兩級(jí)阻容耦合放大電路

./兩級(jí)阻容耦合放大電路通常放大電路的輸入信號(hào)都是很弱的,一般為毫伏或微伏數(shù)量級(jí),輸入功率常在1mV以下。為了推動(dòng)負(fù)載工作,因此要求把幾個(gè)單級(jí)放大電路連接起來,使信號(hào)逐級(jí)得到放大,方可在輸出獲得必要的電壓幅值或足夠的功率。由幾個(gè)單級(jí)放大電路連接起來的電路稱為多級(jí)放大電路。在多級(jí)放大電路中,每?jī)蓚€(gè)單級(jí)放大電路之間的連接方式叫耦合；如耦合電路是采用電阻、電容進(jìn)行耦合,則叫做"阻容耦合"。阻容耦合交流放大電路是低頻放大電路中應(yīng)用得最多、最為常見的電路。本實(shí)驗(yàn)采用的是兩級(jí)阻容耦合放大電路,如圖3-1所示。圖3-1兩級(jí)阻容耦合放大電路在晶體管V1的輸出特性曲線中直流負(fù)載線與橫軸的交點(diǎn)UCEQ1=VCC,與縱軸的交點(diǎn)〔UCE=0時(shí)集電極電流為靜態(tài)工作點(diǎn)Q1位于直流負(fù)載線的中部附近,由靜態(tài)時(shí)的集電極電流ICQ1和集-射電壓UCEQ1確定。當(dāng)流過上下偏流電阻的電流足夠大時(shí),晶體管V1的基級(jí)偏壓為晶體管V1的靜態(tài)發(fā)射極電流為靜態(tài)集電極電流近似等于發(fā)射極電流,即晶體管V1的靜態(tài)集電極電壓為兩級(jí)阻容耦合放大電路的總電壓放大倍數(shù)為其中,第一級(jí)放大電路的電壓放大倍數(shù)為晶體管V1的等效負(fù)載電阻為可作為第一級(jí)放大電路的外接負(fù)載,第二級(jí)放大電路的輸入電阻為晶體管V1和V2的輸入電阻分別為第二級(jí)放大電路的電壓放大倍數(shù)為其中,等效交流負(fù)載電阻。1、兩級(jí)放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)的測(cè)量?！?創(chuàng)建如圖3-2所示兩級(jí)阻容耦合放大電路。斷開函數(shù)信號(hào)發(fā)生器與電路的連接,將電路輸入端接地。單擊仿真開關(guān),進(jìn)行仿真分析。用數(shù)字萬用表或動(dòng)態(tài)測(cè)試探針分別測(cè)量節(jié)點(diǎn)電壓VB1、VC1、VE1、VB2、VC2及VE,并記錄測(cè)量結(jié)果于表3-1中。圖3-2兩級(jí)阻容耦合放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)測(cè)量原理圖〔2根據(jù)阻值R1、R2和電源電壓VCC,計(jì)算節(jié)點(diǎn)電壓UB1。〔3設(shè)UBE為0.7V,由基極偏壓UB1估算V1管的射極偏壓UE1、射極電流IE1和集電極電流IC1。根據(jù)IE1,VCC和RC1估算集電極偏壓UC1?！?確定V1管的靜態(tài)工作點(diǎn)Q1,即IBQ1,ICQ1和UCEQ1。2、兩級(jí)電壓放大倍數(shù)的測(cè)量。〔1創(chuàng)建如圖3-3所示兩級(jí)阻容耦合放大電路。將函數(shù)信號(hào)發(fā)生器接入電路。單擊仿真開關(guān),進(jìn)行仿真分析。由雙蹤示波器顯示的波形,記錄輸入電壓峰值Ui1p和輸出電壓峰值Uo1p,同時(shí)記錄輸入輸出波形的相位差?！?創(chuàng)建如圖3-4所示兩級(jí)阻容耦合放大電路。將函數(shù)信號(hào)發(fā)生器接入電路。單擊仿真開關(guān),進(jìn)行仿真分析。由雙蹤示波器顯示的波形,記錄輸入電壓峰值Ui2p和輸出電壓峰值Uo2p,同時(shí)記錄輸入輸出波形的相位差。圖3-3第一級(jí)電壓放大倍數(shù)測(cè)量原理圖圖3-4第二級(jí)電壓放大倍數(shù)測(cè)量原理圖〔3創(chuàng)建如圖3-5所示兩級(jí)阻容耦合放大電路。將函數(shù)信號(hào)發(fā)生器接入電路。單擊仿真開關(guān),進(jìn)行仿真分析。由雙蹤示波器顯示的波形,記錄輸入電壓峰值Uip和輸出電壓峰值Uop,同時(shí)記錄輸入輸出波形的相位差?！?根據(jù)電壓的讀數(shù),計(jì)算第一級(jí)放大電路的電壓放大倍數(shù)Au1、第二級(jí)放大電路的電圖3-5總電路電壓放大倍數(shù)測(cè)量原理圖壓放大倍數(shù)Au2和總電路的電壓放大倍數(shù)Au?！?用第一級(jí)放大電路的電壓放大倍數(shù)Au1和第二級(jí)放大電路的電壓放大倍數(shù)Au2計(jì)算總電路電壓放大倍數(shù)Au?！?設(shè)β為200,用RC1,RE1,rbe1,rbe2,R3,R4和RE2計(jì)算第一級(jí)放大電路的電壓放大倍數(shù)Au1?！?用RC2,RL,rbe2和RE2計(jì)算第二級(jí)放大電路的電壓放大倍數(shù)Au2。3、兩級(jí)阻容耦合放大電路頻率特性的測(cè)量測(cè)量原理如前所述。為簡(jiǎn)便起見,本實(shí)驗(yàn)要求用三點(diǎn)法,只測(cè)三個(gè)特殊頻率點(diǎn),即、、。輸入信號(hào)的頻率和幅度由自己選擇,用毫伏表測(cè)出中頻時(shí)的輸出電壓。然后分別降低或增大信號(hào)源的頻率〔注意在改變頻率時(shí)應(yīng)保持不變,使輸出幅度下降到,記下此時(shí)對(duì)應(yīng)的信號(hào)頻率〔分別為上限截止頻率和下限截止頻率多級(jí)放大器的放大倍數(shù)但要注意多級(jí)放大器級(jí)聯(lián)時(shí),后級(jí)放大器是前級(jí)放大器的負(fù)載,計(jì)算時(shí)要將后級(jí)的輸入電阻當(dāng)成前級(jí)的負(fù)載電阻。多級(jí)放大器的輸入電阻就是第一級(jí)放大器的輸入電阻,而輸出電阻就是最后一級(jí)的輸出電阻。即：負(fù)反饋放大器負(fù)反饋類型及判定根據(jù)輸出端反饋信號(hào)的取樣方式的不同和輸入端信號(hào)的疊加方式的不同：負(fù)反饋可分為四種基本的組態(tài)：電壓串聯(lián)負(fù)反饋、電壓并聯(lián)負(fù)反饋、電流串聯(lián)負(fù)反饋、電流并聯(lián)負(fù)反饋。判斷反饋放大器的類型主要抓住三個(gè)基本要素：〔1反饋的極性,即正反饋還是負(fù)反饋,可用瞬時(shí)極性法判斷,反饋使凈輸入減小為負(fù)反饋,使凈輸入增強(qiáng)為正反饋；〔2電壓反饋還是電流反饋,決定于反饋信號(hào)在輸出端的取出方式；〔3串聯(lián)反饋還是并聯(lián)反饋,決定于反饋信號(hào)與輸入信號(hào)的疊加方式,以電壓方式疊加為串聯(lián)反饋,以電流方式疊加為并聯(lián)反饋。負(fù)反饋對(duì)放大電路性能的影響負(fù)反饋雖然使放大器的放大倍數(shù)降低,但能在多方面改善放大器的動(dòng)態(tài)參數(shù),如穩(wěn)定放大倍數(shù),改變輸入、輸出電阻,減小非線性失真和展寬頻帶等。負(fù)反饋使放大器的放大倍數(shù)下降閉環(huán)放大倍數(shù)：式中A是開環(huán)放大倍數(shù),F是反饋系數(shù),1+AF稱為反饋深度。注意式中A、F、Af根據(jù)反饋類型的不同,其物理意義不同,量綱亦不同。負(fù)反饋提高放大電路的穩(wěn)定性式中〔dAf/Af是閉環(huán)放大倍數(shù)的相對(duì)變化量,〔dA/A是開環(huán)放大倍數(shù)的相對(duì)變化量。串聯(lián)負(fù)反饋使輸入電阻增加： 并聯(lián)負(fù)反饋使輸入電阻減小：B輸入,C反相,E跟隨 電壓負(fù)反饋使輸出電阻減?。築輸入,C反相,E跟隨E輸入,C同相電流負(fù)反饋使輸出電阻增大：E輸入,C同相C輸入,不影響本級(jí)負(fù)反饋使上限截止頻率提高：C輸入,不影響本級(jí)使下限截止頻率下降：,從而展寬頻帶負(fù)反饋還可以減小放大器的非線性失真深度負(fù)反饋電路放大倍數(shù)的計(jì)算：深度負(fù)反饋時(shí),,所以閉環(huán)放大倍數(shù)注意式中A、F、Af根據(jù)反饋類型的不同,其物理意義不同,量綱亦不同。對(duì)于電壓串聯(lián)負(fù)反饋,A、F、Af都是電壓之比,所以其閉環(huán)電壓放大倍數(shù)為：實(shí)驗(yàn)電路本次實(shí)驗(yàn)以兩級(jí)阻容的帶電壓串聯(lián)負(fù)反饋放大電路為例,分析多級(jí)放大電路以及引入負(fù)反饋后對(duì)電路性能的影響,電路參看圖1圖1多級(jí)放大與電壓串聯(lián)負(fù)反饋電路RW2的P2端用100Ω電阻連接到地時(shí),電路處于開環(huán)狀態(tài)〔切斷反饋信號(hào),但保留反饋回路的負(fù)載作用,各級(jí)的動(dòng)態(tài)參數(shù)如下：第二級(jí)放大器：第一級(jí)放大器：電路構(gòu)成的兩級(jí)放大器,其參數(shù)為：RW2的P2端與P1接通〔斷開開環(huán)時(shí)的接地電阻100Ω,RW2引入電壓串聯(lián)負(fù)反饋,電路分析如下：反饋系數(shù)：閉環(huán)電壓放大倍數(shù)Auuf的估算：深度負(fù)反饋時(shí),閉環(huán)電壓放大倍數(shù)Auuf估算：閉環(huán)輸入電阻Rif：閉環(huán)輸出電阻Rof：式中：Ri—開環(huán)輸入電阻；Ro—開環(huán)輸出電阻Au—帶負(fù)載RL時(shí)的開環(huán)電壓放大倍數(shù)開環(huán)參數(shù)的測(cè)量將電路開環(huán)〔RW2選20kΩ電阻,P2端用100Ω電阻連接到地,接通負(fù)載〔接通P3、P4,使電路工作在開環(huán)、帶負(fù)載工作狀態(tài)。參照實(shí)驗(yàn)一中晶體管單管放大器實(shí)驗(yàn)中介紹的方法,測(cè)量開環(huán)情況下,電路的中頻電壓放大倍數(shù)Auu,輸入電阻Ri,輸出電阻RO。以f=1KHz,Us=20mV的正弦信號(hào)〔實(shí)際信號(hào)幅度可根據(jù)實(shí)際情況選取,方便測(cè)量即可輸入放大器,負(fù)載RL接通,用示波器監(jiān)視輸出波形Uo,在Uo不失真的情況下,用數(shù)字示波器測(cè)量開環(huán)情況下Us、Ui、Uo1、Uo,記入表3.3。斷開負(fù)載RL,在輸出不失真的情況下,測(cè)量空載時(shí)的Uo',記入表3.3*3測(cè)量通頻帶RW2斷開,在帶負(fù)載且輸出不失真的情況下,保持輸出電壓Uo的值不變,改變信號(hào)發(fā)生器的輸出頻率,找出開環(huán)情況下的上、下限頻率fL和fH,測(cè)量負(fù)反饋放大器的各項(xiàng)性能指標(biāo)：將RW2〔=20kΩ的P2端與P1接通〔斷開開環(huán)時(shí)的接地電阻100Ω,使RW2引入負(fù)反饋,適當(dāng)加大輸入信號(hào)Us〔約50mV,實(shí)際信號(hào)幅度可根據(jù)實(shí)際情況選取,方便測(cè)量即可,在輸出波形不失真的情況下,參照開環(huán)參數(shù)的測(cè)量方法,測(cè)試閉環(huán)參數(shù)記入表3.3和表3.5中,如果fHf的值大于1MHz,超過低頻信號(hào)發(fā)生器的輸出頻率圍,則記為≥1MHz。按照同樣的辦法計(jì)算Auuf、Rif、Rof,根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,計(jì)算電路參數(shù)填入表3.44．觀察負(fù)反饋對(duì)非線性失真的改善：以下測(cè)試應(yīng)保持RL不變。將RW2斷開,在開環(huán)的情況下,輸入端加入1KHz的正弦信號(hào),輸出端接示波器。逐漸增大輸入信號(hào)的幅度,使輸出