下载文档原格式
实验.七负反馈放大电路班级：自动化一班学号：15350027姓名：李振昌2016.11.30一、实验目的1. 加深对负反馈放大电路的认识。
2．加深理解放大电路中引入负反馈的方法。
3. 加深理解负反馈对放大电路各项性能指标的影响。
二、实验仪器及器件三、 实验原理图7－1为带有负反馈的两级阻容耦合放大电路。
图7－1 负反馈放大电路1、闭环电压增益iOV V V A =——基本放大器（无反馈）的电压增益，即开环电压增益。
1＋A V F V ——反馈深度，它的大小决定了负反馈对放大电路性能改善的程度。
2、反馈系数 3、输入电阻 R if ＝ (1＋A V F V )R iR i ——基本放大器的输入电阻 4、输出电阻R o ——基本放大器的输出电阻A vo ——基本放大器∞=L R 时的电压增益图7－2四、 实验内容及实验步骤1、测量静态工作点按图7－1连接实验电路，取V CC ＝＋12V ，V i 0，用直流电压表分别测量第一级、第二级的静态工作点，记入表7－1。
表7－12、测试基本放大电路的各项性能指标将实验电路图按图7－2改接开环状态，即把R f断开后分别并在R F1和R L上，其它连线不动。
1) 测量中频电压增益A V，输入电阻R i和输出电阻R o。
①以f＝1KHz，V S约5mV正弦信号输入放大器，用示波器监视输出波形v o，在v o不失真的情况下，用交流毫伏表测量V S，V i，V L，记入表7－2。
表7－2②保持V S不变，断开负载电阻R L (注意，R f不要断开)，测量空载时的输出电压V o，记入表7－2。
2）测量通频带接上R L，保持1）中的V S不变，然后增加和减小输入信号的频率，找出上、下限频率f H和f L，记入表7－3。
3、测试负反馈放大器的各项性能指标将实验电路恢复为图7－1的负反馈放大电路。
适当加大V S（约10mV），在输出波形不失真的条件下，测量负反馈放大器的A Vf、R if和R of，记入表7－2；测量f Hf和f Lf，记入表7－3。
实验七 正弦稳态交流电路的研究一、实验目的（1）研究正弦稳态交流电路中电压、电流相量之间的关系，验证基尔霍夫定律。
（2）掌握交流电路中常用电工仪表的使用方法，测定交流参数。
（3）学会日光灯线路的连接及提高功率因数的方法，理解改善电路功率因数的意义。
二、原理说明（1）. 在单相正弦交流电路中，用交流电流表测得各支路的电流值， 用交流电压表测得回路各元件两端的电压值，它们之间的关系满足相量形式的基尔霍夫定律，即 ∑•U ＝0 。
（2）. 图7-1所示的RC 串联电路，在正弦稳态信号U 的激励下，U R 与U C 保持有90º的相位差，即当R 阻值改变时，U R 的相量轨迹是一个半园。
U 、U C 与U R 三者形成一个直角形的电压三角形，如图7-2所示。
R 值改变时，可改变φ角的大小，从而达到移相的目的。
图7-1 RC 串联电路 图（3）. 本实验采用三表法（电压表、电流表、瓦特表）来测量交流电路参数。
在正弦交流电路中，一个未知阻抗jX R Z +=，当测出其端电压U 和通过它的电流I 及其所消耗的功率P 后，就可计算出其电阻值R 和电抗值X 。
其关系如下：2IP R =， I U Z= ，22R Z X -= 式中U 、I 、P 为电压表、电流表和瓦特表的读数。
对于电感线圈 ωXL =，对于电容器 XC ω1=（4）. 日光灯线路如图7-3所示，图中 A 是日光灯管，L 是镇流器， S 是启辉器，C 是补偿电容器，用以改善电路的功率因数（cos φ值）。
图7-3 日光灯电路UU c UcU R三、实验设备四、实验内容及步骤将实验台电源端自耦调压器输出调至220V ，断开电源进行接线。
图7-4 图7-5（1）RC 串联电路按图7-4 接线。
R 为15W/220V 的白炽灯泡，电容器为 4.7μF/450V 。
经指导教师检查允许后，通电实验，记录U 、U R 、U C 及P 值于表7-2中。
实验七RLC在交流电路中的特性实验一、实验目的1、通过实验进一步加深对R、L、C元件在正弦交流电路中基本特性的认识。
2、研究R、L、C元件在串联电路中总电压和各个电压之间的关系。
3、观察R、L、C元件在并联电路中总电流和各支路电流之间的关系。
二、实验原理1、电阻R元件线性电阻元件R在交流电路中图7-1（a）电压和电流的正方向如图所示(a)(b)(c)图7-1电阻元件R的交流电路、电压与电流正弦波形及相量两者的关系由欧姆定律确定,即U=iR选择电流经过零值并向正值增加的瞬间作为计时起点(t=0),即设i=ImRinωt为参考正弦量,则u=iR=ImRinωt=Uminωt在电阻元件的交流电路中,电流和电压是同相的(相位差=0)。
表示电压和电流的正弦波如图7-１(b)所示。
Um=ImR或UmURImI在电阻元件电路中，电压的幅值（或有效值）与电流的幅值（或有效值）之比值，就是电阻R。
如用相量表示电压和电流的关系，为或UIR此即欧姆定律的相量表示。
电压和电流的相量图如图7-1（c）所示。
2、电感L元件一个非铁心线圈线性电感元件与正弦电源联接的电路。
假定这个线圈只有电感L，而电阻R极小，可以忽略不计。
当电感线圈中通过交流i时，其中产生自感电动势eL设电流i、电动势eL和电压u的正方向如图7-2（a）所示。
(a)(b)(c)图7-2电感元件L的交流电路、电压与电流正弦波形及相量根据克希荷夫电压定律得出式，即u=eL=Ldt设电流为参考正弦量，即dii=Iminωtd(Imint)则u=Ldt=ImωLcoωt=ImωLin(ωt+90o)=Umin(ωt+90o)也是一个同频率的正弦量。
在电感元件电路中，在相位上电流比电压滞后90o（相位差=+90o）。
表示电压u和电流i的正弦波形如图7-2（b）所示。
Um=ImωL或m=ωL在电感元件电路中，电压的幅值（或有效值）与电流的幅值（或有效值）比值为ωL。
当电压U一定时，ωL愈大，则电流I愈小。
实验七 RC 电路频率特性一、实验目的1、了解低通和高通滤波器的频率特性，熟悉文氏电桥的结构特点及选频特性；2、掌握网络频率特性测试的一般方法；二、实验仪器信号发生器、交流毫伏表、数字频率计、双踪示波器三、实验原理1、文氏电路如图1所示，电路输出电压和输入电压的幅值分别为Uo 、Ui ，相位分别为φo 、φi ，输出电压和输入电压的比为网络函数，记为H （j ω），网络函数的幅值为∣H （j ω）∣=Uo/Ui ，相位为φ＝φo －φi ，∣H （j ω）∣和φ分别为电路的幅频特性和相频特性。
文氏电路的网络函数表达式为：文氏电路的幅频特性和相频特性见图2和3，在频率较低的情况下，即1/C R ω>>时，电路可近似等效为图4所示的低频等效电路。
频率越低，输出电压的幅度越小，其相位愈超前于输入电压。
当频率接近于0时，输出电压趋近于0，相位接近90度。
而当频率较高时，即当1/C R ω<<时，电路电路可近似等效为图5所示的高频等效电路。
频率越高，输出电压的也幅度越小，其相位愈滞后于输入电压。
当频率接近于无穷大时，输出电压趋近于0，相位接近－90度。
由此可见，当频率为某一中间值o f 时，输出电压不为0，输出电压和输入电压同相。
∣H （j ω）∣ φ图1 RC 文氏电路 图2 文氏电路幅频特性 图3 文氏电路相频特性31arctan)1(31)1(31)(22RC RC RCRC RCRC j UU j H io ωωωωωωω-∠-+=-+==u o+--1/390图4 低频等效电路 图5 高频等效电路2、实验测量框图如图6所示，信号源与RC 网络构成回路，将信号源输出信号和RC 网络端输出信号接入示波器，用频率计测量信号源输出信号的频率。
图6 实验框图 图73、RC 带通网络中心频率0f 的测定当带通网络的频率0f f 时，输入电压和输出电压的相位差为0，如果在示波器的垂直和水平偏转板上分别加上频率、振幅和相位相同的正弦电压，则在示波器的荧光屏上将得到一条与X 轴成45度的直线。
7、实验七：电压串联负反馈放大电路实验目的：1.了解电压串联负反馈电路的基本概念及作用；2.研究电压串联负反馈放大电路的放大性能；3.掌握组建电压串联负反馈放大电路的方法及电路调试技巧。
实验原理：电压串联负反馈电路由放大器和反馈电阻两部分组成，如图所示。
在此电路中，输出信号经过电压分压器R1和R2，形成反馈信号vF，该信号与输入信号相比较后，通过反馈电阻Rf回到放大器的负输入端，形成负反馈电路。
电压串联负反馈电路的作用是保证电路的稳定性和线性性，提高放大器的增益稳定度和频率响应，同时减小失真。
电压串联负反馈电路的反馈系数β=Fb/F0，其中Fb是反馈信号，F0是放大器输入信号。
反馈系数β 越大，输出信号与输入信号的差别就越小，电路的放大增益就越小，失真也越小。
电压串联负反馈电路的放大倍数A=(1+Rf/R1)×A0/(1+βA0)，其中A0是放大器的开环电压增益，A为电压串联负反馈电路的闭环电压增益。
实验内容：(1) 用示波器测量极管放大电路的直流工作点(电阻落)；(2) 测量极管放大电路的直流放大倍数 Av；(3) 将放大电路改为有源负载方式并提高放大倍数；(4) 将电路改为电压串联负反馈电路并调节 Rf，使放大倍数改变，说明负反馈的作用；(5) 计算负反馈系数β 和放大倍数 A。
实验仪器：电压信号源，二分频用的 RC 滤波器，示波器，音量表，万用表等。
实验步骤：1.将极限放大电路接到示波器输入终端上，调节电路电源使频率为1kHz，滑动电位器RP0，调整示波器上下限位置，测量峰峰值Epp和直流信号值Eoff；2.计算电路的直流放大倍数Av=Epp/2Eoff/α(V/V)；3.将放大电路改为有源负载，调整RP1，使交流放大倍数提高到大于1赫兹的100±5倍；4.将电路改为电压串联负反馈电路，调整反馈电阻Rf，记录测量结果；5.根据实验数据，计算出负反馈系数β，验证对放大倍数的影响。
实验七 三相桥式全控整流电路实验一、实验目的了解三相桥式全控整流电路的工作原理，研究可控整流电路在电阻负载，电阻电感性负载，反电动势负载时的工作情况。
二、实验所需挂件及附件1. 电源控制屏2. 三相晶闸管触发电路3. 双踪示波器，万用表4. 晶闸管主电路5. 可调电阻，电感等三、实验原理1、电阻性负载图7-1 三相桥式全控整流电路（电阻性负载）及o 0=α波形阴极连接在一起的3个晶闸管（VT1，VT3，VT5）称为共阴极组；阳极连接在一起的3个晶闸管（VT4，VT6，VT2）称为共阳极组。
共阴极组中与a ，b ，c 三相电源相接的3个晶闸管分别为VT1，VT3，VT5，共阳极组中与a ，b ，c 三相电源相接的3个晶闸管分别为VT4，VT6，VT2。
晶闸管的导通顺序为VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6。
o 0=α表示各晶闸管从其自然换相点开始触发，得到的输出电压波形为其线电压的包络线。
图7-2 三相桥式全控整流电路（电阻性负载）o 30=α时波形从图可以看出，当o 60≤α时，u d 波形连续，对于电阻负载，i d 波形与u d 波形形状一样，也连续，每管工作120︒ ，每间隔60︒有一管换流。
60︒为波形连续和不连续的分界点。
α>60︒，由于对应线电压的过零变负，非同一相的共阴极组和共阳极晶闸管串联承受负压而关断，此时输出电压电流为零。
负载电流断续，各晶闸管导通角小于120︒。
晶闸管及输出整流电压的情况如下表所示：时段I II III IV V VI 共阴极组中导通的晶闸管VT1VT1VT3VT3VT5VT5共阳极组中导通的晶闸管VT6VT2VT2VT4VT4VT6整流输出电压u du α -u b=u abu α -u c=u αcu b –u c=u bcu b –u a=u bau c –u a=u cau c –u b=u cb三相桥式全控整流电路的特点：（1）2管同时通形成供电回路，其中共阴极组和共阳极组各1，且不能为同1相器件。
实验七比例求和运算电路实验七比例求和运算电路一、实验目的1. 掌握用集成运算放大器组成比例、求和电路的特点及性能。
2. 学会上述电路的测试和分析方法。
二、实验器材（型号）1. 数字万用表UT562. 电子线路实验学习机三、实验原理集成运放的应用首先表现在它能构成各种电路上，运算电路的输出电压是输入电压某种运算的结果，介绍比例、加减等基本运算电路。
（1）运算电路：（2）描述方法：运算关系式 uO＝f (uI)（3）分析方法：“虚短”和“虚断”是基本出发点。
1. 理想运放的参数特点Aod、 rid 、fH 均为无穷大，ro、失调电压及其温漂、失调电流及其温漂、噪声均为0。
电路特征：引入电压负反馈。
集成运放的线性工作区: AuO?uo??u??u?可得u??u??0即u??u?。
又因ri??，可得运放的输入电流i=0。
利用运放在线性应用时u??u?和i=0这两个特点来分析处理问题，所得结果与实际情况相当一致，不会带来明显的误差。
RFuiRRPiu?－RI??uou?＋图3-7-1 理想运放电路1. 基本运算电路（1）反相比例电路uo??iFRF??uiRF （3-7-1） R1可见，由于电路中引入深度负反馈，使闭环放大倍数AuF完全由反馈元件值确定。
改变比值RF/R，可灵活地改变AuF的大小。
式中的负号表示uo与ui反相。
平衡电阻RP=RF//R。
RFuiR－iFi1u+＋oR_PRP为了减小输入级偏置电流引起的运算误差。
图3-7-2 反相比例电路（2）反相加法电路uo??(RFRuRi1?FRui2) （3-7-3） 12若取R1=R2=R，则有ui1R1RFui1iFi2R2－i2＋u+oR_P 图3-7-3 反相加法电路uFO??RR(ui1?ui2) （3-7-4） 1此电路的输入信号不限于两路，根据需要可扩展为多路。
（3）同相比例电路和电压跟随器RFR－u?+u+o__iRPu?＋u图3-7-4 同相比例电路u??RR?RuoF因此为 uRFo?(1?R)ui （3-7-5）电路的闭环放大倍数为2AuF?1?RF （3-7-6） R 上式表明，同相比例电路的输出电压uo与输入电压ui同相位，而且电压放大倍数总是大于1。
实验七 日光灯电路改善功率因数实验
班级：13电子（2）班 姓名：郑泽鸿
学号：04
指导教师：俞亚堃
实验日期：2014年11月17日
同组人姓名：吴泽佳、张炜林
一、实验目的
① 了解日光灯电路的工作原理以及提高功率因数的方法； ② 通过测量日光灯电路所消耗的功率，学会使用瓦特表； ③ 学会日光灯的接线方法。
二、实验仪器与元器件
① 8W 日光灯装置（灯管、镇流器、启辉器）1套； ② 功率表1只； ③ 万用表1只； ④ 可调电容箱1只； ⑤ 开关、导线若干。
三、实验原理
已知电路的有功功率P 、视在功率S 、电路的总电流I 、电源电压U ，根据定义，电路的功率因数IU
P S P ==
ϕcos 。
由此可见，在电源电压且电路的有功功率一定时，电路的功率因数越高，它占用电源（或供电设备）的容量S 就越少。
在日光灯电路中，镇流器是一个感性元件（相当于电感与电阻的串联），因此它是一个感性电路，且功率因数很低，大约只有0.5～0.6。
提高日光灯电路（其它感性电路也是一样）的功率因数cos φ的方法就是在电路的输入端并联一定容量的电容器，如图1所示。
图1 并联电容提高功率因数电路 图2 并联电容后的相量图
图1中L 为镇流器的电感，R 为日光灯和镇流器的等效电阻，C 为并联的电容器，
设并联电容后电路总电流I ，电容支路电流C
I ，灯管支路电流RL I （等于未并电容前电路中的总电流），则三者关系可用相量图如图2所示。
由图2可知，并联电容C 前总电流为RL I ，RL
I 与总电压U 的相位差为L ϕ，功率因数为L ϕcos ；并联电容C 后的总电流为I
，I 与总电压U 的相位差为ϕ，功率因数为ϕcos ；显然ϕc o s ＞L ϕcos ，功率被提高了。
并联电容C 前后的有功功率
ϕϕc o s c o s IU U I P L RL ==，即有功功率不变。
并联电容C 后的总电流I
减小，视在功率IU S =则减小了，从而减轻了电源的负担，提高了电源的利用率。
四、实验内容及步骤
1．功率因数测试。
日光灯实验电路如图3所示，将电压表、电流表和功率表所测的数据记录于表1中。
图3 日光灯实验电路
W 为功率表，C 用可调电容箱。
表1 感性电路并联电容后的测试数据
并联电容C （μF ） 有功功率P(W) U （V ） I （A ）
cos φ
0 38.3 220 0.34 0.48 0.47 38.3 220 0.341 0.48 1 39.3 220 0.292 0.57 2.2 38.7 220 0.225 0.71 2.67 38.3 220 0.225 0.71 3.2 39.1 220 0.209 0.83 4.7 38.1 220 0.19 0.85 5.7 39.1 220 0.215 0.78 6.9 38.5 220 0.27 0.61 7.9 39.3 220 0.3 0.53 10.1 38.9 220 0.432
0.37
2．对实验数据进行处理。
将实验测量数据以三位有效数字的形式填入表2中。
表2 感性电路并联电容后的测试数据保留三位有效数字
并联电容C（μF）P(W) U（V）I（A）cos φ
0.00 38.3 220 0.340 0.480
0.47 38.3 220 0.341 0.480
1.00 39.3 220 0.292 0.570
2.20 38.7 220 0.225 0.710
2.67 38.3 220 0.225 0.710
3.20 39.1 220 0.209 0.830
4.70 38.1 220 0.190 0.850
5.70 39.1 220 0.215 0.780
6.90 38.5 220 0.270 0.610
7.90 39.3 220 0.300 0.530
10.1 38.9 220 0.432 0.370
3．绘制cos φ—C 曲线。
根据表2中的数据，以电容C为横坐标、cos φ为纵坐标，在图4的坐标纸上绘制出cos φ— C 曲线。
图4 cos φ— C 曲线
4．实验数据计算。
有功功率P = U I cos φ，无功功率Q = U I sin φ，视在功率S = U I 。
利用公式，将实验数据中电压有效值U和电流有效值I，计算出电路的有功功率P ’、无功功率Q和视在功率S。
并且将计算数据以保留三位有效数字的形式填入表3中。
表3 电路的有功功率P ’、无功功率Q、视在功率S
C（μF）P(W) U（V）I（A）cos φP’(W) Q(Var) S（V·A）
0.00 38.3 220 0.340 0.480 35.9 65.6 74.8
0.47 38.3 220 0.341 0.480 36.0 65.8 75.0
1.00 39.3 220 0.292 0.570 36.6 5
2.7 64.2
2.20 38.7 220 0.225 0.710 35.1 34.9 49.5
2.67 38.3 220 0.225 0.710 35.1 34.9 49.5
3.20 39.1 220 0.209 0.830 38.2 25.6 46.0
4.70 38.1 220 0.190 0.850 3
5.5 22.1 41.8
5.70 39.1 220 0.215 0.780 3
6.9 29.6 4
7.3
6.90 38.5 220 0.270 0.610 36.2 4
7.1 59.4
7.90 39.3 220 0.300 0.530 35.0 56.0 66.0
10.1 38.9 220 0.432 0.370 35.2 88.2 95.0 5．实验数据分析。
①功率表测量的有功功率P：
根据表2中的数据，可以看出：当并联电容C的电容量值逐渐增大时，功率表所测得的有功功率P大致在38.1W～39.3W之间波动，说明有功功率基本保持不变，所以改变并联电容C的电容量，有功功率P不变。
②交流电流表测量的总电流（电流有效值）I：
根据表2中的数据，可以看出：
a．当并联电容C的电容量值0逐渐增大4.7μF时，总电流I逐渐减小，而电源电压恒定，所以视在功率S会减小。
b．当并联电容C的电容量值4.7μF逐渐增大10.1μF时，总电流I逐渐增大，而电源电压恒定，所以视在功率S会增大。
③功率因数cos φ：
根据表2中的数据和图4的cos φ— C 曲线，可以看出：
a．当并联电容C的电容量值0逐渐增大4.7μF时，功率因数cos φ逐渐增大，电源利用率增大。
b．当并联电容C的电容量值4.7μF逐渐增大10.1μF时，功率因数cos φ逐渐减小，电源利用率减小。
④计算得出的有功功率P ’：
根据表3中的数据，可以看出：当并联电容C的电容量值逐渐增大时，根据U和I 计算而得出的有功功率P’大致在35.0W～38.2W之间波动，说明有功功率基本保持不变，所以改变并联电容C的电容量，有功功率P’基本不变。
⑤电路的无功功率Q：
根据表3中的数据，可以看出：
a．当并联电容C的电容量值0逐渐增大4.7μF时，无功功率Q逐渐减小，提高电源利用率。
b．当并联电容C的电容量值4.7μF逐渐增大10.1μF时，无功功率Q逐渐增大，降低电源利用率。
⑥电路的视在功率S：
根据表3中的数据，可以看出：
a．当并联电容C的电容量值0逐渐增大4.7μF时，视在功率S逐渐减小，提高电源利用率。
b．当并联电容C的电容量值4.7μF逐渐增大10.1μF时，视在功率S逐渐增大，降低电源利用率。
五、思考题解答
①问题一：日光灯电路中并联电容C之后，总电流减少了，镇流器所需的无功功率是
否也减少了？试解释之。
解答问题一：日光灯电路中并联电容C之后，总电流减少了，镇流器所需的无功功率也减少。
解析：根据表3可以看出，对比没并联电容，并联上电容后，如果总电流减少，那么镇流器所需的无功功率也减少；如果总电流增大，那么镇流器所需的无功功率也增大。
②问题二：不论日光灯电路的两端并联多大容量电容器都可以提高电路的功率因数
吗？为什么？
解答问题二：日光灯电路的两端并联多大容量电容器不一定可以提高电路的功率因数。
解析：根据表2中的数据和图4的cos φ— C 曲线，可以看出：当并联电容C的电容量值0逐渐增大4.7μF时，功率因数cos φ逐渐增大。
当并联电容C的电容量值4.7μF逐渐增大10.1μF时，功率因数cos φ逐渐减小。
所以，并联太大的电容反而会降低了电路的功率因数。
六、实验结论
1. 实验分析与结论：
根据表3中的数据和图4的cos φ—C曲线，可以看出：
a．当并联电容C的电容量值0逐渐增大4.7μF时，有功功率P恒定，总电流I减小，无功功率Q逐渐减小，视在功率S减小，功率因数cos φ提高，电源利用率提高。
b．当并联电容C的电容量值4.7μF逐渐增大10.1μF时，有功功率P恒定，总电流I增大，无功功率Q逐渐增大，视在功率S增大，功率因数cos φ降低，电源利用率降低。
因此，可以得出结论：
提高日光灯电路（其它感性电路也一样）的功率因数cos φ的方法就是在电路的输入端并联一定容量的电容器，但功率因数也有最大的限度，如果并联的电容量太大，则反而会导致功率因数的降低。
