《模拟电子技术》实验指导书

实验三 负反馈放大电路

一、实验目的

加深理解放大电路中引入负反馈的方法和负反馈对放大器各项性能指标的影响。 二、实验原理

负反馈在电子电路中有着非常广泛的应用，虽然它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指标，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通频带等。因此，几乎所有的实用放大器都带有负反馈。

负反馈放大器有4种组态，即电压串联、电压并联、电流串联和电流并联。本实验以电压串联负反馈为例，分析负反馈对放大器各项性能指标的影响。 1．电压串联负反馈放大器的主要性能指标

图3-1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uo(C3的正极电压)引回到输入端，加在晶体管V1的发射极上，在发射极电阻RE1上形成反馈电压uf。 根据反馈的判断法可知，它属于电压串联负反馈。

图3-l 带有电压串联负反馈的两级阻容耦合放大器

该负反馈放大器的主要性能指标如下：

(1)闭环电压放大倍数

式中：Av＝Uo／Ui为基本放大器(无反馈)的电压放大倍数，即开环电压放大倍数。

1+AvFv为反馈深度，它的大小决定了负反馈对放大器性能改善的程度。

(2)反馈系数

(3)输入电阻

式中，Ri为基本放大器的输入电阻。

(4)输出电阻

式中：Ro为基本放大器的输出电阻；Avo为基本放大器在RL＝∞时的电压放大倍数。

17

2．测量基本放大器的动态参数

本实验还需要测量基本放大器的动态参数。然而，如何实现无反馈而得到基本放大器呢?不能简单地断开反馈支路，而是要去掉反馈作用，但又要把反馈网络的影响(负载效应)考虑到基本放大器中去。为此：

(1)在画基本放大器的输入回路时，因为是电压负反馈，所以可将负反馈放大器的输出端 交流短路，即令uo＝0 V，此时Rf相当于并联在RF1上。

(2)在画基本放大器的输出回路时，由于输入端是串联负反馈，因此需将反馈放大器的输 入端(V1管的射极)开路，此时(Rf+Rf1)相当于并接在输出端。由此可近似认为Rf并接在输出端。

根据上述规律，就可得到所要求的如图3-2所示的基本放大器。

图3-2 基本放大器

三、实验设备与器件

(1)+12 V直流电源； (2)函数信号发生器； (3)双踪示波器； (4)频率计；

(5)交流毫伏表； (6)直流电压表；

(7)晶体三极管3DG6 X2支 (8)电阻器、电容器若干支。 (β＝50—100)或9011(9013) X2支；

四、实验内容

l测量静态工作点

按图4-1连接实验电路，取Ucc＝+12 V，ui＝0 V，用直流电压表分别测量第一级、第二 级的静态工作点，并记入表3-1中。

表3-1 级 别 第一级 第二级 UB／V UE／V Uc／V Ic／mA 2 2

2．测试基本放大器的各项性能指标

将实验电路按图3-2改接，即把Rf断开后分别并在RF1和RL上，其他连线不动。 (1)测量中频电压放大倍数Av、输入电阻Ri和输出电阻Ro。

①以f＝1 kHz、us约8 mV正弦信号输入放大器，用示波器监视输出波形uo，在uo不失真的情况下，用交流毫伏表测量us、ui和uL，记入表3-2中。

18

表3-2 放大器类别 基本放大器 负反馈放大器

②保持us不变，断开负载电阻RL(注意，Rf不要断开)，测量空载时的输出电压uo记入表3-2中。

(2)测量通频带

接上RL，保持(1)中的us不变，然后增加和减小输入信号的频率，找出上、下限频率fH和fL，记入表3-3中。

表3-3

us／mV ui／mV uL／mV uo／V Av Ri／k Ro／k 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3-1所示的负反馈放大电路。适当加大us(约10 mV)，在输出波形不失真的条件下，测量负反馈放大器的Avf、Rif和Rof，记入表3-2中；测量fHf和fLf，记入表3-3中。

*4．观察负反馈对非线性失真的改善

(1)实验电路改接成基本放大器形式，在输入端加入f＝1 kHz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)再将实验电路改接成负反馈放大器形式，增大输入信号幅度，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。 五、实验总结

(1)将基本放大器和负反馈放大器动态参数的实测值和理论估算值列表进行比较。 (2)根据实验结果，总结电压串联负反馈对放大器性能的影响。 六、预习要求

(1)复习教材中有关负反馈放大器的内容。

(2)按实验电路3-1估算放大器的静态工作点(取β1＝β2＝100)。

(3)怎样把负反馈放大器改接成基本放大器?为什么要把Rf并接在输入和输出端?

(4)估算基本放大器的Av、Ri和Ro；估算负反馈放大器的Avf、Rif和Rof，并验算它们之间的关系。

(5)如按深度负反馈估算，则闭环电压放大倍数Avf＝?该值和测量值是否一致?为什么? (6)如输入信号存在失真，能否用负反馈来改善?

(7)怎样判断放大器是否存在自激振荡?如何进行消振?

19

实验四 射极跟随器

一、实验目的

(1)掌握射极跟随器的特性及测试方法。 (2)进一步学习放大器各项参数测试方法。 二、实验原理

射极跟随器的原理如图4-1所示。它是一个电压串联负反馈放大电路，具有输入电阻高，输出电阻低，电压放大倍数接近于1，输出电压能够在较大范围内跟随输入电压作线性变化以及输入、输出信号同相等特点。 射极跟随器的输出取自发射极，故称其为射极输出器。

1．输入电阻Ri的计算 由图4-1电路可知

Ri＝rBr+(1+④Rx

如考虑偏置电阻RB和负载RL的影响，则 Ri＝RB∥[

r

BE

+(1+β)(RE∥RL)]

由上式可知射极跟随器的输入电阻Ri比共射极单管放大器的输入电阻Ri＝RB∥rBE要高得多，但由于偏置电阻RB的分流作用，输入电阻难以进一步提高。式中，rBE为BE结的交流电阻。

输入电阻的测试方法同单管放大器一样，实验线路如图4-2所示。因此，射极跟随器的输入电阻Ri为

Ri＝兰＝—旦—只

即只要测得A、B两点的对地电位即可计算出Ri。

2．输出电阻Ro的计算 由图4-1电路可知

图4-2 射极跟随器实验电路

如考虑信号源内阻Rs，则

由上式可知射极跟随器的输出电阻Ro比共射极单管放大器的输出电阻Ro≈Rc低得多。 所以，选取三极管的β值愈高，则输出电阻愈小。

输出电阻Ro的测试方法亦同单管放大器一样，即先测出空载输出电压Uo，再测接入负载RL后的输出电压UL，根据

即可求出输出电阻Ro的值。即

3．电压放大倍数Av的计算

由图4-1电路可知，Av值为

上式说明射极跟随器的电压放大倍数小于等于1，且为正值。这是深度电压负反馈所致。

20