【正文】 C UUU ?? ?? )0()0( 。這樣，電路對上升沿的響應(yīng)就是零狀態(tài)響應(yīng)；對下降沿的響應(yīng)就是零輸入響應(yīng)。是電源激勵和電容元件的初始狀態(tài)均不為零的響應(yīng)，即電路的全響應(yīng)，如圖 53(b)所示。 表 51 一階 RC 電路的零輸入響應(yīng)和零狀態(tài)響應(yīng)的 ?kUtUSC ~)( 的關(guān)系 ?kt? ? ?2 ?3 ?4 ?5 ?6 零輸入響應(yīng)的SC UtU )( 零狀態(tài)響應(yīng)的SC UtU )( 由表 51 看出一階 RC 電路的這兩種響應(yīng)的暫態(tài)過程經(jīng)過 ?5?t 的時間就可 28 認為已結(jié)束而到達了穩(wěn)定狀態(tài)。 4．微分電 路和積分電路 +iCuCsu ou+RRu+iCusu ou+RuRC 圖 54 (a)微分電路 (b)積分電路 sutTOsutTO outTO tTOmuout? （ a） （ b） 圖 55 (a)微分電路輸入、輸出波形 (b)積分電路輸入、輸出波形 圖 54(a)為微分電路，當激勵方波周期 T 與電路的時間常數(shù) RC?? 滿足???2T ，且 RC UU ?? 時， CS UU ? ，則 dtdURCdtdURCiRU SC ???0 ，即輸出電壓 0U 近似與方波激勵 SU 的微分成比例，輸入、輸出波形如圖 55(a)所示。 2．方波激勵下的全響應(yīng) 令上述電路的 ?? kR 10 、 FC ?? 、 iU 和 mU 和 f 不變，用示波器的 CHCH2 同時顯示 iU 、 0U 的波形，觀察 0U 的變化規(guī)律，并用方格紙按圖 53 (b)形式描繪 iU 和 0U 的波形，測量 21 UU、 （示波器輸入耦合方式為 DC）。 4．積分電路 令 kR 30? 、 FC ?? 組成如圖 54(b)所示積分電路，令 iU 的 VUm 53?? ，Hz10?f ，用示波器同時觀察 iU 和 0U 的波形，并用方格紙按圖 55(b)的形式描 30 繪 iU 和 0U 的波形。當需定量測量波形幅度或時間參數(shù)時應(yīng)將垂直靈敏度微調(diào)或掃描時間因數(shù)微調(diào)分別置于校正位置（ CAL），并利用垂直或水平位移旋鈕 ，將幅度測量基準線或時間測量基準點置于屏前坐標格某一水平或垂直坐標線上。 七、實 驗報告要求 1．完善實驗內(nèi)容描繪的波形圖，結(jié)合實驗波形圖說明方波激勵下一階 RC 電路的零輸入響應(yīng)，零狀態(tài)響應(yīng)和全響應(yīng)的變化規(guī)律的特點。 2．學(xué)習(xí)放大器主要性能參數(shù)測量方法。該電路利用 1BR 和 2BR 組成的分壓電路來固定基極電位，當 BII ??1 時 ，基極電位 )( 212 BBCCBB RRVRU ?? 。 32 放大器的靜態(tài)工作點由下列的關(guān)系式確定： CCBB BB URR RU )( 21 2??，EBEBEBEC RUR UUII ???? ， )( ECCCCEECCCE RRIURIUU ????? 2．放大器主要性能指標與測試方法 晶體管放大器的主要性能指標有電壓放大倍數(shù) VA ，最大不失真輸出電壓max0U 、輸入電阻 iR 、輸出電阻 oR 、幅頻響應(yīng)和通頻帶 BW 等。 信號源放大器+ + sU iURiR信號源放大器+ + sU iURiR+oU 圖 62 放大器輸入電阻測量電路 33 3）輸入電阻 iR beBBbei rRRrR ?? 21 //// 放大器的輸入電阻反映了放大器消耗輸入信號源功率的大小。這種方法，當被測電路輸入電阻很高時，將因 R 和毫伏表的接入而在輸入端引起較大的干擾 誤差，特別是毫伏表內(nèi)阻不是很高時，所測 iS UU、 值會偏小。輸出電阻 0R 的大小反映了放大器帶負載的能力， 0R 越小，帶負載能力越強。 5）幅頻響應(yīng)和通頻帶 BW fHfLfWBvAvmAvmA70 低頻區(qū) 中頻區(qū) 高頻區(qū) 圖 64 放大器的幅頻響應(yīng) 放大器的幅頻響應(yīng)如圖 64 所示，影響放大器幅頻響應(yīng)的主要因素是電路中存在各種電容。測量時，每改變一次信號源的頻率（注意必須保持輸入信號幅值不變，且輸出波形 不失真），用交流毫伏表或示波器測量一個對應(yīng)的輸出電壓值，計算出相應(yīng)的電壓放大倍數(shù) VA ，就可在坐標紙上畫出 VA ～ f 曲線即為放大器的幅頻響應(yīng)。 35 三、實驗任務(wù)、步驟與方法 1．連接電路 本實驗利用模擬電子電路實驗箱的晶體管系列模塊，它上面有若干分立元器件，通過連線可組成所需的實驗電路。 2．設(shè)置并測量靜態(tài)工作點 設(shè)置與測量靜態(tài)工作點是在 0?iU 的條件下進行。連接到放大器的輸入端，接通 +12 電源，用示波器的 CHCH2 通道同時觀察 iU 和 0U 的波形，觀察 0U 的波形是否 失真及 0U 與 iU 的相位關(guān)系，如果 0U 不失真，用交流毫伏表測量 0U 的有效值。在步驟 3 ?? kRC 、 ?? kRL 連線條件下，置mAIC 2? 。在步驟 7 基礎(chǔ)上，將信號源與放大器輸入端直接相連，分別測量 ??LR 、 ?? kRL 時的輸出電壓 0U 、 LU0 ，計算出LL RUUR )1( 000 ??。測量 CI 、 EI 時，應(yīng)先測量 37 射極電阻的電位 EU 后，再計算EEEC RUII ?? 。 38 實驗七 負反饋放大器 一、實驗?zāi)康? 1．了解阻容耦合放大器的級聯(lián)關(guān)系。第一級放大器輸出端通過耦合電容 2C 與第二級放大器輸入電阻 2iR 聯(lián)接。反饋系數(shù)11110001FFFFFFfV RR RRRR UUUUF ????? 。 2． 負反饋改變放大器的輸入電阻與輸出電阻?？梢娨胴摲答伜蠓糯笃黝l帶寬度 LFHF ffBW ?? 被展寬了，如果（ 1+ VVFA ） 1， HFfBW? 。應(yīng)注意負反饋只能改善反饋環(huán)內(nèi)的波形失真。引入負反饋能改善放大器傳輸特性iUU0的非線性，使其向線性接近，當引入深度負反饋時，即（ 1+ VVFA ） 1 時，放大器的增益ViV FUUA 10 ?? ， 即放大器的閉環(huán)傳輸特性近似為一條直線。本實驗放大器引入電壓串聯(lián)負反饋后，輸入電阻增高（ 1+ VVFA ）倍，即 ?iFR （ 1+ VVFA ） iR ；使輸出電阻降低（ 1+ VVFA ）倍， 即VVOF FARR ?? 1 0 。 1．負反饋使放大器的放大倍數(shù)降低，但提高了放大倍數(shù)的穩(wěn)定性，對于本實驗放大器引入負反饋后電壓放大倍數(shù)VVVF FAAA ?? 1 ，即引入負反饋后的電壓放大倍數(shù)比基本放大器的電壓放大倍數(shù)降低了（ 1+ VVFA ）倍。 第一級放大電路的電壓放大倍數(shù) )//(21111 111 iCbebe LV RRRA ???? ????? 第二級放大電路的電壓放大 倍數(shù) )//(2222 222 LCbebe LV RRRA ???? ????? +iu1BRk47CR+ ccu+ 12 V2BRk241FR?1 0 04BRk3+1CF?10+ 2C1ECF?1001T9 0131ERk11BR1K FRk10LR2Kou2CRWRk1003BR ?k102ER?4304C+F?103CF?102T9 013F?10 圖 71 帶有電壓串聯(lián)負反饋的兩級阻容耦合放大器 39 兩級放大器的電壓放大倍數(shù) 21 VVV AAA ?? ， VA 是一個正實數(shù)，這表明輸入電壓 iU 經(jīng)過兩次倒相后，輸出電壓 0U 和它同相。 3．學(xué)習(xí)正弦信號失真度測量方法。 2．在圖 61 電路 中，改變 Rw 可使輸出波形發(fā)生變化，當 Rw 增至很大時，會出現(xiàn)什么失真，反之，當 Rw 減到很小時，又會出現(xiàn)什么失真？ 3．調(diào)正放大器靜態(tài)工作點時，為什么 2BR 要用一個固定電阻 2BR? 與電位器 Rw 串聯(lián)，而不能直接用電位器？ 4．在測試 vA 、 iR 和 0R 時應(yīng)怎樣選擇輸入信號的頻率和幅值，為什么信號頻率一般選 1KHz，而不選 100KHz或更高？ 七、實驗報告要求 1．結(jié)合實驗數(shù)據(jù)和特性曲線說明改變 2BR 對放大器工作情況的影響。 2．本實驗多項內(nèi)容需測量放大器的靜態(tài)工作點，測量時應(yīng)使 0?iU ，即斷開信號源與放大器輸入端的連線后再將輸入端短路，或?qū)⑿盘栐摧敵鲂盘栒{(diào)到零，不能將信號源輸出端短路。 5．測量輸出電阻 R 。將測量數(shù)據(jù)記入表 62 中。測量 2BR 時須斷開直流電源開關(guān)，并斷開 2BR 與電路的連線。 按圖 61 在晶體管系列模塊上選擇元器件連接單管共射極放大器電路，其中電位器 RW 在電位器模塊中選取，注意放大器的接地點要與模塊上的接地端（ GND）相連，放大器的 CCU? 端要與實驗箱電源部分的 +12V 連接。 如果只需要測量放大器的通頻帶 BW，可先測出放大器中頻區(qū)（如 KHz10 ?f ）的輸出電壓 0U 。其中 Hf 為放大器的上限頻率，主要受晶體管的結(jié)電容及電路的分布電容的影響； Lf 為放大器的下限頻率，主要受耦合電容 21 CC、 及射極旁路電容 EC 的影響。 信號源放大器iRoU++LR 圖 63 輸出電阻測量電路 34 輸出電阻測量方法如圖 63 所示，首先使放大器空載，在輸出波形不失真的條件下， 測量放大器的空載輸出電壓 0U 。當開關(guān) S 置于 1，在輸出波形不失真的情況下，測量輸出電壓 01U ，再將開關(guān) S 置于 2，接入已知電阻 R（一般選擇 R 值接近于 iR 值），并保持輸入電壓不變，測量輸出電壓 02U ，則 RUU URi 0201 02??。 測量放大器的輸入電阻 iR 有兩種方法，第一種方法的原理如圖 62(a)所示，在信號源輸出與放大器輸入之間串一個已知電阻 R（一般選擇 R的值接近 iR 值）。 2）最大不失真輸出電壓 max0U 在 Q 位于交流負載線中間時，放大器所能輸出的最大不失真電壓值，就是該放大器的最大不失真輸出電壓。 +iu+ouWRk10 02BR ?k10CR+ ccu+ 12 V1BRk24ERLR+1CF?101IBICIEI+ 2C+ECF?47TBR9 013F?10 圖 61 共射極單管放大器 靜態(tài)工作點選得過高或過低都會使輸出電壓波形產(chǎn)生非線性失真，為了得到最大不失真輸出幅度，其靜態(tài)工作點 Q 應(yīng)設(shè)在交流負載線的中間位置。 二、實驗原理與說明 1．單管共射極放大器工作原理 圖 61 是電阻分壓式工作點穩(wěn)定共射極單管放大器。 3．將實驗內(nèi)容 2 測量的 21 UU、 值與計算值比較，定性分析誤差原因。 六、預(yù)習(xí)要求 1．復(fù)習(xí)教材 RC 電路響應(yīng)內(nèi)容，閱讀指 導(dǎo)書中本實驗各項內(nèi)容，熟悉信號源，示波器的基本使用方法，畫出測試 電路數(shù)據(jù)記錄表格。 2．用示波器的雙通道觀察波形時建議用 CH1 輸入端接方波激勵信號 iU ，用 CH2輸入端接響應(yīng)，保持這樣的連接順序，方便于示波器的調(diào)節(jié)與波形觀察。增大 R 值定性觀察 0U 波形的變化，當 R 增至 1MΩ時該電路是否還是微分電路。 三、實驗任務(wù)、步驟與方法 1．方波激勵下的零輸入和零狀態(tài)響應(yīng) 從電路板上選取 ?? kR 10 、 PFC 6800? 組成如圖 54(a)所示的一階 RC 電路， iU 為信號發(fā)生器提供的方波信號 VUm 3? ， KHz1?f ，用示波器的兩個通道 CH CH2 同時顯示 iU 和 0U 的波形。通過顯示的波形可以測量出電路的時間常數(shù) ? ?？梢杂萌憫?yīng)表達式： RCtSCSC eUoUUtU ?? ??? ))([)( 來求電容 C 充、放電的初始值 1U 、 2U ： 上升沿到來時 )0(?t ， )()[)( 1 RCeUUUtU RCtSSC ???? ? ?，當2Tt?時，2)2( UTUC ?，則 )1()[ 221212 ??? TSTTSS eUeUeUUUU ??? ?????? （ 51）；下降沿到來時 )0( ?t ， ?tC eUtU ???? )0(0)( 2，當 2Tt? 時1)2( UTUC ? 則 ?221 TeUU ?? （ 52），將其代入（ 51）式得 )1()1( 22 ?? TST eUeU ?? ??? ，??????222222