【導讀】實踐教學對于提高學生的綜合素質(zhì)、培養(yǎng)學生的實踐能力和創(chuàng)新精神具有特殊的作用。電工電子技術(shù)實驗是電工課程重要的實踐性教學環(huán)節(jié)。其目的一方面是幫助學生理論聯(lián)系實。學生得到電工和電子實踐技能的基本訓練，樹立工程實踐觀點和嚴謹?shù)目茖W作風。解實驗所需的設(shè)備和儀器、儀表的規(guī)格、使用條件和使用方法。實驗過程中，必須嚴格遵守實驗室的各項規(guī)章制度和安全操作規(guī)程，認真進行實踐操作，整理和環(huán)境清潔工作后，方可離開。將原始數(shù)據(jù)或經(jīng)過計算的數(shù)據(jù)整理為數(shù)據(jù)表，曲線或相量圖應(yīng)在方。對實驗中出現(xiàn)的問題進行討論，得出結(jié)論。實驗報告應(yīng)在規(guī)定時間準時交給指導。直流/交流電流表、電壓表及萬用表分為指針式儀表和數(shù)字式儀表兩大類。微安表頭又分為磁電系、電磁系、電動系三。個范圍稱為量程，故它們分別是單量程直流電流表和電壓表。測量時為了保證測量精度應(yīng)合理選擇量程。測量值應(yīng)小于但要接。誤差，予以修正。使用直流穩(wěn)壓電源時，不能將電壓輸出端與地短路。

　　

【正文】 。對于圖 61 所示的電路，各性能指標的計算式與測試方法如下： 1）電壓放大倍數(shù) VA beLiV rRUUA ??? ?0 ，其中 LCL RRR //?? ， mAI mVrEbe26)1(20 0 ????? 測量電壓放大倍數(shù) VA 的方法為：在放大器輸出波形不失真的情況下，用交流毫伏表分別測量輸入和 輸出電壓的有效值 iU 和 0U 或用示波器分別測量它們的峰值 imU 和 mU0 ，則immiV UUUUA 00 ?? 。 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。測量方法為：調(diào)正靜態(tài)工作點 Q，使 Q 位于交流負載線中間，逐漸增大輸入信號幅值，同時觀察輸出波形，當輸出波形同時出現(xiàn)失真 時，輸出電壓的有效值 0U 即為 max0U 。 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。當 si RR??（信號源內(nèi)阻）時，放大器從信號源獲取較大電壓；當 si RR?? 時，放大器從信號源吸取較大電流，若 si RR? ，則放大器從信號源獲取最大功率。 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）。在輸出波形不失真情況下，用交流毫伏表分別測量 iS UU、 值，則 RUU UR iS ii ??。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。 第二方法的原理如圖 62(b)所示。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??。 4）輸出電阻 0R CC RRrR ?? //00 其中 0r 為晶體管的輸出電阻。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。當 LRR ??0 時，放大器可等效成一個恒壓源。 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 。然后接入負載 LR ，在保持輸入電壓不變的情況下，測量放大器的有載輸出電壓 LU0 ，則LL RUUR )1( 000 ??。 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。通頻帶 LH ffBW ?? 。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。 放大器的幅頻響應(yīng)通常采用“逐點法”測量，即通過測量不同頻率時的電壓放大倍數(shù) VA 來獲得。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)。利用該曲線可求出通頻帶 BW。 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 。然后升高頻率，直到輸出電壓降到 0U 為止（此過程必須保持輸入信號幅值不變，且輸出波形不失真），此時信號源的頻率就是上限頻率Hf ；再降低頻率，用同樣方法可測出下限頻率 Lf ，則放大器的通頻帶LH ffBW ?? 。 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。這些元器件一部分是全獨立的，即它們的兩端（或三端）均不與其它元器件連接； 另一部分是半獨立的，它們一端與其它元器件連接，各元器件的存在狀況在模塊的電路板上都已標出，選擇元器件連接電路必須注意這點。 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。連接好電路經(jīng)檢查正確之后，方可進行以下各項內(nèi)容的實驗。 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。在步驟 1 連線的基礎(chǔ)上，將放大器的輸入端短路，打開直流電源開關(guān)，用萬用表測量三極管 T 的射極電壓 EU ，調(diào)節(jié) RW 使 VUE ? （即 mARUI EEC 2??），然后測量 CB UU、 和 2BR 值，記入表 61 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。 表 61 靜態(tài)工作點實驗數(shù)據(jù) 測 量 值 計 算 值 )(VUB )(VUE )(VUC )(2 ?kRB )(VUBE )(VUCE )(mAIC 3．測量電壓放大倍數(shù) 恢復步驟的電路連接，使低頻信號發(fā)生器輸出頻率 KHzf 1? ，有效值mVUi 10? 的正弦信號。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。此項內(nèi)容在下述三種情況下進行測量： 1）負載開路， ?? kRC ； 2）負載開路， ?? kRC ； 3） kRC ? ， 36 kRL ? 。將測量數(shù)據(jù)記入表 62 中。 表 62 電壓放大倍數(shù)實驗數(shù)據(jù) mAIC 2? ， KHz1?if ， mVUi 5? )( ?kRC )(?kRL )(0VU VA 0U 與 iU 的相位關(guān)系 ? ? 4．測量輸入電阻 iR 按圖 62(b)進行測量。在步驟 3 ?? kRC 、 ?? kRL 連線條件下，置mAIC 2? 。將 KHz1?f ， mVUS 5? 的正弦信號，先直接接到放大器的輸入端，用示波器監(jiān)視 0U 不失真情況下，用交流毫伏表測量輸出電壓 01U ；然后在信號源與放大器輸入端之間串入 ?? kR 2 電阻，再測量輸出電壓 02U ，計算出RUU URi 0201 02?? 。 5．測量輸出電阻 R 。 按圖 63 進行測量。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 ??。 四、實驗注意事項 1．進行各項內(nèi)容 實驗時需注意實驗條件，即 CR 、 LR 、 CI 值和輸入信號的頻率與幅值等。 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。 3．測量 BEU 、 CEU 時，為防止引入干擾，不 要用萬用表直接測量，應(yīng)先測量三極管 B、 C、 E 極對地電位后，再計算出 BEU 、 CEU 。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 ?? 。 五 、預(yù)習要求 1．復習教材基本放大電路一章中有關(guān)內(nèi)容，閱讀指導書中本實驗的各項內(nèi)容，畫出實驗電路和實驗數(shù)據(jù)表格。 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．結(jié)合實驗結(jié)果分析為什么 CR 值不同，接入負載與否，電壓放大倍數(shù)會不同。 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。 2．加深放大電路中引入 負反饋方法的理解，以及負反饋對放大器性能指標的影響。 3．學習正弦信號失真度測量方法。 二、實驗原理與說明 圖 71 是帶有電壓串聯(lián)負反饋的兩級阻容耦合放大器。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。由于電容有隔直流作用，它可使前后兩級的直流工作狀態(tài)相互之間沒有影響，故各級放大電路的靜態(tài)工作點可以單獨設(shè)置。 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。 在電路中通過反饋電阻 FR 把輸出電壓 0U 引回到輸入端，加在三級管 1T 的發(fā)射極上；在射級電阻 1FR 上形成反饋電壓 fU 與輸入信號 iU 串聯(lián)，屬于電壓串聯(lián)負反饋。反饋系數(shù)11110001FFFFFFfV RR RRRR UUUUF ????? 。 電壓串聯(lián)負反饋對放大器性能的影響主要有以下幾點。 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。該放大器引入負反饋后電壓放大倍數(shù)的相對變化量VVVVVfVf AdAFAAdA ??? 1 1 ，即引入負反饋后，放大器閉環(huán)放大倍數(shù)的相對變化量VfVfAdA 比開環(huán)放大倍數(shù)的相對變化量減小了， 1+ VVFA倍，也就是閉環(huán)增益的穩(wěn)定性提高了 1+ VVFA 倍。 2． 負反饋改變放大器的輸入電阻與輸出電阻。 負反饋對放大器的輸入、輸出電阻的影響與反饋形式有關(guān)，串聯(lián)負反饋使輸入電阻增高；并聯(lián)負反饋使輸入電阻降低；電壓負反饋使輸出電阻降低；電流負反饋使輸出電阻增高。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 。 3．負反饋擴展了放大器的通頻帶 引入負反饋后，放大器幅頻響應(yīng)的上限頻率 HFf 向高端擴展了（ 1+ VVFA ）倍，即 HVVHF fFAf )1( ?? ；下限頻率 LFf 向低端擴展了（ 1+ VVFA ）倍，即 40 LVVLF fFAf ?? 1 1?？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? 。 4．負反饋能改善放大器輸出波形的失真 當放大器的輸入信號較大時，會使放大器件工作到它傳輸特性的非線性部分，因而將使輸出波形產(chǎn)生非線性失真。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。因此負反饋能夠減少輸出波形的非線性失真。應(yīng)注意負反饋只能改善反饋環(huán)內(nèi)的波形失真。 三、實驗任務(wù)、步驟與方法 1．連接電路 按圖