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1、电子电路开放实验讲义（两级阻容耦合及负反馈放大器）1. 实验目的（1）了解多级阻容耦合放大器组成的一般方法。（2）掌握两级阻容耦合放大器与负反馈放大器性能指标的测试方法。（3）加深理解负反馈对放大器各项性能指标的影响。2. 实验仪器设备（1）双踪示波器（2）双路直流稳压电源（3）函数信号发生器（4）数字万用表3. 实验电路图R1ClTF10pFR2 lOKfiR3C2T卜l&.uFR5 _JC4IR6ES3kQC3lOpFLC5LMpF图1-1两级阻容耦合放大器及负反馈放大器如图1-1所示，当开关K打开时为两级阻容耦合放大器，当开关K闭合时为电压串联负反馈放大 器。4. 知识准备（1）复习多级
2、放大电路的组成方法。（2）弄清负反馈放大电路的工作原理及负反馈对放大电路性能的影响。（3）估算实验电路在开环和闭环时的电压放大倍数、输入电阻及输出电阻。（4）熟悉放大电路电压放大倍数、输入电阻及输出电阻等性能指标的测试方法。5. 实验原理（1）基本原理由于耦合电容的隔直流作用，实验电路各级之间的直流静态工作点完全独立，可分别调整与测试。 动态参数测量需分别对开环、闭环两种情况进行，以验证负反馈对放大器性能的影响；根据开环放 大电路的含义，基本放大电路不存在负反馈，因此应把反馈网络作为输入回路及输出回路的等效负载处 理。 当输出端对地短路时，输入回路可消除负反馈的影响，这时Rf与R4并联于VT1
3、的发射极上，且R /R R ；f 44 当输入回路开路(VT1发射极开路)时，输出回路可消除负反馈的影响，(R +R)并联在电路的f 4输出端，且Rf+R4Rf；因此，在实验时，当开关K打开时的两级阻容耦合放大电路可以看作是当开关K闭合时的电压串联 负反馈放大器的基本放大器，即开关K打开时构成开环放大电路，开关K闭合时构成闭环放大电路。(2) 电压串联负反馈对放大器性能的影响 电压串联负反馈对电压放大倍数的影响若无反馈时基本放大器的电压放大倍数(开环增益)为A，反馈网络的反馈系数为F，则uu引入负反馈后的电压放大倍数(闭环增益)A为：uf人AA =uuf 1 + A Fu u可见，加入了电压串
4、联负反馈后，电压放大倍数降低为无反馈时的(1+AF )分之一。U U 电压串联负反馈对输入电阻的影响若无反馈时基本放大器的输入电阻为R,则引入负反馈后的输入电阻R为：iifR = R x (1 + A F )ifiu u可见，加入了电压串联负反馈后，输入电阻提高到无反馈时的(1+AF )倍。U U 电压串联负反馈对输出电阻的影响若无反馈时基本放大器的输出电阻为R,则引入负反馈后的输入电阻R为：oof”RR = oof 1 + A Fust uA为负载开路时基本放大器的电压放大倍数ust可见，加入了电压串联负反馈后，输出电阻降低为无反馈时的(1+A F)分之一。ust U 电压串联负反馈对通频带
5、宽度的影响若无反馈时基本放大器的通频带宽度为BW、上限频率为f、下限频率为f ,则引入负反馈后的通频HL带宽度BW、上限频率f、下限频率f为：H fL ff = fH x (1 + AF) f = f Q + A F )Lf LBW = f - f u fu BW x (1 + A F )u uH L HBW = f - f u ff Hf Lf HfBW xA uBWxAf ufu可见，加入了电压串联负反馈后，通频带宽度扩展为无反馈时的(1+AF )倍，且满足通频带与增u u益的乘积近似为一常数。 电压串联负反馈对放大倍数稳定性的影响若外界环境因素(如温度)或工作条件变化而引起器件参数、输出
6、负载和输入信号源电阻变化，都d A能造成放大器放大倍数的不稳定；而放大倍数的稳定性常用放大倍数的相对变化率来反映；因此竺的大A小可以衡量放大倍数的稳定性。对A进行微分可以得：uff1 dAx-u1 + A F Au uu可见，引入电压负反馈后，电压放大倍数的稳定性比无反馈时提高了（1+AF ）倍。u u 电压串联负反馈对非线性失真的改善通过反馈网络，可以把失真的输出信号反馈回输入端，使基本放大器的输入端得到了预失真信号， 从而抵偿了基本放大器的非线性失真，达到了减小非线性失真的目的。应注意的是，负反馈减小非线性 失真是针对电路内部的非线性失真而言；对输入信号本身的失真、非线性信号混入量或干扰来
7、源于外界 时，引入负反馈将无济于事，必须采用信号处理（如有源滤波）或屏蔽等方法才能解决。总之，电压串联负反馈的引入，可以获得增加输入电阻、减小输出电阻、扩展通频带、减小非线性 失真、增加稳定性等性能的改善；但是是以牺牲放大器的电压增益为代价；因而在应用负反馈电路时， 必须考虑电路性能改善的同时会引起电路增益的减小。（3）电路性能指标的测试测量电压放大倍数在输出波形不失真的情况下，给定输入信号值（有效值U或峰值U或峰峰值U ），测量相应的输iipipp出信号值（有效值U或峰值U或峰峰值U ），贝I：oopopp人 U U Uu U U U1ipipp测量输入电阻由于实验电路的输入电阻远小于测量仪
8、表的内阻，所以采用图4-2所示的测试方法。在信号源和电路输入端之间串接一个电阻R,在输出波形不失真的情况下输入信号U,测量出U及isU，则输入电阻为：i(U - US1图1-3输出电阻测量原理图图1-2输入电阻测量原理图1可以证明，只有在U -U = -U时测量误差最小；同时电阻R的准确度直接影响测量的准确度；电 s i 2 s阻R不宜取得过大，否则易引入干扰；也不宜取得过小，否则易引起较大的测量误差。因此，电阻R应 选择精密的电阻，同时选取R和R 一个数量级，且RR，以减小测量误差。ii 测量输出电阻输出电阻的测量采用图4-3所示的测试方法。开关K打开时测出U，开关K闭合时测出U，测输出电阻
9、为：ooLn U - U U - U nR =oL =oL Ro U R U LoL LoL1可以证明，只有在U -U = -U时测量误差最小；同时电阻R的准确度直接影响测量的准确度，o oL 2 oL因此电阻R应选择精密的电阻，同时选取R和R 一个数量级，且R R，以减小测量误差。LLoLo 测量幅频特性实验采用三点法测试幅频特性。首先在输出波形不失真的情况下，测出中频f时的电压增益A,然ou图1-5幅频特性曲线后保持输入信号幅度不变，逐渐增大（或减小）输入信号的频率，至某 一频率时电路增益将下降；测出增益下降到0.707A （按分贝计算即下U降3dB）时所对应的上限频率f和下限频率f ；则
10、可计算通频带宽度HLBW,绘制幅频特性曲线（如图1-5所示）。BW = f f 丫 fJ H J L J H6. 实验内容及步骤（1）电路搭接按图1-1搭接实验电路；检查无误后方可通电。（2）测量放大器静态工作点将直流稳压电源调至12V，正确接入实验电路。将输入端接地，分别测量有、无负反馈两种情况下的 各级静态工作点，将测试值记录于表1-1中，计算相关数据。表1-1测试静态工作点测试条件三极管测试数据计算数据VCC(v)Vbq(v)VCQ(v)Veq(v)Veq(v)Vceq(v)I (mA)开环K打开VT1BQCQEQBEQCEQCQVT2闭环K闭合VT1VT23）测试电压放大倍数输入正弦信
11、号（频率f = 1KHz，幅度以输出不失真为准），在输出波形不失真的条件下，改变VCC大 小，分别测量有、无负反馈两种情况下的输出信号U,将测试值记录于表1-2中，计算相关数据；观察o并记录输入信号与输出信号的相位关系，绘制相应波形。完成测试后将VCC恢复为12V。表1-2测试电压放大倍数测试条件测试数据计算数据输入信号与输出 信号的相位关系VCC(v)f(KHz)U (mv)U (mv)A开环K打开+8V+10+12V闭环K闭合+8V+10+12V（4）测试输入电阻开关K打开，在信号源和输入端之间串接一个R=3.9KQ的电阻；输入正弦信号（频率f二1KHz，幅 度以输出不失真为准）；在输出波
12、形不失真的情况下，测量U,将测试值记录于表1-3中。S开关K闭合，在信号源和输入端之间串接一个R=8.2KQ的电阻；输入正弦信号（频率f二1KHz，幅 度以输出不失真为准）；在输出波形不失真的情况下，测量U,将测试值记录于表1-3中。S计算相关数据；完成测试后恢复电路。表1-3测试输入电阻测试条件测试数据计算数据VCC(V)f(KHz)R(KQ)U (mv)U (mv)R (KQ)开环（K打开）闭环（K闭合）（5）测试输出电阻开关K打开，输入正弦信号（频率f = lKHz，幅度以输出不失真为准）；在输出波形不失真的情况 下，测量空载（R不接入）时的输出电压U及有载（R =3KQ）时的输出电压U
13、，将测试值记录于表1-4LoLoL中。开关K闭合，输入正弦信号（频率f = lKHz，幅度以输出不失真为准）；在输出波形不失真的情况 下，测量空载（R不接入）时的输出电压U及有载（R =3000）时的输出电压U，将测试值记录于表LofLoLf1-4 中。计算相关数据；完成测试后恢复电路。表1-4测试输出电阻测试条件测试数据计算数据VCC(V)f(KHz)U (mv)R (KQ)U (mv)R (KQ)开环（K打开）闭环（K闭合）（6）测试幅频特性分有、无负反馈两种情况；输入正弦信号（频率f = lKHz，幅度以输出不失真为准），在输出波形不 失真的情况下，测量出中频f （lKHz）时的电压增益A ；然后保持输入信号幅度不变，测量上限频率f ouH和下限频率fL ；将数据记录于表1.5中。（7）负反馈对非线性失真的改善首先将开关K打开，使电路接成开环状态；输入频率f = lKHz的正弦信号，用示波器观察输出信号 波形；逐步增加输入信号的幅度，使输出波形产生失真。然后将开关K闭合，使电路接成闭环状态；保 持输入信号不变，观察输出信号波形的变化，看失真程度是否减小或是失真消失。记录相应的波形变化 过程。表l-5测试幅频特性测试 条件测试数据计算数据U (mv)U (mv)A0.707U (mv)f (KHz)f/Hz)f, (KHz)BW(KHz)BWXA开环K打开2
