kl800.com省心范文网

实验四负反馈放大器(1)


实验二 晶体管共射极单管放大器
一、实验目的 1、 学会放大器静态工作点的调试方法,分析静态工作点对放大器性能的影 响。 2、 掌握放大器电压放大倍数、输入电阻、输出电阻及最大不失真输出电压 的测试方法。 3、 熟悉常用电子仪器及模拟电路实验设备的使用。 二、实验原理 图 2-1 为电阻分压式工作点稳定单管放大器实验电路图。它的偏置电路采 用 RB1 和 RB2 组成的分压电路,并在发射极中接有电阻 RE,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 ui 后,在放大器的输出端便可得到一 个与 ui 相位相反,幅值被放大了的输出信号 u0,从而实现了电压放大。

图 2-1 共射极单管放大器实验电路

在图 2-1 电路中,当流过偏置电阻 RB1 和 RB2 的电流远大于晶体管 T 的 基极电流 IB 时(一般 5~10 倍) ,则它的静态工作点可用下式估算

UB ≈

R B1 U CC R B1 + R B2

IE ≈

U B ? U BE ≈ IC RE

UCE=UCC-IC(RC+RE) 电压放大倍数
R // R L A V = ?β C rbe 输入电阻 Ri=RB1 / RB2 / rbe / / 输出电阻 RO≈RC 由于电子器件性能的分散性比较大,因此在设计和制作晶体管放大电路时, 离不开测量和调试技术。在设计前应测量所用元器件的参数,为电路设计提供必 要的依据,在完成设计和装配以后,还必须测量和调试放大器的静态工作点和各 项性能指标。 一个优质放大器, 必定是理论设计与实验调整相结合的产物。 因此, 除了学习放大器的理论知识和设计方法外,还必须掌握必要的测量和调试技术。 放大器的测量和调试一般包括:放大器静态工作点的测量与调试,消除干扰 与自激振荡及放大器各项动态参数的测量与调试等。 1、 放大器静态工作点的测量与调试 1) 静态工作点的测量

测量放大器的静态工作点,应在输入信号 ui=0 的情况下进行, 即将放大 器输入端与地端短接,然后选用量程合适的直流毫安表和直流电压表,分别测量 晶体管的集电极电流 IC 以及各电极对地的电位 UB、UC 和 UE。一般实验中,为了避 免断开集电极,所以采用测量电压 UE 或 UC,然后算出 IC 的方法,例如,只要测 出 UE,即可用

I C ≈ IE =

UE U ? UC 算出 IC(也可根据 IC = CC ,由 UC 确定 IC) , RE RC

同时也能算出 UBE=UB-UE,UCE=UC-UE。

为了减小误差,提高测量精度,应选用内阻较高的直流电压表。 2) 静态工作点的调试

的调整与测试。 放大器静态工作点的调试是指对管子集电极电流 I(或 UCE) C 静态工作点是否合适,对放大器的性能和输出波形都有很大影响。如工作点 偏高,放大器在加入交流信号以后易产生饱和失真,此时 uO 的负半周将被削底, 如图 2-2(a)所示;如工作点偏低则易产生截止失真,即 uO 的正半周被缩顶(一 般截止失真不如饱和失真明显) ,如图 2-2(b)所示。这些情况都不符合不失真 放大的要求。所以在选定工作点以后还必须进行动态调试,即在放大器的输入端 加入一定的输入电压 ui,检查输出电压 uO 的大小和波形是否满足要求。如不满 足,则应调节静态工作点的位置。

(a)

(b)

图 2-2 静态工作点对 uO 波形失真的影响

改变电路参数 UCC、RC、RB(RB1、RB2)都会引起静态工作点的变化,如图 2-3 所示。但通常多采用调节偏置电阻 RB2 的方法来改变静态工作点,如减小 RB2,则 可使静态工作点提高等。

图 2-3 电路参数对静态工作点的影响

最后还要说明的是,上面所说的工作点“偏高”或“偏低”不是绝对的,应 该是相对信号的幅度而言,如输入信号幅度很小,即使工作点较高或较低也不一 定会出现失真。所以确切地说,产生波形失真是信号幅度与静态工作点设置配合 不当所致。如需满足较大信号幅度的要求,静态工作点最好尽量靠近交流负载线 的中点。 2、放大器动态指标测试 放大器动态指标包括电压放大倍数、输入电阻、输出电阻、最大不失真输出 电压(动态范围)和通频带等。 1) 电压放大倍数 AV 的测量

调整放大器到合适的静态工作点,然后加入输入电压 ui,在输出电压 uO 不 失真的情况下,用交流毫伏表测出 ui 和 uo 的有效值 Ui 和 UO,则

AV =

U0 Ui

三、实验设备与器件 1、+12V 直流电源 3、双踪示波器 5、直流电压表 7、频率计 2、函数信号发生器 4、交流毫伏表 6、直流毫安表 8、万用电表

9、晶体三极管 3DG6×1(β=50~100)或 9011×1 (管脚排列如图 2-7 所 示) 电阻器、电容器若干 四、实验内容 实验电路如图 2-1 所示。各电子仪器可按实验一中图 1-1 所示方式连接, 为防止干扰,各仪器的公共端必须连在一起,同时信号源、交流毫伏表和示波器 的引线应采用专用电缆线或屏蔽线,如使用屏蔽线,则屏蔽线的外包金属网应接 在公共接地端上。 1、调试静态工作点 接通直流电源前,先将 RW 调至最大, 函数信号发生器输出旋钮旋至零。接 通+12V 电源、调节 RW,使 IC=2.0mA, 用直流电压表测量 UB、UE、UC 及用万用

电表测量 RB2 值。记入表 2-1。

表 2-1 测 UB(V) UE(V)

IC=2mA 量 值 UC(V) 计 算 值

RB2 (KΩ) UBE(V) UCE(V) IC(mA)

2、测量电压放大倍数 在放大器输入端加入频率为 1KHz 的正弦信号 uS,调节函数信号发生器的输 出旋钮使放大器输入电压 Ui ≈ 10mV,同时用示波器观察放大器输出电压 uO 波形, 在波形不失真的条件下用交流毫伏表测量下述三种情况下的 UO 值,并用双踪示 波器观察 uO 和 ui 的相位关系,记入表 2-2。 表 2-2 RC(KΩ) RL(KΩ) 2.4 ∞ Ic=2.0mA Uo(V) AV U i= mV 观察记录一组 uO 和 u1 波形

2.4

2.4

3、观察静态工作点对电压放大倍数的影响 置 RC=2.4KΩ,RL=∞,Ui 适量,调节 RW,用示波器监视输出电压波形,在 uO 不失真的条件下,测量数组 IC 和 UO 值,记入表 2-3。 表 2-3 IC(mA) UO(V) AV 测量 IC 时,要先将信号源输出旋钮旋至零(即使 Ui=0) 。 4、观察静态工作点对输出波形失真的影响 置 RC=2.4KΩ,RL=2.4KΩ, ui=0,调节 RW 使 IC=2.0mA,测出 UCE 值,再 逐步加大输入信号,使输出电压 u0 足够大但不失真。 然后保持输入信号不变, RC=2.4KΩ RL=∞ U i= 2.0 mV

分别增大和减小 RW,使波形出现失真,绘出 u0 的波形,并测出失真情况下的 IC 和 UCE 值, 记入表 2-4 中。 每次测 IC 和 UCE 值时都要将信号源的输出旋钮旋至零。 表 2-4 IC(mA) RC=2.4KΩ UCE(V) RL=∞ u0 波形 U i= mV 失真情况 管子工作状态

2.0

五、实验总结 1、 列表整理测量结果,并把实测的静态工作点、电压放大倍数与理论计算 值比较,分析产生误差原因。 2、讨论静态工作点变化对放大器输出波形的影响。

实验四
一、实验目的

负反馈放大器

加深理解放大电路中引入负反馈的方法和负反馈对放大器各项性能指标的 影响。 二、实验原理 负反馈在电子电路中有着非常广泛的应用,虽然它使放大器的放大倍数降 低,但能在多方面改善放大器的动态指标,如稳定放大倍数,改变输入、输出电 阻,减小非线性失真和展宽通频带等。因此,几乎所有的实用放大器都带有负反 馈。 负反馈放大器有四种组态,即电压串联,电压并联,电流串联,电流并联。 本实验以电压串联负反馈为例,分析负反馈对放大器各项性能指标的影响。

1、图 4-1 为带有负反馈的两级阻容耦合放大电路,在电路中通过 Rf 把输 出电压 uo 引回到输入端,加在晶体管 T1 的发射极上,在发射极电阻 RF1 上形成反 馈电压 uf。根据反馈的判断法可知,它属于电压串联负反馈。 主要性能指标如下 1) 闭环电压放大倍数
A Vf = 其中 大倍数。 它的大小决定了负反馈对放大器性能改善的程 1+AVFV — 反馈深度, 度。 AV 1 + A V FV

AV=UO/Ui — 基本放大器(无反馈)的电压放大倍数,即开环电压放

图 4-1 带有电压串联负反馈的两级阻容耦合放大器

2)

反馈系数 FV = R F1 R f + R F1

3)

输入电阻

Rif=(1+AVFV )Ri Ri — 基本放大器的输入电阻 4) 输出电阻
R Of = RO 1 + A VO FV

RO — 基本放大器的输出电阻 AVO — 基本放大器 RL=∞时的电压放大倍数

三、实验设备与器件 1、 3、 5、 7、 +12V 直流电源 双踪示波器 交流毫伏表 2、 4、 6、 函数信号发生器 频率计 直流电压表

晶体三极管 3DG6×2(β=50~100)或 9011×2 电阻器、电容器若干。

四、实验内容 1、 测量静态工作点

按图 4-1 连接实验电路, UCC=+12V, i=0, 取 U 调整 RW1 使 Ic1 为 1.5mA, 调 整 RW2 使 Uc2 为 6.5V,用直流电压表分别测量第一级、第二级的静态工作点,记 入表 4-1。 表 4-1 UB(V) 第一级 第二级 2、测试基本放大器的各项性能指标 1) 测量中频电压放大倍数 AV,输入电阻 Ri 和输出电阻 RO。 UE(V) UC(V) IC(mA)

① 以 f=1KHZ, S 约 5mV 正弦信号输入放大器, 用示波器监视输出波形 uO , U 在 uO 不失真的情况下,用交流毫伏表测量 U S、Ui、UL,记入表 4-2。 表 4-2

基本放大器

US (mv) 5mv US (mv) 5mv

Ui (mv)

U0L (V)

UO∞ (V)

AV

Ri (KΩ)

RO (KΩ)

负反馈放大器

Ui (mv)

U0L (V)

UO∞ (V)

AVf

Rif (KΩ)

ROf (KΩ)

②保持 US 不变,断开负载电阻 RL(注意,Rf 不要断开) ,测量空载时的输出 电压 UO,记入表 4-2。 2) 测量通频带

接上 RL,保持 1)中的 US 不变,然后增加和减小输入信号的频率,找出上、 下限频率 fh 和 fl,记入表 4-3。 3、测试负反馈放大器的各项性能指标 ,在 将实验电路恢复为图 4-1 的负反馈放大电路。 适当加大 US(约 10mV) 输出波形不失真的条件下,测量负反馈放大器的 AVf、Rif 和 ROf, 记入表 4-2; 测量 fhf 和 fLf,记入表 4-3。 表 4-3 fL(KHz) 基本放大器 fLf(KHz) fHf(KHz) △ff(KHz) fH(KHz) △f(KHz)

负反馈放大器

*4、观察负反馈对非线性失真的改善 1)实验电路改接成基本放大器形式,在输入端加入 f=1KHz 的正弦信号, 输出端接示波器,逐渐增大输入信号的幅度,使输出波形开始出现失真,记下此 时的波形和输出电压的幅度。 2)再将实验电路改接成负反馈放大器形式,增大输入信号幅度,使输出电压 幅度的大小与 1)相同,比较有负反馈时,输出波形的变化。 五、实验总结 1、将基本放大器和负反馈放大器动态参数的实测值和理论估算值列表进行 比较。 2、根据实验结果,总结电压串联负反馈对放大器性能的影响。

六、预习要求 1、复习教材中有关负反馈放大器的内容。

实验五
一、实验目的

集成运算放大器的基本应用

1、研究由集成运算放大器组成的比例、加法、减法和积分等基本运算电路 的功能。 2、了解运算放大器在实际应用时应考虑的一些问题。 二、实验原理 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。 理想运算放大器特性 在大多数情况下, 将运放视为理想运放, 就是将运放的各项技术指标理想化, 满足下列条件的运算放大器称为理想运放。 开环电压增益 输入阻抗 输出阻抗 带宽 Aud=∞ ri=∞ ro=0 fBW=∞

失调与漂移均为零等。 理想运放在线性应用时的两个重要特性: (1)输出电压 UO 与输入电压之间满足关系式 UO=Aud(U+-U-) 由于 Aud=∞,而 UO 为有限值,因此,U+-U-≈0。即 U+≈U-,称为“虚短” 。 (2)由于 ri=∞,故流进运放两个输入端的电流可视为零,即 IIB=0,称为 “虚断” 。这说明运放对其前级吸取电流极小。
上述两个特性是分析理想运放应用电路的基本原则,可简化运放电路的计算。

基本运算电路

1) 反相比例运算电路 电路如图 8-1 所示。对于理想运放, 该电路的输出电压与输入电压之间的 关系为
UO = ? RF Ui R1

为了减小输入级偏置电流引起的运算误差,在同相输入端应接入平衡电阻 R2 =R1 // RF。

图 8-1 反相比例运算电路

图 8-2 反相加法运算电路

2)

反相加法电路

电路如图 8-2 所示,输出电压与输入电压之间的关系为
U O = ?( 3) RF R U i1 + F U i2 ) R1 R2 R3=R1 // R2 // RF

同相比例运算电路

图 8-3(a)是同相比例运算电路,它的输出电压与输入电压之间的关系为 U O =(1 + RF )U i R1 R2=R1 // RF

当 R1→∞时,UO=Ui,即得到如图 8-3(b)所示的电压跟随器。图中 R2=RF, 用以减小漂移和起保护作用。一般 RF 取 10KΩ, RF 太小起不到保护作用,太大 则影响跟随性。

(a) 同相比例运算电路 图 8-3 同相比例运算电路

(b) 电压跟随器

4)

差动放大电路(减法器)

对于图 8-4 所示的减法运算电路,当 R1=R2,R3=RF 时, 有如下关系式
UO = RF (U i2 ? U i1 ) R1

图 8-4 减法运算电路图

8-5 积分运算电路

5)

积分运算电路
1 t o u i dt + u C(o) R 1C ∫

反相积分电路如图 8-5 所示。在理想化条件下,输出电压 uO 等于
u O(t) = ?

式中

uC(o)是 t=0 时刻电容 C 两端的电压值,即初始值。

如果 ui(t)是幅值为 E 的阶跃电压,并设 uc(o)=0,则
u O(t) = ? 1 t E ∫ o Edt = - R 1C t R1C

即输出电压 uO(t)随时间增长而线性下降。显然 RC 的数值越大,达到给定 的 UO 值所需的时间就越长。积分输出电压所能达到的最大值受集成运放最大输 出范围的限值。 在进行积分运算之前,首先应对运放调零。为了便于调节,将图中 K1 闭合, 即通过电阻 R2 的负反馈作用帮助实现调零。但在完成调零后,应将 K1 打开,以 免因 R2 的接入造成积分误差。K2 的设置一方面为积分电容放电提供通路,同时可 实现积分电容初始电压 uC(o)=0,另一方面,可控制积分起始点,即在加入信号 ui 后, 只要 K2 一打开, 电容就将被恒流充电,电路也就开始进行积分运算。 三、实验设备与器件 1、±12V 直流电源 3、交流毫伏表 2、函数信号发生器 4、直流电压表

5、集成运算放大器μA741×1 电阻器、电容器若干。 四、实验内容 实验前要看清运放组件各管脚的位置;切忌正、负电源极性接反和输出端短 路,否则将会损坏集成块。 1、反相比例运算电路 1) 按图 8-1 连接实验电路,接通±12V 电源,输入端对地短路,进行调零 和消振。 2) 输入 f=100Hz,Ui=0.5V 的正弦交流信号,测量相应的 UO,并用示波器 观察 uO 和 ui 的相位关系,记入表 8-1。 表 8-1 Ui=0.5V, Ui(V) U0(V) 实测值 0.5 -0.5 2、同相比例运算电路 1) 按图 8-3(a)连接实验电路。实验步骤同内容 1,将结果记入表 8-2。 2) 将图 8-3(a)中的 R1 断开,得图 8-3(b)电路重复内容 1)。 AV 计算值

表 8-2

Ui=0.5V

f=100Hz AV

Ui(V) 0.5 -0.5 3、 反相加法运算电路

UO(V)

实测值

计算值

1) 按图 8-2 连接实验电路。调零和消振。 2) 输入信号采用直流信号,图 8-6 所示电路为简易直流信号源,由实验者 自行完成。实验时要注意选择合适的直流信号幅度以确保集成运放工作在线性 区。用直流电压表测量输入电压 Ui1、Ui2 及输出电压 UO,记入表 8-3。

图 8-6 简易可调直流信号源

表 8-3 Ui1(V) Ui2(V) UO(V) -0.2 -0.2 -0.2 0 -0.2 0.2

4、减法运算电路 1) 按图 8-4 连接实验电路。调零和消振。 2) 采用直流输入信号,实验步骤同内容 3,记入表 8-4。 表 8-4 Ui1(V) -0.2 -0.2 -0.2

Ui2(V) UO(V)

-0.2

0

-0.2


赞助商链接

实验四负反馈放大器

实验四一、测量静态工作点 U B (V) U E (V) 负反馈放大器 U C (V) IC (mA) 第一级 第二级 二、测量基本放大器的各项性能指标 1.中频电压放大倍数...

实验四 负反馈放大器性能的测量和调整

模电实验模电实验隐藏>> 实验四 实验四 负反馈放大器性能的测量和调整一.实验目的 1.进一步了解负反馈对放大器性能的影响。 2.进一步掌握放大器的放大倍数、输入...

电子技术实验报告—实验4单级放大电路

11 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...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...

实验4 负反馈放大电路特性研究

实验4 负反馈放大电路特性研究 - 实验 4 负反馈放大电路特性研究 一、本实验分三个基本任务和测量 1、连接一个电压并联负反馈电路,测量不同负载和负反馈时的...

实验4阻容耦合多级负反馈放大电路

实验4阻容耦合多级负反馈放大电路 - 实验四阻容耦合多级负反馈放大电路 一、实验目的 1.掌握合理设置多级放大器静态工作点的方法; 2.学会测量多级放大电路的性能...

实验四 负反馈放大电路(有数据)

实验四一、实验目的 负反馈放大电路 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.双踪示波器。 2.音频信号发生...

4.17负反馈放大电路的设计、测试与调节

4.17负反馈放大电路的设计、测试与调节_电子/电路_工程科技_专业资料。电子科技...实验报告内容:1实验目的、原理 2、内容、经过整理的实验数据及曲线 3、实验...

实验四单级低频电压放大电路(扩展)_图文

2、 负反馈放大器性能的影响 答:见实验原理(二) 四、实验内容 1、 内容 6 修改为: 调整 ICQ=x(设计值),保持 Vi=5mV 不变,改变信号频率,用逐点法...

4.17负反馈放大电路的设计、测试与调试

2、实验电路 3、电压取样电压求和负反馈放大器性能的影响(1)可以扩展闭环增益的通频带 (2)电压求和负反馈使输入电阻增大 (3)电压取样负反馈使输出电阻减小 四...

实验四 具有微分负反馈的校正

化实验中心二〇六年十二月 实验四一、 实验目的: 具有微分负反馈的校正 1...图的倒数,所以微分反馈通道的 放大倍数为期望特性的放大倍数的倒数, 即 1/19...