输出信号的阻抗匹配情况。
噪声指标评估了放大器引入到信号中的噪声水平。
互调失真是放大器在幅度调制和相位调制下产生的非线性失真。
综上所述，放大器的测量通常包括电压增益、频率响应、输出功率、失真、静态特性等多个方面。
通过综合考虑这些参数，可以评估放大器的性能和质量，从而选择适合的放大器应用。