模电实验7
- 格式:docx
- 大小:1.32 MB
- 文档页数:11
一、实验目的1. 理解模拟电子技术的基本概念和基本原理。
2. 掌握模拟电路的搭建和调试方法。
3. 培养实验操作能力和数据分析能力。
二、实验原理模拟电子技术是研究模拟信号处理和模拟电路设计的学科。
本实验主要涉及以下原理:1. 基本放大电路:包括共射放大电路、共集放大电路、共基放大电路等。
2. 运算放大器:包括反相比例放大、同相比例放大、加法运算、减法运算等。
3. 滤波电路:包括低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器、带阻滤波器等。
三、实验仪器与设备1. 模拟电子技术实验箱2. 函数信号发生器3. 示波器4. 数字多用表5. 绝缘导线6. 插头四、实验步骤1. 搭建共射放大电路:- 根据实验指导书,连接共射放大电路。
- 调整偏置电阻,使晶体管工作在放大区。
- 使用函数信号发生器输入正弦波信号,观察输出波形。
- 调整电路参数,观察输出波形的变化。
2. 搭建运算放大器电路:- 根据实验指导书,连接运算放大器电路。
- 输入不同电压信号,观察输出波形。
- 调整电路参数,观察输出波形的变化。
3. 搭建滤波电路:- 根据实验指导书,连接滤波电路。
- 输入不同频率的信号,观察输出波形。
- 调整电路参数,观察输出波形的变化。
五、实验结果与分析1. 共射放大电路:- 输入信号频率为1kHz,输出信号频率为1kHz,放大倍数为20。
- 当输入信号频率为10kHz时,输出信号频率为10kHz,放大倍数为10。
2. 运算放大器电路:- 反相比例放大电路:输入电压为1V,输出电压为-2V。
- 同相比例放大电路:输入电压为1V,输出电压为2V。
- 加法运算电路:输入电压分别为1V和2V,输出电压为3V。
- 减法运算电路:输入电压分别为1V和2V,输出电压为-1V。
3. 滤波电路:- 低通滤波器:当输入信号频率为1kHz时,输出信号幅度为0.5V;当输入信号频率为10kHz时,输出信号幅度为0.1V。
- 高通滤波器:当输入信号频率为1kHz时,输出信号幅度为0.1V;当输入信号频率为10kHz时,输出信号幅度为0.5V。
实验报告课程名称:____ _模拟电子技术实验_________指导老师:_____张伟_____成绩:__________________ 实验名称:_实验六、七 扩音机电路的综合测试__实验类型:________________同组学生姓名:__________ 一、实验目的和要求(必填) 二、实验内容和原理(必填) 三、主要仪器设备(必填) 四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理 六、实验结果与分析(必填) 七、讨论、心得实验六、七 扩音机电路的综合测试一. 实验目的1.熟悉集成功放的基本特点;2.了解放大电路的频率特性及音调控制原理;3.学习扩音机电路的测试方法,测试各项指标及电路的音调整控制特性。
二. 实验原理1、前置放大电路(A1)由A1组成的前置放大电路是一个同相输入比例放大器,电路的闭环特性如下: 理想闭环电压增益 输入电阻rif=R1 输出电阻rof=0扩音机电路的增益是很高的,所以扩音机的噪声主要取决于前置放大器的性能。
为了减小前置级放大器的噪声,第一级要选用低噪声的运放。
另外,如输入线的屏蔽情况,地线的安装等等都对噪声有很大影响。
2、音调控制电路(A2)常用的音调控制电路有三种形式,一是衰减式RC 音调控制电路,其调节范围宽,但容易产生失真;另一种是反馈型音调控制电路,其调节范围小一些,但失真小;第三种是混合式音调控制电路,其电路复杂,多用于高级收录机。
为使电路简单而失真又小,本音调集成功率电路中采用了由阻容网络组成的RC 型负反馈音调控制电路。
它是通过不同的负反馈网络和输入网络造成放大器闭环放大倍数随信号频率不同而改变,从而达到音调控制的目的。
下图是这种音调控制电路的方框图,它实际上是一种电压并联型负反馈电路,图中Z f 代表反馈回路总阻抗;Z i 代表输入回路的总阻抗。
电路的电压增益3、功率放大级本实验电路的功率放大级由集成功率器件TDA2030A 连成OCL 电路输出形式。
姓名: 专业班级: 学号: 时间代码: 组别: 9实验七 RC 正弦波振荡器一、实验目的1、 进一步学习RC 正弦波振荡器的组成及其振荡条件。
2、 学会测量、调试振荡器。
二、实验原理从结构上看,正弦波振荡器是没有输入信号的,带选频网络的正反馈放大器。
若用R 、C 元件组成选频网络,就称为RC 振荡器, 一般用来产生1Hz ~1MHz 的低频信号。
1、 RC 移相振荡器电路型式如图2-7-1所示,选择R >>R i 。
图2-7-1 RC 移相振荡器原理图振荡频率:RC62π1f O =起振条件:放大器A 的电压放大倍数|A|>29 电路特点:简便,但选频作用差,振幅不稳,频率调节不便,一般用于频率固定且稳定性要求不高的场合。
频率范围:几赫~数十千赫。
2、 RC 串并联网络(文氏桥)振荡器 电路型式如图2-7-2所示。
振荡频率:RC21f O π=姓名: 专业班级: 学号: 时间代码: 组别: 9起振条件:|A|>3 电路特点:可方便地连续改变振荡频率,便于加负反馈稳幅,容易得到良好的振荡波形。
图2-7-2 RC 串并联网络振荡器原理图3、 双T 选频网络振荡器电路型式如图2-7-3所示。
图2-7-3 双T 选频网络振荡器原理图振荡频率:5RC 1f 0=起振条件:2R R <' |F A |>1 电路特点:选频特性好,调频困难,适于产生单一频率的振荡。
注:本实验采用两级共射极分立元件放大器组成RC 正弦波振荡器。
三、实验设备与器件姓名:专业班级:学号:时间代码:组别:91、+12V 直流电源。
2、函数信号发生器。
3、双踪示波器。
4、频率计。
5、直流电压表。
6、3DG12×2 (或9013×2)。
7、电阻、电容、电位器等。
四、实验内容1、RC串并联选频网络振荡器(1)按图2-7-4组接线路C图2-7-4 RC串并联选频网络振荡器(2) 断开RC串并联网络,测量放大器静态工作点及电压放大倍数。
实验七 电压/电流转换电路一、 实验目的1. 理解集成运算放大器的基本性质、特点,掌握使用方法。
2.理解运算放大器的线性应用特点,掌握运放的实际运用设计过程及相关元件参数的分析计算方法。
3.能利用运算放大器组成电压、电流转换电路,并完成电路的连接、调试、测量。
二、实验任务基本任务:1. 利用运算放大器设计电流/电压转换电路。
该电路输入为4mA~20mA的电流信号,输出对应为±10V的电压信号,且满足输入4mA为输出满量程的0% 对应-10V;12mA为输出满量程的50% 对应0V;20mA为输出满量程对应+10V。
2. 在模拟实验箱中完成电流/电压转换电路的连接、调试,并测量、记录相关数据。
扩展任务:1. 利用运算放大器设计电压/电流转换电路,实现将±10V电压到0~4mA电流的转换。
2. 在模拟实验箱中完成电压/电流转换电路的连接、调试,并测量、记录相关数据。
三、实验器材1.直流稳压电源 GP-4303P2.信号发生器 FG-7002C3.台式数字万用表 DM-441B4. 模拟电路实验箱TPE-2A四、实验原理在工业控制中,经常需要进行电压信号和电流信号的相互转换。
这种转换一般根据实际需求有确定的输入电流(电压)的数值,电路则必须满足输出电压(电流)数值与输入数值的对应关系。
例如,输入为4mA~20mA的电流信号,输出对应为±10V的电压信号,且满足输入4mA为输出满量程的0% 对应-10V;12mA为输出满量程的50% 对应0V;20mA为输出满量程对应+10V。
图7.1所示电路能够实现此功能。
即将4mA~20mA的电流信号转换为-10~+10V的电压信号输出。
图7.1图7.1电路中的I i为待转换的4mA~20mA的电流信号,该电流在电阻R1上产生与之成正比的电压信号U R1,自运放A1的反相输入端输入。
由于R 3和R 4中无电流通过,所以,运放A1的输入电压1i 1R I u u R i ⋅=≈,输出电压i f I f o I R R R u R R u ⋅⋅-=⋅-=211211。
一、实验目的1. 熟悉模拟电子技术实验的基本操作流程;2. 掌握模拟电子技术实验的基本测量方法;3. 理解模拟电子电路的基本原理,提高电路分析能力;4. 培养实验操作技能,提高动手实践能力。
二、实验内容1. 常用电子仪器的使用:示波器、万用表、信号发生器等;2. 晶体管共射极单管放大器实验;3. 射极跟随器实验;4. 差动放大器实验。
三、实验原理1. 常用电子仪器使用:示波器、万用表、信号发生器等是模拟电子技术实验中常用的测量工具,掌握这些仪器的使用方法对于进行实验至关重要。
2. 晶体管共射极单管放大器:晶体管共射极单管放大器是一种基本的模拟放大电路,其原理是利用晶体管的电流放大作用,将输入信号放大。
3. 射极跟随器:射极跟随器是一种具有高输入阻抗、低输出阻抗、电压放大倍数接近1的放大电路,常用于信号传输和阻抗匹配。
4. 差动放大器:差动放大器是一种能有效地抑制共模干扰的放大电路,广泛应用于测量、通信等领域。
四、实验步骤1. 常用电子仪器使用:熟悉示波器、万用表、信号发生器的操作方法,并进行基本测量。
2. 晶体管共射极单管放大器实验:(1)搭建实验电路,包括晶体管、电阻、电容等元件;(2)调整电路参数,使晶体管工作在放大区;(3)使用示波器观察输入信号和输出信号,分析电路放大效果。
3. 射极跟随器实验:(1)搭建实验电路,包括晶体管、电阻、电容等元件;(2)调整电路参数,使晶体管工作在放大区;(3)使用示波器观察输入信号和输出信号,分析电路放大效果。
4. 差动放大器实验:(1)搭建实验电路,包括晶体管、电阻、电容等元件;(2)调整电路参数,使晶体管工作在放大区;(3)使用示波器观察输入信号和输出信号,分析电路放大效果。
五、实验数据及分析1. 常用电子仪器使用:根据实验要求,使用示波器、万用表、信号发生器等仪器进行测量,并记录数据。
2. 晶体管共射极单管放大器实验:(1)输入信号频率为1kHz,幅值为1V;(2)输出信号频率为1kHz,幅值为5V;(3)放大倍数为5。
模电的实验报告模电的实验报告模电这门课程,它是一门综合应用相关课程的知识和内容来解决书本上定理的课程以及锻炼学生们的动手操作能力。
下面是模电的实验报告,欢迎阅读!模电的实验报告1在本学期的模电实验中一共学习并实践了六个实验项目,分别是:①器件特性仿真;②共射电路仿真;③常用仪器与元件;④三极管共射级放大电路;⑤基本运算电路;⑥音频功率放大电路。
实验中,我学到了PISPICE等仿真软件的使用与应用,示波器、信号发生器、毫伏表等仪器的使用方法,也见到了理论课上学过的三极管、运放等元件的实际模样,结合不同的电路图进行了实验。
当学过的理论知识付诸实践的时候,对理论本身会有更具体的了解,各种实验方法也为日后更复杂的实验打下了良好的基础。
几次的实验让我发现,预习实验担当了不可或缺的作用,一旦对整个实验有了概括的了解,对理论也有了掌握,那实验做起来就会轻车熟路,而如果没有做好预习工作,对该次实验的内容没有进行详细的了解,就会在那里问东问西不知所措,以致效率较低,完成的时间较晚。
由于我个人对模电理论的不甚了解,所以在实验原理方面理解起来可能会比较吃力,但半学期下来发现理论知识并没有占过多的比例,而主要是实验方法与解决问题的方法。
比如实验前先要检查仪器和各元件(尤其如二极管等已损坏元件)是否损坏;各仪器的地线要注意接好;若稳压源的电流示数过大,证明电路存在问题,要及时切断电路以免元件的损坏,再调试电路;使用示波器前先检查仪器是否故障,一台有问题的示波器会给实验带来很多麻烦。
做音频放大实验时,焊接电路板是我新接触的一个实验项目,虽然第一次焊的不是很好,也出现了虚焊的情况,但技术都是在实践中成熟,相信下次会做的更好些。
而这种与实际相结合的`电路,在最后试听的环节中,也给我一种成就感,想来我们的实验并非只为证实理论,也可以在实际应用上小试身手。
对模电实验的建议:①老师在讲课过程中的实物演示部分,可以用幻灯片播放拍摄的操作短片,或是在大屏幕上放出实物照片进行讲解,因为用第一排的仪器或元件直接讲解的话看的不是很清楚。
第1篇一、实验目的1. 掌握直流稳压电源的基本组成和工作原理。
2. 学会使用变压器、整流二极管、滤波电容和集成稳压器设计直流稳压电源。
3. 掌握直流稳压电源的调试及主要技术指标的测量方法。
二、实验原理直流稳压电源一般由变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路组成。
变压器将市电交流电压转换为所需的低压交流电压;整流电路将交流电压转换为脉动直流电压;滤波电路滤除脉动直流电压中的纹波成分,得到平滑的直流电压;稳压电路使输出的直流电压保持稳定。
三、实验器材1. 变压器:220V/12V/1A2. 整流桥:4只1N4007二极管3. 滤波电容:4700μF/25V4. 集成稳压器:LM78055. 电阻:10kΩ、1kΩ、100Ω6. 电压表:0~30V7. 电流表:0~5A8. 示波器:双踪示波器9. 实验电路板四、实验步骤1. 按照实验电路图连接电路,将变压器、整流桥、滤波电容和集成稳压器依次接入电路。
2. 调整变压器输出电压,使整流电路输出电压约为15V。
3. 测量整流电路输出电压,观察电压波形。
4. 调整滤波电容,使滤波电路输出电压约为12V。
5. 测量滤波电路输出电压,观察电压波形。
6. 调整集成稳压器输出电压,使输出电压稳定在12V。
7. 测量输出电压,观察电压波形。
8. 使用电流表测量输出电流,观察电流变化。
9. 使用示波器观察输出电压和电流的波形。
五、实验结果与分析1. 整流电路输出电压约为15V,电压波形为脉动直流电压。
2. 滤波电路输出电压约为12V,电压波形为平滑的直流电压。
3. 集成稳压器输出电压稳定在12V,电压波形为稳定的直流电压。
4. 输出电流约为1A,电流波形为稳定的直流电流。
实验结果表明,所设计的直流稳压电源能够将市电交流电压转换为稳定的12V直流电压,满足实验要求。
六、实验总结通过本次实验,我们掌握了直流稳压电源的基本组成和工作原理,学会了使用变压器、整流二极管、滤波电容和集成稳压器设计直流稳压电源,并掌握了直流稳压电源的调试及主要技术指标的测量方法。
模电实验安全注意事项模拟电子学是一门实验性很强的学科,它涉及到电路的设计、搭建和测试。
在进行模拟电子实验时,我们必须时刻保持安全意识,确保实验过程的安全性。
以下是一些模拟电子实验中需要注意的安全事项:1.职业装备:在开始任何实验之前,确保使用正确的职业装备。
这包括护目镜、实验手套和防静电手套。
这些装备可以保护实验者免受潜在危险的伤害,如电击、火灾和化学品的飞溅。
2.清晰的实验环境:在实验室中,保持实验环境的清洁和整洁非常重要。
确保工作区域没有任何杂物,以防止意外碰撞或跌倒。
确保通风良好,以防止有害气体蓄积。
3.正确使用电源:在连接和使用电源时,务必遵循正确的程序。
首先,检查电源线是否受损或有裸露的电线,以免导致电击。
其次,将电源开关设置为关闭状态。
只有在连接到电路之前,将电源线插头正确地插入插座。
在测试和更改电路之前,始终确保电源已关闭。
4.防止短路和过载:在搭建电路时,确保电路中没有任何短路或过载的情况。
短路可能导致电流过大,引起火灾或电击。
过载电路可能会导致电路元件的过热和损坏。
确保电路中的电源和负载的额定功率匹配,并使用适当的保护装置,如保险丝或电路断路器。
5.正确使用仪器:在使用仪器时务必小心谨慎。
首先,阅读并理解仪器的操作手册,在操作之前进行必要的设置和校准。
在测量电压、电流或其他信号时,始终使用正确的测量仪器,并将其正确地连接到电路中。
在仪器电源上接地,避免漂移或干扰。
6.妥善处理化学品:在模拟电子实验中,可能涉及到一些化学品。
使用化学品前,务必仔细阅读其安全数据表,并遵循正确的使用程序。
妥善储存和处理化学品,远离易燃材料,并遵循正确的废弃物处理方法。
7.小心处理热量:在模拟电子实验中,有时会产生热量。
当处理发热元件时,务必小心谨慎,避免触碰或接近高温区域。
在测试或测量之后,即使电路已关闭,也要等待足够的冷却时间,然后再触摸电路或元件。
8.预防静电:静电是模拟电子实验中的常见问题,可能对电路和元件造成损害。
实验七运算放大器及应用电路实验目的:1.认识运放的基本特性,通过仿真测试了解运放的基本参数,学会根据实际情况选择运放2.了解由运放构成的基本电路,并掌握分析方法。
实验内容:一、仿真实验。
1.运放基本参数电压传输特性如图,用DC Sweep给出LM358P线性工作区输入电压范围,根据线性区特性估算该运放的直流电压增益A vd0.DC Sweep仿真结果:A vd0=V(3)/V3=dy/dx=99.599k将扫描电压范围设为-500μV~500μV,当斜率为99.5987k时,测得线性工作区输入电压范围为-14.369V~12.9402V。
思考:A.当输入差模电压为0时,输出电压为多少?若要求输出电压为0,如何施加输入信号?为什么?输入差模电压为0时,输出电压为-3.3536V。
若要求输出电压为0,应将输入电压V3置为33.604μV。
B.观察运放输出电压的最高和最低电压,结合LM358P内部原理图所示电路分析该仿真结果的合理性。
最低电压:-14.369V,最高电压:12.9402V。
最低电压的绝对值大于最高电压的绝对值。
IN+可对OUT下边的PNP管射级电流造成影响。
IN+在很小的正电位时,输出为0,这导致了最低电压的绝对值大于最高电压的绝对值。
输入失调电压根据下图所示电路,仿真得到LM358P的输入失调电压V IO。
R1=1kΩ,R2=10Ω,进行直流工作点仿真,并完成表1R1=10kΩ,R2=100Ω,进行直流工作点仿真,并完成表2R1=100kΩ,R2=1kΩ,进行直流工作点仿真,并完成表3表1V3(μV) V4(μV) V5(μV) V5-V4(μV) -V3/(-R1/R2)(μV) -3416.60 -33.6312 0 33.6312 -34.16687表2V3(μV) V4(μV) V5(μV) V5-V4(μV) -V3/(-R1/R2)(μV) -3596.2 -33.6325 0 33.6325 -35.962表3V3(μV) V4(μV) V5(μV) V5-V4(μV) -V3/(-R1/R2)(μV) -5388.47 -33.6148 0 33.6148 -53.8847根据上述仿真结果,给出运放的输入失调电压V IO。
大学模电实验报告大学模电实验报告引言:大学模电实验作为电子信息类专业的重要实践环节,旨在培养学生的实际动手能力和解决问题的能力。
本文将针对大学模电实验进行深入探讨,包括实验目的、实验原理、实验步骤、实验结果分析以及实验心得等方面的内容。
实验目的:本次大学模电实验的目的是通过设计和搭建电路,实现特定功能的电子设备,以加深对模拟电路原理的理解和应用。
同时,通过实验,培养学生的动手能力和实践操作技巧。
实验原理:实验原理是实验设计的基础,也是实验成功的关键。
在模电实验中,我们主要涉及到放大电路、滤波电路、振荡电路等。
通过对电路的分析和计算,选择合适的元器件和电路连接方式,实现所需的功能。
实验步骤:1. 实验前准备:了解实验要求和实验原理,准备所需的元器件和工具。
2. 电路设计:根据实验要求,设计电路图,选择合适的元器件。
3. 电路搭建:按照电路图进行元器件的连接和布局,注意保持电路的稳定性和可靠性。
4. 电路调试:将电路连接到电源,逐步调试电路,观察电路的工作状态和输出结果。
5. 实验记录:记录电路参数和实验结果,包括电流、电压、频率等数据。
6. 实验分析:对实验结果进行分析和比较,验证实验设计的正确性和可行性。
7. 实验心得:总结实验过程中的收获和感悟,提出改进和优化的建议。
实验结果分析:在模电实验中,实验结果的准确性和稳定性是评价实验成功与否的重要标准。
通过对实验数据的分析和比较,可以得出结论,并对实验结果进行进一步的讨论和探究。
同时,还可以通过实验结果的分析,对电路设计和参数选择进行优化和改进。
实验心得:大学模电实验是一次锻炼动手能力和解决问题能力的机会。
通过实验,我深刻体会到了理论与实践的结合之重要性。
在实验过程中,我遇到了许多困难和问题,但通过与同学的合作和老师的指导,我逐渐掌握了解决问题的方法和技巧。
同时,实验也让我更加深入地理解了模拟电路的原理和应用,提高了我的专业素养和实践能力。
结论:大学模电实验是电子信息类专业学生必不可少的一部分,通过实验,学生能够将理论知识应用到实际中,培养实践操作能力和解决问题的能力。
模拟电子技术实验实验7负反馈放大电路实验报告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、实验原理负反馈在电子电路中的应用非常广泛,虽然它使放大电路的增益降低,但能在许多方面改善放大电路的动态指标,如稳定增益、改变输入、输出电阻,减小非线性失真和展宽通频带等。
因此,几乎所有的实用放大电路都有负反馈。
负反馈放大电路有四种组态,即电压串联、电压并联、电流串联、电流并联。
本实验以电压串联负反馈为例,分析负反馈对放大电路各项性能指标的影响。
1、如上图所示为带有负反馈的两级阻容耦合放大电路,在电路中通过Rf把输出电压Vo引回到输入端,加在晶体管T1的发射级上,在发射级电阻R F1上形成反馈电压Vf。
根据反馈的判断法可知,它属于电压串联负反馈。
主要性能指标如下:(1)闭环电压增益A VF=A V/(1+A V F V)其中,A V =Vo/Vi,是基本放大电路(无反馈)的电压增益,即开环电压增益。
1+A V F V,是反馈深度,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F V=Vf/Vo=R F1/(Rf+R F1)(3)输入电阻Rif=(1+A V F V)Ri其中,Ri是基本放大电路的输入电阻。
可见负反馈可增大放大电路的输入电阻。
(4)输出电阻Rof=Ro/(1+A Vo F V)其中,Ro是基本放大电路的输出电阻。
A Vo是基本放大电路R L=∞时的电压增益。
可见负反馈可减小放大电路的输出电阻。
2、测量基本放大电路的动态参数时,要先实现无反馈时的基本放大电路。
需要注意的是,不能简单地把反馈电路断开,而是既要去掉反馈作用,又要把反馈电路的影响(负载效应)考虑到基本放大电路中去。
为此:(1)在画基本放大电路的输入回路时,因为是电压负反馈,所以可将负反馈放大电路的输出端交流短路,即令Vo=0,此时Rf相当于并联在R F1上。
(2)在画基本放大电路的输出回路时,由于输入端是串联负反馈,因此需要将反馈放大电路的输入端(T1管的射极)开路,此时(Rf+R F1)相当于并接在输出端。
可近似认为Rf并接在输出端。
基本放大电路的电路图如下所示:三、实验设备与器件1、±12V直流电源2、函数信号发生器3、双踪示波器4、交流毫伏表5、万用电表6、实验用负反馈放大电路电路板四、实验内容与数据1、测量静态工作点按负反馈放大电路示意图连接实验电路,取Vcc=12V,Vi=0,用直流电压表分别测量第一级、第二级的静态工作点。
测量数据如下所示:其中通过直流电压表测出两级的Vo、V E、Vc,并通过Ic=(Vcc-Vc)/Rc计算得到Ic,Vcc、Rc均为已知。
2、测试基本放大电路的各项性能指标将实验电路按基本放大电路示意图改接为开环状态,即把Rf断开后分别并接在R F1和R L上,其他连线保持不变。
(1)测量中频电压增益Av、输入电阻Ri和输出电阻Ro①以f=1KHz,Vs约为5mV的正弦信号输入放大器,用示波器监视输出波形Vo,在Vo不失真的情况下,用交流毫伏表测量Vs、Vi、V L,记录数据。
下为输出波形不失真的波形图:②保持Vs不变,断开负载电阻R(注意:Rf不要断开),测量空载时的输出电压Vo,记录数据。
其中,Av、Ri、Ro通过对测量值的计算间接获得,计算原理如下:Av=Vo/ViRi=Vi/Ii=Vi/【(Vs-Vi)/R】Ro=(Vo-V L)R L/V L负反馈放大电路的Avf、Rif、Rof计算同上(2)测量通频带接上R,保持(1)中的Vs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,记录数据。
3、测量负反馈放大电路的各项性能指标将电路恢复为负反馈放大电路。
适当加大Vs(约10mV),在输出波形不失真的条件下,得到负反馈放大电路的Avf、Rif、Rof,并测量得到f Hf和f Lf,记录数据。
数据记录如下:4、观察负反馈对非线性失真的改善(1)实验电路改接为基本放大电路形式,在输入端加入f=1KHz的正弦信号,输出端接示波器,逐渐增大输入信号的幅度,使输出波形开始出现失真,记下此时的波形和输出电压的幅度。
(2)再将实验电路改接为负反馈放大电路形式,增大输入信号的幅度,使输出电压幅度的大小与(1)相同,比较有负反馈时,输出波形的变化。
数据与图像如下所示:(1)中基本放大电路形式,输出波形开始出现失真时的输出电压的幅度为0.844V(接上R L负载时),波形图如下所示:(2)中负反馈放大电路形式,调节输入电压使得输出电压幅度大小达到0与(1)相同,即为0.844V,此时的波形图如下:波形明显没有失真,并且尝试着将输入电压调大,发现在一定的范围内输出电压的波形保持不失真。
五、实验总结1、将基本放大电路和负反馈放大电路动态参数的实测值和理论估算值进行比较。
各动态参数的实测值与理论值如下表所示:其中理论计算值的计算原理如下:基本放大电路的中频交流通路如下图所示:(1)输入电阻基本放大电路:Ri=Rb1//[r be1+(1+β)(Rf//R F1)]负反馈放大电路:Rif=Ri*(1+AvFv)(2)输出电阻基本放大电路:Ro=Rc2//(Rf+R F1)负反馈放大电路:Rof=Ro/(1+AvFv)(3)电压增益基本放大电路:Au=Au1*Au2=【-β(Rc1//Rb2//Rb3//r be2)】/【r be1+(1+β)(Rf//R F1)】*-β【(Rf+R F1)//Rc2】/r be2负反馈放大电路:Auf=Au/(1+AuFu)(4)上限频率上限频率所对应的高频交流通路如下图所示:由多级放大电路频率响应的有关知识知,上限频率主要由晶体管的极间电容决定,需要考虑到等效电容C(π)的影响。
基本放大电路的上限频率为f H=1/2πRC(π)由于存在C(π)1与C(π)2,所以比较R1=r be1//【(Rb1//Rs)+(Rf//R F1)】=1.072kΩ与R2=Rc1//Rb2//Rb3//r be2=0.964kΩ,相差不大,所以上限频率需同时考虑两者的影响。
C(π)≈1/(2πfr be)f在这里指共射截止频率,查阅相关资料可以得到其参考值。
而负反馈放大电路的上限频率为f Hf=f H*(1+AuFu)(5)下限频率下限频率所对应的低频交流通路如下图所示:由多级放大电路的频率响应的相关知识可知,电路的下限频率主要由耦合电容决定。
这里主要考虑电容Ce1与Ce2的影响。
基本放大电路的下限频率为f H=1/2πRC由于存在Ce1与Ce2,所以比较R1=Re1//{(Rf+R F1)+【r be1+(Rs//Rb1)】/(1+β)}= 0.893kΩ与R2=Re2//{【r be2+(Rc1//Rb2//Rb3)】/(1+β)}=0.037kΩ,发现R2明显更小,所以对下限频率的影响更大,于是取R=R2进行计算。
而负反馈放大电路的下限频率为f Lf=f L/(1+AuFu)(6)其他说明上述计算过程中,r be表示晶体管交流等效电路中的be间等效电阻,计算公式为r be=r bb’+(1+β)U T/I EQ。
通过查阅相关资料可得到r bb’的值,计算得到r be1=1.353kΩ,r be2=2.122kΩ。
Fv=R F1/(Rf+R F1)表示反馈系数,计算得到Fv=1/83≈0.012。
因为Av的理论计算值为746.04,所以计算得到(1+AvFv)=9.988。
其他均为已知量。
比较与分析:(1)输入电阻:基本放大电路的输入电阻的测量值与理论值相差较大,计算值明显小于测量值,误差超过100%。
负反馈放大电路的输入电阻的测量值与理论值偏差相对较小,约为20%。
可能的原因是:a.实验测量时的随机误差。
b.电阻R F1的阻值比100Ω大,对输入电阻的计算影响较大,使其理论计算值明显偏小。
(2)输出电阻:输出电阻的计算值与测量值相差较小,基本放大电路的计算值大于测量值,误差约为17%;负反馈放大电路的计算值小于测量值,误差约为15%。
可能的原因是:a.实验测量时的随机误差。
b.电阻R F1或Rc1的阻值比理论值偏大,这也与上面输入电阻中对电路的分析相吻合。
(3)电压增益:基本放大电路的电压增益的计算值大于测量值,误差约为13%;负反馈放大电路的计算值与测量值非常相近,误差为0.4%。
可能的原因是:a.实验测量时的随机误差。
b.实验中的三极管的β值小于理论计算值所取的100。
c.实验电路中各电阻的实际值与理论值有偏差,造成计算值偏大。
(4)上限频率:基本放大电路的上限频率的计算值小于测量值,相差相对较小,误差为9%;负反馈放大电路的计算值明显大于测量值,误差超过100%。
可能的原因是:a.实验测量时的随机误差。
b.C(π)的实际值比理论值偏大或RC等效电路中的R的实际值比理论值偏大。
c.负反馈放大电路的计算值明显偏大,可能是因为(1+AvFv)的计算值大于实际值,根据式f Hf=f H*(1+AuFu),使f Hf明显偏大。
关于(1+AvFv)会在后面进行分析。
(5)下限频率:基本放大电路的下限频率的计算值小于测量值,误差约为18%;负反馈放大电路的计算值明显小于测量值,误差超过100%。
可能的原因是:a.实验测量时的随机误差。
b.实验用三极管的β实际值小于100,影响下限频率的计算,使其计算值比测量值偏小。
同时这也与前面电压增益的对电路的分析相吻合。
c.负反馈放大电路的计算值明显小于测量值,可能是因为(1+AvFv)的计算值大于实际值,根据式f Hf=f H*(1+AuFu),使f Hf明显偏大。
关于(1+AvFv)会在后面进行分析。
(6)带宽:由于上限频率远大于下限频率,所以带宽的值可以近似为上限频率的值,分析与上限频率相同。
(7)闭环电压增益(1+AvFv)由之前的数据分析可知,闭环电压增益的实际值可能小于计算值9.988。
观察各项性能指标两种电路之间的倍数关系也可以发现,(1+AvFv)的值在3到7之间变化,小于计算值。
造成该现象的原因可能是:a.开环电压增益Av的计算值大于实际测量值。
b.反馈系数Fv的计算值大于实际值,由式Fv=R F1/(R F1+Rf)可以推断,有可能Rf的实际值小于理论值8.2kΩ,或R F1的实际值大于理论值100Ω。
(8)其他在实验过程中,通过万用表测量发现直流恒压源输出的电压实际值为11.365V,不完全等于12V;另外,Rc1与Rc2在电路中以电位器的形式存在,估计是为了方便调节静态工作点。
实验中尝试用万用表欧姆档对Rc1与Rc2实际值进行测量,结果为Rc1≈720kΩ(比理论值大),Rc2≈16.5kΩ(比理论值小),与理论值也存在一定的差别。