两级阻容耦合放大电路实验任务书

一、实验目的

（1）熟悉晶体管的管型、管脚和电解电容器的极性。

（2）学习两级阻容耦合放大电路静态工作点的调节方法。

（3）测量每级放大器静态工作点，并比较测量值与计算值。

（4）测量每级放大器的电压增益，并比较测量值与计算值。

（5）测量两级阻容耦合放大电路的电压增益，并比较测量值与计算值。

（6）观察两级阻容耦合放大电路的输入与输出波形，测量其相位差。                                                                                                                                                                                                                                                   

二、实验器材

虚拟实验设备

◆操作系统为Windows XP的计算机   1台

◆Electronics Workbench Multisim 8.x～9.x电子线路仿真软件  1套

◆示波器 Oscilloscope            1台

◆直流稳压源                1个

◆数字万用表                1个

◆函数信号发生器            1台

◆电阻（250Ω，1/4W）        2个

◆电阻（750Ω，1/4W）        2个

◆电阻（5.1KΩ，1/4W）        2个

◆电阻（4.7KΩ，1/4W）        2个

◆电阻（10KΩ，1/4W）        2个

◆电阻（51KΩ，1/4W）        2个

◆电解电容（1μF，25V）        2个

◆电解电容（47μF，25V）    2个

◆NPN型晶体管2N3904        2个

实际工程实验设备

◆模拟实验箱                1台

◆函数信号发生器 DF17     1台

◆双踪示波器 DF4320         1台

◆数字万用表 DT9806         1个

◆晶体管毫伏表 DF2173B        1台

◆电阻（250Ω，1/4W）        2个

◆电阻（750Ω，1/4W）        2个

◆电阻（5.1KΩ，1/4W）        2个

◆电阻（4.7KΩ，1/4W）        2个

◆电阻（10KΩ，1/4W）        2个

◆电阻（51KΩ，1/4W）        2个

◆电解电容（1μF，25V）        2个

◆电解电容（47μF，25V）    2个

◆NPN型晶体管2N3904        2个

三、实验原理及实验电路

通常放大电路的输入信号都是很弱的，一般为毫伏或微伏数量级，输入功率常在1mV以下。为了推动负载工作，因此要求把几个单级放大电路连接起来，使信号逐级得到放大，方可在输出获得必要的电压幅值或足够的功率。由几个单级放大电路连接起来的电路称为多级放大电路。在多级放大电路中，每两个单级放大电路之间的连接方式叫耦合；如耦合电路是采用电阻、电容进行耦合，则叫做“阻容耦合”。

阻容耦合交流放大电路是低频放大电路中应用得最多、最为常见的电路。本实验采用的是两级阻容耦合放大电路，如图3-1所示。

图3-1  两级阻容耦合放大电路

在晶体管V1的输出特性曲线中直流负载线与横轴的交点UCEQ1=VCC，与纵轴的交点（UCE=0时）集电极电流为

静态工作点Q1位于直流负载线的中部附近，由静态时的集电极电流ICQ1和集-射电压UCEQ1确定。当流过上下偏流电阻的电流足够大时，晶体管V1的基级偏压为

晶体管V1的静态发射极电流为

静态集电极电流近似等于发射极电流，即

晶体管V1的静态集电极电压为

两级阻容耦合放大电路的总电压放大倍数为

其中，第一级放大电路的电压放大倍数为

晶体管V1的等效负载电阻为

可作为第一级放大电路的外接负载，第二级放大电路的输入电阻为

晶体管V1和V2的输入电阻分别为

第二级放大电路的电压放大倍数为

其中，等效交流负载电阻。

四、实验预习内容

1、阅读实验指导书附录中有关晶体管的管脚识别部分。 

2、预习实验电路的原理，明确实验目的及内容。

3、在测量电路静态工作点参数时，输入信号Ui=?其测试电路应怎样连接？

4、预习实验测量中所要用的仪器设备的结构性能及使用方法

五、实验步骤

  1、两级放大电路静态工作点的测量。

（1）创建如图3-2所示两级阻容耦合放大电路。断开函数信号发生器与电路的连接，将电路输入端接地。单击仿真开关，进行仿真分析。用数字万用表或动态测试探针分别测量节点电压VB1、VC1、VE1、VB2、VC2及VE，并记录测量结果于表3-1中。

图3-2  两级阻容耦合放大电路静态工作点测量原理图

（2）根据阻值R1、R2和电源电压VCC，计算节点电压UB1。

（3）设UBE为0.7V，由基极偏压UB1估算V1管的射极偏压UE1、射极电流IE1和集电极电流IC1。根据IE1，VCC和RC1估算集电极偏压UC1。

（4）确定V1管的静态工作点Q1，即IBQ1，ICQ1和UCEQ1。

 2、两级电压放大倍数的测量。

（1）创建如图3-3所示两级阻容耦合放大电路。将函数信号发生器接入电路。单击仿真开关，进行仿真分析。由双踪示波器显示的波形，记录输入电压峰值Ui1p和输出电压峰值Uo1p，同时记录输入输出波形的相位差。

（2）创建如图3-4所示两级阻容耦合放大电路。将函数信号发生器接入电路。单击仿真开关，进行仿真分析。由双踪示波器显示的波形，记录输入电压峰值Ui2p和输出电压峰值Uo2p，同时记录输入输出波形的相位差。

图3-3  第一级电压放大倍数测量原理图

图3-4  第二级电压放大倍数测量原理图

（3）创建如图3-5所示两级阻容耦合放大电路。将函数信号发生器接入电路。单击仿真开关，进行仿真分析。由双踪示波器显示的波形，记录输入电压峰值Uip和输出电压峰值Uop，同时记录输入输出波形的相位差。

（4）根据电压的读数，计算第一级放大电路的电压放大倍数Au1、第二级放大电路的电

图3-5  总电路电压放大倍数测量原理图

压放大倍数Au2和总电路的电压放大倍数Au。

（5）用第一级放大电路的电压放大倍数Au1和第二级放大电路的电压放大倍数Au2计算总电路电压放大倍数Au。

（6）设β为200，用RC1，RE1，rbe1，rbe2，R3，R4和RE2计算第一级放大电路的电压放大倍数Au1。

（7）用RC2，RL，rbe2和RE2计算第二级放大电路的电压放大倍数Au2。

表3-1  两级阻容耦合放大电路测量数据记录表格

创建如图3-5所示两级阻容耦合放大电路。将函数信号发生器接入电路。单击仿真开关，进行仿真分析。在保持输入信号10mV的条件下，改变输入信号的频率f（由低到高），观察放大电路输出电压Uop的变化规律，并测取其参数值记录于表3-2中（注意：特性曲线弯曲部分应多测几个点）。

六、实验数据分析及讨论

  （1）将第一级放大电路电压放大倍数的测量值与计算值比较，情况如何？

  （2）将第二级放大电路电压放大倍数的测量值与计算值比较，情况如何？

  （3）两级阻容耦合放大电路电压放大倍数与分级计算值比较，情况如何？

  （4）两级阻容耦合放大电路输出波形与输入波形之间的相位差是多少？

表3-2  频率特性曲线测量数据记录表格

  （6）试说明什么电阻是第一级放大电路的负载电阻；第二级放大电路的输入电阻的大小对第一级放大电路有何影响？

  （7）根据测量数据表3-2的值，试在坐标纸上画出两级阻容耦合放大电路的频率特性曲线。

表3-4  两级阻容耦合放大电路测量值及计算值