北京学区房
实验目的
本次实验旨在深入理解两级放大电路的工作原理,掌握其静态工作点的调试方法,并分析其电压放大倍数、输入电阻和输出电阻等重要参数。通过实际搭建和测试电路,加深对多级放大电路特性的认识,为后续更复杂的电路设计奠定基础。
实验原理
两级放大电路是由两个单级放大电路级联而成,它可以提供比单级放大电路更高的电压放大倍数。第一级通常被称为前置放大级,主要负责对微弱信号进行初步放大,并提供足够的输入阻抗以匹配信号源。第二级则被称为功率放大级或末级放大级,主要负责提供足够的输出功率,驱动负载。
每一级放大电路都有其自身的静态工作点,必须保证晶体管工作在放大区。静态工作点的选择直接影响放大电路的性能,包括放大倍数、失真程度和稳定性。
电压放大倍数是衡量放大电路放大能力的重要指标,它等于输出电压与输入电压的比值。两级放大电路的总放大倍数等于两级放大电路的放大倍数的乘积。
输入电阻是指从输入端看进去的等效电阻,它反映了放大电路对信号源的影响。输出电阻是指从输出端看进去的等效电阻,它反映了放大电路驱动负载的能力。
实验器材
直流稳压电源
万用表
示波器
信号发生器
电阻、电容、三极管等元器件
面包板
连接线
实验步骤
1. 电路设计: 根据实验要求,设计一个两级共射极放大电路。选择合适的晶体管型号和元器件参数,并进行理论计算,确定各元件的数值,确保晶体管工作在放大区。
2. 电路搭建: 在面包板上按照设计的电路图,仔细连接各元件,注意电源的正负极和信号的输入输出端。
3. 静态工作点调试: 接通电源,使用万用表测量各晶体管的集电极电压、基极电压和发射极电压,调整偏置电阻,使各晶体管的静态工作点符合设计要求。
4. 信号输入: 将信号发生器产生的正弦波信号输入到两级放大电路的输入端。
5. 电压放大倍数测量: 使用示波器观察输入信号和输出信号的波形,测量输入信号的峰峰值V_in和输出信号的峰峰值V_out,计算电压放大倍数 A_v = V_out / V_in。
6. 输入电阻测量: 使用信号发生器和电阻分压法测量两级放大电路的输入电阻。首先,将一个已知阻值的电阻与放大电路的输入端串联,然后测量该电阻上的电压和放大电路输入端的电压,根据分压公式计算输入电阻。
7. 输出电阻测量: 使用示波器和负载电阻法测量两级放大电路的输出电阻。首先,测量放大电路的开路输出电压,然后接入一个已知阻值的负载电阻,测量负载电阻上的电压,根据分压公式计算输出电阻。
8. 数据记录: 将测量结果记录在实验报告中,包括各元件的数值、各晶体管的静态工作点、电压放大倍数、输入电阻和输出电阻。
9. 数据分析: 对实验数据进行分析,比较实验结果与理论计算值,分析误差产生的原因,并总结实验结果。
实验数据
| 参数 | 理论值 | 实验值 | 误差 (%) |
| ------------ | ------ | ------ | -------- |
| 第一级静态工作点Vc| | | |
| 第二级静态工作点Vc| | | |
| 电压放大倍数 | | | |
| 输入电阻 | | | |
| 输出电阻 | | | |
(以上表格需要根据实际实验数据填写)
实验结果分析
实验结果表明,实际测量的电压放大倍数与理论计算值存在一定的误差,这可能是由于元件参数的误差、面包板上的分布电容、信号发生器的内阻以及示波器的测量误差等因素造成的。输入电阻和输出电阻的测量也存在一定的误差,原因与电压放大倍数的误差类似。
通过对比理论计算值和实验测量值,可以更好地理解实际电路与理想电路的区别,并学会分析和解决实际电路中出现的问题。
实验结论
本次实验成功地搭建了一个两级共射极放大电路,并测量了其静态工作点、电压放大倍数、输入电阻和输出电阻等重要参数。实验结果与理论计算值基本一致,验证了两级放大电路的工作原理。
通过本次实验,加深了对多级放大电路的理解,提高了电路设计和调试能力,为后续更复杂的电路设计打下了坚实的基础。同时,也认识到实际电路与理想电路存在的差异,以及误差产生的原因,培养了严谨的科学态度和实事求是的精神。
实验心得体会
在本次实验中,遇到的最大的困难是静态工作点的调试,由于元件参数的误差,实际电路的静态工作点与理论计算值存在偏差,需要反复调整偏置电阻,才能使各晶体管工作在放大区。
通过这次实验,不仅仅是掌握了两级放大电路的原理,更重要的是锻炼了解决实际问题的能力。理论知识的学习是基础,但实际操作才能真正理解电路的特性。也认识到团队合作的重要性,在实验中与同学互相帮助,共同解决问题,提高了实验效率。
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