两级阻容耦合放大及负反馈电路实验

时间：2022-10-29 百科知识版权反馈

【摘要】：由于放大器级间是阻容耦合，每级的静态工作点互不影响，这易于电路静态工作点的计算和调整。两级静态工作点的计算方法同实验4.1.1。此外，多级放大器在放大较低频率信号时，级间耦合电容会造成信号的衰减。开关A向左扳，开关B闭合时，图4.1.3为级间带有电压串联负反馈的闭环放大电路。注意在验证时，要扣除输入级偏置电阻的影响。用参数扫描分析法，分别测量基本放大器及负反馈放大器的下上限截止频率fL、fH及fLf、fHf。

4.1.3　两级阻容耦合放大及负反馈电路实验

1）实验目的

（1）巩固学习放大器主要性能（静态工作点、放大倍数、输入输出电阻）的测量方法。

（2）观察多级放大器的级间联系及相互影响。

（3）观察负反馈对放大器性能的影响，了解负反馈放大器性能的一般测试方法。

2）实验原理

（1）开关A向左扳，开关B打开时，图4.1.3为两级RC阻容耦合放大电路的原理图。

图4.1.3　两极阻容耦合放大及负反馈电路

（2）由于放大器级间是阻容耦合，每级的静态工作点互不影响，这易于电路静态工作点的计算和调整。两级静态工作点的计算方法同实验4.1.1。

（3）对于交流信号，在分析多级放大器时，要考虑各级之间的相互影响，以及放大器与信号源或负载之间的连接问题。例如:后级的输入电阻构成了前级的负载电阻，前级的输出电阻便构成了后级的信号源内阻。此外，多级放大器在放大较低频率信号时，级间耦合电容会造成信号的衰减。

（4）两级放大器中频段的动态性能指标分析如下。

①放大器电压放大倍数为

式中:——第一级的电压放大倍数

R′_L1——第一级的交流等效负载，R′_L1＝R_c1∥R_b21∥R_b22∥［r_be2＋（1＋β₂）R_e3］；

——第二级的电压放大倍数，

R′_L——第二级的交流等效负载，R′_L＝R_c2∥R_L。

②放大器输入电阻为:r_i＝R_b11∥R_b12∥［r_be1＋（1＋β₁）R_ef］

③放大器输出电阻为:r_o≈R_c2

（5）负反馈电路会对放大器的性能产生影响，反馈类型不同对放大器性能的影响也不同。开关A向左扳，开关B闭合时，图4.1.3为级间带有电压串联负反馈的闭环放大电路。

负反馈放大器电压放大倍数的基本方程式:

式中:A_u——基本放大器的电压放大倍数；

F_u——反馈系数；

Auf——放大器的闭环电压放大倍数。

电压串联负反馈对电路放大器的性能的影响:

①当为深度反馈时，电压串联负反馈的电压放大倍数可近似表示为:A_uf＝1/F_u；

②电压串联负反馈的输入电阻:i_if＝U_i/I_i＝r_i（1＋A_uF_u）；

③电压串联负反馈的输出电阻:r_of＝U_o/I_o＝r_o/（1＋A′_usF_u）；

式中:A′_us——负载RL开路时的源电压放大倍数。

④负反馈对放大倍数稳定性的影响:

⑤负反馈对频率响应的影响:

f_Hf＝f_H（1＋A_umF_u），f_Lf

式中:f_H、f_L——f_H与f_L分别为放大电路开环时的上、下限频率；

f_Hf、f_Lf——f_Hf与f_Lf则分别为闭环时的上、下限频率；

A_um——放大电路中频电压放大倍数。

3）实验器材

（1）三极管:2N2222A2个；

（2）电阻:13个；

（3）电容:20μF 3个、47μF 5个、50μF 1个；

（4）开关:4个；

（5）直流电压源；

（6）测试仪器仪表:信号发生器、示波器各1台；电压表5只、电流表4只。

4）实验内容及步骤

（1）创建如图4.1.3所示的电路，其中表A₁、A₂、A₃、A₄、V₁、V₂用于测量静态工作点，将各表属性中的Value/Mode设置为DC；表V₃、V₄、V₅用于测量电路的交流输入、输出信号，将各表属性中的Value/Mode设置为AC，然后将电路图命名、存盘。

（2）测量各级的静态工作点

电路参数如图所示，在开关A向左扳和向右扳两种情况下，用表A₁、A₂、A₃、A₄、V₁、V₂测量两级的静态工作点，将测量值填入表4.1.9中。

表4.1.9　数据记录表9

（3）测量两级基本放大电路的电压放大倍数

信号源输出的正弦交流电设置为Us＝10mV、频率1kHz。开关A向右扳、开关D向右扳（将R_s＝100Ω作为信号源内阻串入电路），开关C闭合，构成两个单级放大器，用表V₃、V₄、V₅分别测量两级的输入和输出电压，计算每一级的电压放大倍数A_u1和A_u2以及整个放大器的放大倍数A_u。再将开关A向左扳，重复上述过程。将测量和计算值填入表4.1.10中。

表4.1.10　数据记录表10