两级放大电路

一、实验目的

l.掌握如何合理设置静态工作点。

2.学会放大器频率特性测试方法。

3.了解放大器的失真及消除方法。

二、实验原理

1、对于二极放大电路，习惯上规定第一级是从信号源到第二个晶体管Q2的基极，第二级是从第二个晶体管的基极到负载，这样两极放大器的电压总增益Av为：

AV==VO2Vi1=VO2Vi2•VO1Vi1=AV1•AV2

 

式中电压均为有效值，且VO1=Vi2 ，由此可见，两级放大器电压总增益是单级电压增益的乘积，由结论可推广到多级放大器。

当忽略信号源内阻RS和偏流电阻Rb的影响，放大器的中频电压增益为： 

 ​​​​​​

 

必须要注意的是AV1、AV2都是考虑了下一级输入电阻（或负载）的影响，所以第一级的输出电压即为第二级的输入电压，而不是第一级的开路输出电压，当第一级增益已计入下级输入电阻的影响后，在计算第二级增益时，就不必再考虑前级的输出阻抗，否则计算就重复了。

2、在两极放大器中β和IE的提高，必须全面考虑，是前后级相互影响的关系。

3、对两级电路参数相同的放大器其单级通频带相同，而总的通频带将变窄。

三、实验仪器

 l、双踪示波器。                   2、数字万用表。

 3、信号发生器。                   4、毫伏表

5、分立元件放大电路模块

四、预习要求

 1、复习教材多级放大电路内容及频率响应特性测量方法。

 2、分析图2-l两级交流放大电路。初步估计测试内容的变化范围。

五、实验内容

 1、实验电路见图2-1

 

图2-1两级交流放大电路

2、设置静态工作点

  (l)按图接线，注意接线尽可能短。将信号源模块上+12V接入2Q1和3Q4电源端。

  (2)静态工作点设置：要求第二级在输出波形不失真的前提下幅值尽量大，第一级为增加信噪比，静态工作点尽可能低。

  (3)在输入端Vi加上lKHz幅度为5mV的交流信号(一般采用实验箱上加衰减的办法，即信号源用一个较大的信号，例如500mV，加在US端经l00:1衰减电阻降为5mV)，用示波器观察V02波形，调整两级工作点(调RP和2RP)使输出信号幅度V02最大且不失真。

   注意：如发现有寄生振荡,可采用以下措施消除：

   ①重新布线，尽可能走线短。

   ②可在三极管eb间加几p到几百p的电容。

 仿真如下：

 

分析工作点如下：

 

3、不接RL（1.5K），在上述工作点调整的基础上，按表2-1要求测量并计算，注意测静态工作点时应断开输入信号，测输出电压时，US幅值为500mv(Upp=1V), ƒ=1KHZ。仿真环境如下：

 

 

仿真表2-l

静态工作点						输入/输出电压（mV）			电压放大倍数
第1级			第2级						第1级	第2级	整体
Vc1	Vb1	Ve1	Vc2	Vb2	Ve2	Vi	Vo1	Vo2	Av1	Av2	Av
9.73V	9.57V	8.76V	5.74V	3.15V	2.36V	10mV	260mV	2.42V	26	9.31	242

实验箱表2-l(无载)

静态工作点						输入/输出电压（mV）			电压放大倍数
第1级			第2级						第1级	第2级	整体
Vc1	Vb1	Ve1	Vc2	Vb2	Ve2	Vi	Vo1	Vo2	Av1	Av2	Av
9.71V	9.51V	8.93V	7.21V	2.71V	2.07V	10mV	280mV	2.16V	28	7.71	216

4、接入负载电阻RL=1.5KΩ，按表2-l测量并计算，并比较其实验结果。

 

 

仿真表2-1(接负载)

静态工作点						输入/输出电压（mV）			电压放大倍数
第1级			第2级						第1级	第2级	整体
Vc1	Vb1	Ve1	Vc2	Vb2	Ve2	Vi	Vo1	Vo2	Av1	Av2	Av
9.88V	9.57V	8.76V	6.84V	3.15V	2.36V	10mV	260mV	399mV	26	1.53	39.9

实验箱表2-1(接负载)

静态工作点						输入/输出电压（mV）			电压放大倍数
第1级			第2级						第1级	第2级	整体
Vc1	Vb1	Ve1	Vc2	Vb2	Ve2	Vi	Vo1	Vo2	Av1	Av2	Av
9.71V	9.51V	8.93V	7.2V	2.71V	2.07V	10mV	260mV	680mV	26	2.62	68

5、测两级放大器的频率特性

   (l)将放大器负载断开，先将输入正弦信号频率调到lKHz，幅度调到使输出幅度最大而不失真。

   (2)保持输入信号幅度不变，改变频率，实验箱内信号源频率范围不够，需另配信号源）。按表2-2测出放大器输出幅度V02并记录。

   (3)接上负载，重复上述实验。

 

 

无负载情况下的频率响应（中频区7.07dB ,-3dB对应的截止频率FL=2.66k）

 

接入负载1.5K的频率响应（中频区7.07dB ,-3dB对应的截止频率FL=2.68k）

表2-2(仿真)

f（Hz）		100	250	500	1000	2500	5000	10000	20000	40000
V02	RL=∞	224mV	628mV	1.28V	2.42V	4.6V	6.04V	6.64V	6.76V	6.88V
	RL=1.5K	72mV	206mV	422mV	822mV	1.546V	2.06V	2.24V	2.24V	2.3V

表2-2(实验箱测量)

f（Hz）		100	250	500	1000	2500	5000	10000	20000	40000
V02	RL=∞	560mV	920mV	1.44V	2.286V	4.16V	5.36V	6V	6.32V	6.32V
	RL=1.5K	200mV	320mV	476mV	736mV	1.2V	1.52V	1.7V	1.76V	1.8V

说明我们的测试的输入1KHZ的信号也不是这个放大器的中频段。

(4) 按照表格画出频率特性曲线。

仿真软件里面用图表绘制控件模拟幅频测试。

基于频率分析图表的电路分析(Frequency)

频率分析图表用于绘制小信号电压增益或电流增益随频率变化的曲线，即绘制波特图，可描绘电路的幅频特性和相频特性。但它们都是以指定的输入发生器为参考。在进行频率分析时，图表的X轴表示频率，两个纵轴可分别显示幅值和相位。

1. 放置频率分析图表
2. 单击工具箱中的“Simulation Graph”图标，在对象选择器中选择FREQUENCY仿真图表。在编辑窗口期望放置图表的位置单击，并拖动鼠标，在期望的结束点单击，放置频率分析图表，如图3-72所示。
3. 2)设置频率分析图表
4. 双击图表，将弹出如图3-73所示的频率分析图表编辑对话框。
5. Graph title：图表标题。
6. Reference：参考发生器。

Start frequency：起始仿真频率。

Stop frequency：终止仿真频率。

Interval：间距取值方式。系统提供3种取值方式：DECADES 十倍频程、OCTAVESL八倍频程、INEAR线性取值。

No.Steps/Interva：步幅数。

在频率分析中，幅值和相位都要设一个参考值，我们通过设置参考发生器来实现这一点。图表中参考发生器的幅值为1V，相位为0dB。原理图中的任何一个发生器都可被设为参考发生器，而其他发生器在频率分析时被忽略。在进行仿真时一定要选择一个参考发生器并把它拖入图中，否则仿真不能正确进行。编辑完成后，单击“OK”按钮完成设置。

六、实验总结