两级阻容耦合放大电路

1、1mV两级阻容耦合放大电路通常放大电路的输入信号都是很弱的，一般为毫伏或微伏数量级，输入功率常在 以下。为了推动负载工作，因此要求把几个单级放大电路连接起来，使信号逐级得到放大,方可在输出获得必要的电压幅值或足够的功率。由几个单级放大电路连接起来的电路称为多如耦合电路级放大电路。在多级放大电路中，每两个单级放大电路之间的连接方式叫耦合;是采用电阻、电容进行耦合，则叫做“阻容耦合”。阻容耦合交流放大电路是低频放大电路中应用得最多、最为常见的电路。本实验采用1的是两级阻容耦合放大电路，如图3-1所示。7CCJKSC112VXMH4+-f<>KC1A区 ILThf f <：5Cli

2、ibl-*+ >«i kV1luF-POlKhldlCJ*)(V 誌 d?Nnmn4-匚F1>75QQ J*4714F-POL2他R3V2t；7阳日4RF4 *(?F2>7Enft 半 47uF-PCiL3-1两级阻容耦合放大电路UCEQ1 = VCC，与纵轴的交点在晶体管V1的输出特性曲线中直流负载线与横轴的交点（UCE=O时）集电极电流为I CQ1RC1VccRe1Re3静态工作点 Qi位于直流负载线的中部附近,由静态时的集电极电流ICQ1和集-射电压UCEQI确定。当流过上下偏流电阻的电流足够大时,晶体管Vi的基级偏压为Ub1RVCCRiR2晶体管V1的静态发

3、射极电流为I EQ1Ub1 UBe1Ub10.7ReiRe3Re1Re3可作为第一级放大电路的外接负载,第二级放大电路的输入电阻为静态集电极电流近似等于发射极电流，即I CQ1I EQ1I BQ1I EQ1晶体管Vi的静态集电极电压为U CQ1/ccI CQ1 Rl两级阻容耦合放大电路的总电压放大倍数为Au其中，第一级放大电路的电压放大倍数为Au1 R l1r be1(11)Re1晶体管V1的等效负载电阻为Rl1%i2Ri2R3 / R4 / r be2(12) Re2晶体管V1和V2的输入电阻分别为rbe1300(1300(12)rEQ2第二级放大电路的电压放大倍数为Au22 RL2其中，等

4、效交流负载电阻 R L2(1R人。2) Re21、两级放大电路静态工作点的测量。(1 )创建如图3-2所示两级阻容耦合放大电路。断开函数信号发生器与电路的连接, 将电路输入端接地。单击仿真开关，进行仿真分析。用数字万用表或动态测试探针分别测量3-1 中。节点电压Vb1、Vc1、Ve1、Vb2、VC2及Ve，并记录测量结果于表vccXHtlJ13V、P1 >12I pI4-4 «Cl+VIlUF-POLXMbllkfiC2*i!i宙 L4-2N2QD4V2LOIcei兗F3752)0 土-RuF-PCiLL<«40图3-2两级阻容耦合放大电路静态工作点测量原理图(

5、2)根据阻值 Ri、R2和电源电压 Vcc，计算节点电压UB1。匚3TFCF2+士 Jt7u=-PCJL(3)设Ube为0.7V，由基极偏压 Ubi估算Vi管的射极偏压 Uei、射极电流Iei和集电极电流Ici。根据Iei，Vcc和Rci估算集电极偏压Uci。(4)确定Vi管的静态工作点Qi， 即卩Ibqi， IcQi和Uceqi 。2、两级电压放大倍数的测量。(1 )创建如图3-3所示两级阻容耦合放大电路。将函数信号发生器接入电路。单击仿真开关，进行仿真分析。由双踪示波器显示的波形，记录输入电压峰值和输出电压峰值Uo1 P，同时记录输入输出波形的相位差。(2)创建如图3-4所示两级阻容耦合放

6、大电路。将函数信号发生器接入电路。单击仿真开关，进行仿真分析。由双踪示波器显示的波形，记录输入电压峰值Ui2p和输出电压峰I值Uo2p，同时记录输入输出波形的相位差。VCCHSC112V/CCxr<；iCil)rluHPOLClTP-IJ-FOL2讪551C21JF-PO,.>i-fr >2jnoRES *CE1PV飞二BV2GS-ritlUiF-POLf2NjyL4MEA + CE24?jFif-pol图3-3第一级电压放大倍数测量原理图XSMXIRC15 IHDC2UF-POLV1Z'M 创 LMR4RC2»Jkfi匚3-HF1li=-POLJNJyUJ

7、1 R_b 2 - I >1XFGl>RE2>240nFL 5/kQ+ CE1i*)7,jF=PCL>R3 JiOkTi>r!E>750n亠 C匚2±#7tlF=FOL图3-4第二级电压放大倍数测量原理图(3)创建如图3-5所示两级阻容耦合放大电路。将函数信号发生器接入电路。单击仿真开关，进行仿真分析。由双踪示波器显示的波形，记录输入电压峰值U ip和输出电压峰值Uop，同时记录输入输出波形的相位差。(4 )根据电压的读数，计算第一级放大电路的电压放大倍数Aui、第二级放大电路的vccxsc 1tzWF-PCLClluh-PniV2239341 f

8、tE唧R黑2 口一二呃R凸+ C匚-士 WuF.FOl-图3-5总电路电压放大倍数测量原理图压放大倍数Au2和总电路的电压放大倍数 a(5)用第一级放大电路的电压放大倍数Au1和第二级放大电路的电压放大倍数Au2计算总电路电压放大倍数 Auo(6)设8为200，用RC1 , Re1 , rbe1 , rbe2 , R3, R4和Re2计算第一级放大电路的电压Au2 O放大倍数Au1 O(7 )用Rc2 , Rl, rbe2和Re2计算第二级放大电路的电压放大倍数 3、两级阻容耦合放大电路频率特性的测量测量原理如前所述。 为简便起见，本实验要求用三点法， 只测三个特殊频率点， 即fo、fL、fH

9、。输入信号的频率fo和幅度Ui由自己选择，用毫伏表测出中频时的输出电压Uo。然后分别降低或增大信号源的频率(注意在改变频率时应保持Ui不变)，使输出幅度下降到Uo/J2，记下此时对应的信号频率(分别为上限截止频率fH和下限截止频率fl.)多级放大器的放大倍数AunAu1 Au2Aun但要注意多级放大器级联时，后级放大器是前级放大器的负载，计算时要将后级的输入电阻当成前级的负载电阻。多级放大器的输入电阻就是第一级放大器的输入电阻，而输出电阻就是最后一级的输出电阻。即:RiRi1RoRon1.负反馈放大器1)负反馈类型及判定根据输出端反馈信号的取样方式的不同和输入端信号的叠加方式的不同：负反馈可分

10、为四种基本的组态：电压串联负反馈、电压并联负反馈、电流串联负反馈、电流并联负反馈。判断反馈放大器的类型主要抓住三个基本要素:(1 )反馈的极性，即正反馈还是负反馈，可用瞬时极性法判断，反馈使净输入减小为负反馈，使净输入增强为正反馈;(2 )电压反馈还是电流反馈，决定于反馈信号在输出端的取出方式;(3 )串联反馈还是并联反馈，决定于反馈信号与输入信号的叠加方式，以电压方式叠加为串联反馈，以电流方式叠加为并联反馈。2)负反馈对放大电路性能的影响负反馈虽然使放大器的放大倍数降低，但能在多方面改善放大器的动态参数，如稳定放 大倍数，改变输入、输出电阻，减小非线性失真和展宽频带等。负反馈使放大器的放大倍

11、数下降闭环放大倍数：AfA1 AFA、F、dAf1 dA1 AF A变化量。式中（dAf/Af）是闭环放大倍数的相对变化量，（dA/A ）是开环放大倍数的相对串联负反馈使输入电阻增加:Rf1 AF Ri并联负反馈使输入电阻减小:Rf电压负反馈使输出电阻减小:RofR1 AFRo1 AF电流负反馈使输出电阻增大:Rof1 AF Ro负反馈使上限截止频率提高:fHf1 AF fH使下限截止频率下降:fLffL / 1 AF，从而展宽频带式中A是开环放大倍数，F是反馈系数，1+AF称为反馈深度。注意式中Af根据反馈类型的不同，其物理意义不同，量纲亦不同。负反馈提高放大电路的稳定性负反馈还可以减小放大

12、器的非线性失真3）深度负反馈电路放大倍数的计算:深度负反馈时,1 AF1，所以闭环放大倍数 Af -f F注意式中A、F、Af根据反馈类型的不同，其物理意义不同，量纲亦不同。对于电压串联负反馈， A、F、Af都是电压之比，所以其闭环电压放大倍数为:AuufF uu2. 实验电路本次实验以两级阻容的带电压串联负反馈放大电路为例，分析多级放大电路以及引入负反馈后对电路性能的影响，电路参看图1RW2 r22K"*VCC n+ 12VUs RSD i0KUsUiiiUfHRCI1 RB21r2KC2h10KT1L 占P2RC22KC3H卜10Uhri2KUo1RB223KRE21100UoP

13、4O=>CE1100URE222KfCE2 100U图1多级放大与电压串联负反馈电路RW2的P2端用100 Q电阻连接到地时，电路处于开环状态（切断反馈信号，但保留反馈回路的负载作用），各级的动态参数如下:第二级放大器:Ri2Rb21 /Rb22/rbe2 1 B Re21RO2Rc2/RW2RC2Au2RC2/Rlrbe2(1)RE21第一级放大器:RiiRoiRB1RW1 / rbe11 P R1rbe1 1 P R1RC1AuiRci/Ri2rbe1 (1)R1电路构成的两级放大器，其参数为:RiRiiRoRO2RC2AuAu1 Au2RW2的P2端与P1接通（断开开环时的接地电阻

14、 100 Q）, RW2引入电压串联负反馈,电路分析如下:反馈系数:FuUf &U? R RW2闭环电压放大倍数Auuf的估算:Auf u。AuUi1 Au Fuu闭环输出电阻Ro f:RofR。1Au Fuu深度负反馈时，闭环电压放大倍数Auuf估算:RiF uu闭环输入电阻RfAu Fuu式中：Ri开环输入电阻；Ro开环输出电阻Au 带负载Rl时的开环电压放大倍数1. 开环参数的测量将电路开环（RW2选20k Q电阻，P2端用100 Q电阻连接到地），接通负载（接通P3、P4）,使电路工作在开环、带负载工作状态。参照实验一中晶体管单管放大器实验中介绍的方法，测量开环情况下，电路的中

15、频电 压放大倍数Auu，输入电阻Ri，输出电阻Ro。1） 以 f = 1KHz ， Us =20 mV 的正弦信号（实际信号幅度可根据实际情况选取，方便测量即可）输入放大器，负载 Rl接通，用示波器监视输出波形 Uo,在Uo不失真的情况下,s、用数字示波器测量开环情况下Us、Ui、Uo1、Uo，记入表3.3。2）断开负载Rl，在输出不失真的情况下，测量空载时的Uo',记入表3.3*3）测量通频带Uo 的值不变，改变信号发生器的输出频率，找出开环情况下的上、下限频率fL 和 fH ，RW2 断开，在带负载且输出不失真的情况下，保持输出电压测量负反馈放大器的各项性能指标：将RW2 （=20 kQ）的P2端与P1接通（断开开环时的接地电阻100 Q）,使RW2 引入负反馈 ，适当加大输入信号 Us （约 50mV ，实际信号幅度可根据实际情况选取，方便 测量即可） ，在输出波形不失真的情况下，参照开环参数的测量方法，测试闭环参数记入表 3.3和表3.5中，如果fHf的值大于1MHz ,超过低频信号发生器的输出频率范围，则记为1MHz 。按照同样的办法计算 Auuf、Rif、Rof，根据实验结果，计算电路参数填入表3.44观察负反馈对非线性失真的改善：以下测试应