实验三  两级放大电路

一、实验目的

进一步掌握交流放大器的调试和测量方法，了解两级放大电路调试中的某些特殊问题；

二、实验电路

实验电路如图5-1所示，不加C_F，R_F时是一个无级间反馈的两级放大电路。在第一级电路中，静态工作点的计算为

, ,

, ,

图5-1  实验原理图

第一级电压放大倍数

其中

第二级电压放大倍数

总的电压放大倍数    

三、预习思考题

1、学习mutisim2001或workbenchEDA5.0C电子仿真软件

2、按实际电路参数，估算、、和、、的理论值

3、按预定静态工作点，以β₁ =β₂ = 416计算两级电压放大倍数

4、拟定的调试方法

四、实验内容和步骤

1、按图5-1连接电路（三极管选用元件库中NPN中型号National 2N3904）

实验中电路图的连接如下

2、调整静态工作点

调节R₁和R₇分别使=1.7V，=1.7V左右，利用软件菜单Analysis中DC Oprating Point分析功能或者使用软件提供的数字万用表（Multimeter）测量各管、、。可以通过计算获得，，将结果填入表5-1中。

1）、静态工作点调节后，两处调节值如图所示：

2）、用万用表分别测表中所求的值，并填表如下：

表5-1静态工作点测试

3、测量不加级间负反馈时放大器的动态指标

不加C_F和R_F，用函数发生器（Function Generator）产生=10mV，f =1kHz输入信号，点击开关，运行仿真，以波形不失真为准，用示波器（Oscilloscope）分别测量负载电阻R₁₃=∞和R₁₃=5.1K两种情况下和，计算、、，将结果填入表5-2中。

不加负反馈，负载5.1K时示波器波形如下：

不加负反馈，负载无穷大时示波器的波形如下：

表5-2不加级间负反馈时放大器的动态指标

4、添加负反馈后，负载5.1K时

  负载无穷大时

4、测量放大器的频率特性

(1)不加级间负反馈时，利用软件菜单Analysis中AC Frequency进行频率分析，测量两级交流放大电路的频率特性（带上负载），从两级放大电路的频率曲线读出3db带宽。

 不加负反馈时频率分析图像如下：

图5-2 放大电路的频率特性

= 25.5291Hz            = 1.8042Mz              =1.8042MHz

五、思考题

1、 说明多级放大电路和各级放大电路放大倍数的关系。

2、 本实验电路图中，两级之间采用的是什么耦合方式？这种耦合方式的缺点是什么？两级之间还可以采用什么方式进行耦合？

 

第二篇：基本放大电路电路实验报告

实验5 基本放大电路电路

实验5.1 NPN三极管分压偏置电路

一、实验目的

1.测量NPN管分压偏置电路的静态工作点。

2.估算电路的基极偏压Vb，并比较测量值与计算值。

3.估算发射极电流Ie和集电极电流Ic，并比较测量值与计算值。

4.估算集－射电压Vce，并比较测量值与计算值。

5.根据电流读数估算直流电流放大系数β。

6.测试分压偏置电路的稳定性。

二、实验器材

2N390 4 NPN三极管 1个 20V直流电源 1个 直流电压表 2个 0～10mA直流电流表 2个 0～50?A直流电流表 1个电阻 660Ω 1个 2KΩ 2个 10KΩ 1个

三、实验准备

NPN管分压式偏置电路如图5-1所示。在晶体管的输出特性曲线上，直流负载线与横轴的交点为集电极电流等于零时的集－射电压Vceo=Vcc，与纵轴的交点为集－射电压等于零时的集电极电流Ico＝Vcc/(Rc+Re)。

图5-1 分压式偏置电路

放大器的静态工作点Q一般位于直流负载线的中点附近，由静态集电极电流Icq和静态集－射电压Vceq确定。当流过上偏流电阻R1和下偏流电阻R2的电流远远大于基极电流时，基极偏压Vb由R2和R1的分压比确定

Vb＝R2Vcc/(R1+R2)

发射极电流Ie可用发射极电压Ve 除以发射极电阻Re求出，而Ve=Vb－Vbe,所以

Ie=(Vb-Vbe)/Re

静态电集电极Icq近似等于发射极电流Ie

Icq=Ie-Ib≈Ie

静态集－射电压Vceq可用克希霍夫电压定律计算，因此

Vcc=IcRc+Vceq+IeRe

因为Icq=Ie,所以

Vceq≈Vcc-Icq(Rc+Re)

晶体管的直流电流放大系数β可用静态集电极电流与基极电流之比来计算

β＝Icq/Ibq

四、实验步骤

1.在EWB平台上建立如图5-1所示的分压式偏置电路。单击仿真电源开关，激活电路进行动态分析。

2.记录集电极电流Icq，发射极电流Ie，基极电流Ibq，集－射电压Vceq和基极电压Vb的测量值。Ie=3.929mA Icq=3.929mA Ibq=0.022mA Vceq=9.593V Vb=3.292V

3.估算基极偏压Vb,并比较计算值与测量值。

Vb=V2*R3/R1+R3=3.33V 基本相同

4.取Vbe的近似值为0. 7V，估算发射极电流Ie和集电极电流Icq，并比较计算值和测量值。

Ie=（Vb-Vbe）/R4=4mA Icq=Ie-Ib≈Ie=4mA 基本相同

5.由Icq估算集－射电压Vceq，并比较计算值和测量值。

Icq=Ie-Ib≈Ie Vceq≈Vcc-Icq(Rc+Re)=9.36V 基本相同

6.由Icq和Ibq估算电流放大系数β。β＝Icq/Ibq=179

7.单击晶体管T，下拉电路菜单CiRcuit选择模式命令Model，选中晶体管2N3904。在出现的晶体管模式对话框中单击编辑按钮Edit，则可显示2N3904的参数表。将表中的FoRwaRd CuRRent Gain Coefficient，即β，从原来的204改为100，然后单击接受按钮Accept，以便测试晶体管参数变化对分压式电路工作点的影响。单击仿真电源开关，进行动态分析。记录集电极电流Ic,基极电流Ib,和集-射电压Vce。

8．比较Ic,Ib和Vce的新旧值，分析β值变化对静态工作点的影响。

Ic=3.888mA Ib=0.038mA Vce=9.735V

β减小 Ic 减小，Ib增大，Vceq增大

9．将β值改为原来的204，单击“接受”。

五、思考与分析

1．静态工作点设在直流负载线的中点附近有何好处？

在这个状态下，静态点的动态范围较大

2．静态工作点的估算值与测量值比较情况如何？

基本相同

3．当晶体管的β值发生变化时，分压式偏置电路的静态工作点能稳定吗？

不能

实验5.2 射极跟随器

一、实验目的

1．测量共极放大器(射极跟随器)基极和发射极的直流电压，并比较测量值与计算值。

2．测量射极跟随器的静态工作点在直流负载线上的位置。

3．测量射极跟随器的电压增益，并比较测量值与计算值。

4．测量射极跟随器的输入电阻，并比较测量值与计算值。

5．测量射极跟随器的输出电阻。

6．观察射极跟随起输出与输入电压波形之间的相位差。

二、实验器材

2N3904 NPN三极管 1个

10V直流电源 1个

电容器：1?F 1个，100?F 1个

示波器 1台

信号发生器 1台

数字万用表 1个

电阻：500Ω 1个，5kΩ 1个，10kΩ 1个， 20kΩ 2个，50kΩ 1个

三、实验准备

射集跟随器(共集放大电路)如图5-2所示，在三极管的输出特性中直流负载线与横轴的交点为集－射电压Vce等于Vcc，而与纵轴的交点为Vce等于零时的集电极电流

ICO?VCC RE

工作点Q位于直流负载线上，由静态时的集电极电流Icq和集－射电压Vceq来确定。共集放大电路的基极偏压Vb可通过上下偏流电阻的分压比来计算。当βRE>>R1时，

Vb?

发射集电流 R1VCC R1?R2

Ie?

集电极电流 Vb?VbeVe ?RERE

Ic?Ie?Ib?Ie

电压增益Av为输出电压峰值Vop与输入电压峰值Vip之比

Av?

对于电压跟随器，电压增益可用下式计算 VopVip

Av'?1???RL ?'rbe?1??RL

其中：等效交流负载 RL?RE//RL

三极管输入电阻 rbe?300??1???26/Ieq

电压跟随器的输入电阻

'Ri?R1//R2//rbe??1???RL '??

四、实验步骤

1．在电子工作平台上建立如图5-2所示的射集跟随器实验电路，信号发生器，数字万用表和示波器按图设置。

2．单击仿真开关运行动态分析。双击万用表图标，调出仪器虚拟面板，记录基极偏压Vbq，将万用表的测试杆移到节点Ve，测量并记录射集偏压Veq,然后将测试杆移回到节点Vb。

bq=9.34V eq=8.609V VV

3．根据R1,R2和电压值Vcc，计算静态基极偏压Vbq。

Vb?R1VCC=20*20/(20+20)=10V R1?R2

4．设Vbe=0.7V，估算静态射集偏压Veq和电流Ieq。

Veq=Vb-Vbe=9.3V Ieq=Veq/660=1.41mA

5．估算静态工作点Q，即Ibq,Icq和Vceq。

Icq=Veq/Re=1.41mA Ibq=Icq/B=0.07mA Vceq=20-Ieq*660=10.7V

6．将万用表的虚拟面板缩成图标，以免挡住示波器屏幕。单击仿真开关进行动态分析。记录峰值输入电压Vip和输出电压Vop并记录输出和输入波形之间的相位差。

7．根据步骤6的读数计算射集跟随器的电压增益Av。

Av=Vb1-VA1=989.9/999.8=0.99

8．计算三极管的输入电阻Rbe和等效交流负载电阻RL，并计算射极跟随器的电压增益Av。

电压跟随器的输入电阻

'=8.6KΩ Ri?R1//R2//rbe??1???RL??

三极管输入电阻 rbe?300??1???26/Ieq=4.006KΩ

等效交流负载 RL?RE//RL= 500*660/(500+660)=284.5Ω '

Av'?1???RL=201*284.5/4006+201*284.5=57184.5/61190.5=0.935 ?'rbe?1??RL

9．在节点Vi和电容C1之间插入一个10kΩ的电阻。将示波器的探头移到Vb节点。单击仿真电源开关进行动态分析。记录输入电压峰值Vip和基极电压峰值Vbp，必要时可调整示波器。

Vip=999.8V Vbp=0.4537V

10．根据步骤9的读数，计算输入电流峰值Iip，并用Vbp和Iip计算射极跟随器的输入电阻Ri。

Iip=Vbp/Rl’=1.6mA

Vbp*1.414/Iip=14kΩ

11．设电流放大系数β为200，计算三极管的输入电阻Rbe，并结合偏置电阻R1和R2计算射极跟随器的输入电阻Ri。Rbe=R1//R2//R3*(1+β)+10= 19.303kΩ

12．撤除插入的10kΩ电阻，并接入短路线，将电路恢复原貌。把示波器探头移到输出端V0，并将负载电阻RL改为50kΩ。单击仿真开关再次运行动态分析。记录输出电压峰值Vop。然后逐步减小RL的阻值，直至输出电压峰值降低到原先RL为50kΩ时的一半，则这时的RL值就等于射极跟随器的输出电阻R0。

五、思考与分析

1．基极偏压Vbq的测量值与计算值比较，情况如何？

基本一样

2．射极偏压Veq的测量值与计算值比较，情况如何？

基本一样

3．静态工作点Q在直流负载线的中部附近吗？

是

4．射极跟随器电压增益Av的测量值与计算值比较，情况如何？Av大于1吗？ 基本相同 小于一

5．射极跟随器输入电阻Ri的测量值与计算值比较，情况如何？这个输入电阻是较大还是较小？

近似相等，较大

6．实验测出的射极跟随器的输出电阻，是较大还是较小?

较小

7．射极跟随器输出与输入电压波形的相位差怎样？输出与输入电压是同相还是反相？ 基本一样，同相

8．射极跟随器在交流输入和输出电阻方面有何优点？这种电路的主要用途是什么？ 输入电阻较大，输出电阻较小，功率放大