线性放大器的原理与测试实验报告
线性放大器的原理与测试
一、 实验目的：
1、熟悉线性放大器的工作原理；
2、掌握线性放大器各性能指标的测量方法。 二、 实验原理：
本模块具有带极零相消、微积分成形、线性放大和基线恢复功能。其电路有 极性转换，放大倍数为 4 的第一级放大电路、带极零补偿的微分电路、放大倍数 4~24 倍可调的第二级放大电路、有源二次积分和 RC 一次积分电路、输出级和基 线恢复部分组成,分别见下图：
器的放大倍数会变小、变大还是不变？为什么？
答：如下表所示为频率从 1KHz 增加到 10MHz 时，第一级放大器的输入电压、
输出电压、放大倍数的变化，可以得出放大倍数在逐渐变小。
输入电压（Vpp ）
200MV
200MV
200MV
输出电压（ Vpp ）
704MV
376MV
28MV
频率（hz）
10k
1M
1、 测量第一级放大器正相输入端和反相输入端输出的放大倍数，第一级输出对
应线性放大器模块的 OUT1；
表一：第一级放大器正相输入端和反相输入端输出的放大倍数的测量数据
实验条件（输入信号特征、放大器参数等）： 正弦波
次数 项目
1
2
正相输入端
输入电压（Vpp ）
480mv
560mv
f=1khz
3
640mv
10M
放大倍数
3.52
1.88
0.14
原因主要是由于带宽，带宽越大，信号变化就越快，在第一级放大器中 通过极-零相消电路时成型时间不同影响了其放大倍数；频率越大，其延长时间 越短因此其放大倍数越小。
7
输出端。
表二：线性放大器模块的放大倍数的测量数据
实验条件：反向输出端，模拟γ射线，f=10khz，Vpp=50mv
次数 项目 输入电压 （ Vpp） 输出电压 （Vpp ） 放大倍数
1 82mv 3.16v 38.54
2 82mv 4.04v 49.27
3 82mv 4.16v 50.73
4 82mv 220mv 2.68
答 ：A= 输 出电 阻 /输 入电 阻； 如 图一 所示 ： 正相 输出 端 时， 放大 倍 数
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A=R3/R2=3.92
反向输出端是，A=[R5/（R4+R5）]×[（R2+R3）/R2]=4.69
4、当输入信号脉冲为正弦波时，当频率从 1KHz 增加到 10MHz 时，第一级放大
图一、极性转换、第一级放大电路、极零相消的微分电路示意图
1
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图二、第二级放大电路、有源二次积分、RC 一次积分电路、基线恢复示意图
三、 实验仪器：
1、 DS1204B 示波器 2、 DG4072 脉冲发生器
图三、输出电路示意图
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四、 实验步骤及数据处理：
3 30μs 24.6μs 17.17μs
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图六：测量线性放大器的上升时间的示波器截图
用示波器测量输入脉冲的上升时间 ts1 和输出脉冲的下降时间 ts2,按照公式
ts =
t2 s2
−
t2 s1
算出该放大单元的上升时间。
五、 实验结果讨论、体会：
1、 一般线性放大器的主要技术指标有哪些？在能谱分析系统中所用的线性放 大器特别重要的指标是什么？ 答：（1）稳定性（瞬时稳定性和长期稳定性）； 能量分辨率；探测效率=（探 测器输出脉冲计数率）/（被测核辐射强度）；信噪比；输入阻抗；输出阻抗； 放大倍数；线性（积分非线性和微分非线性）；上升时间；噪声；信噪比；过 载特性（计数率过载和幅度过载）‘ （2）其中在能谱分析系统中所用的线性放大器特别重要的指标是：放大 倍数、信噪比、能量分辨率。
2、请简述极零相消技术的原理；结合该线性放大器模块原理图进行分析 。 答：在几级串联的系统中，将前级传递函数的极（零）点和后级的零（极）
点相消，从而改善输出波形的方法。 根据电路图可知：本实验模块采用了调节范围比较大的方式进行极零相
消的，通过 SW3 中各个电容与电阻 RW1 和电阻 R8 的串联、并联后和 R9 串联构成 的电路实现极零相消；极-零相消电路代替微分电路与后面的积分电路构成了滤 波成型电路，且零点可调。 3、给出第一级放大电路正相输入端和反相输入端放大倍数的计算公式。
10%
*采用线性放大器模块的 OUT4 输出端
图四：线性放大器的积分非线性示波器采集的数据（分别为第 5、8 次的截图
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MATLAB 拟合的曲线如下图所示，拟合曲线为 Y= -0.0072 X*X+36.1226X+ 6.4336
输 出 电 压
单 位： mv
图五：积分非线性图
4、测量线性放大器的上升时间。
表四：线性放大器的上升时间的测量数据
实验条件：反向输出端，Pulse，f=10khz，Vpp=30mv
次数
1
2
项目（ ）
输出 脉冲 下降 时间 ts2 输入 脉冲 上升 时间 ts1 上升时间 ts
10μs 6.0μs 8.0μs
20μs 14.6μs 13.67μs
输入电压，单位：mv
DIFF
5
5
5
1
INT1
5
3
1
3
INT2
5
3
1
3
INT3
5
3
1
3
3
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*采用线性放大器模块的 OUT4 输出端
3、 调节适当的参数，分别输入不同幅度的脉冲信号，测量输出信号幅度，计算
出线性放大器的积分非线性。
表三：线性放大器的积分非线性的测量数据
实验条件：反向输出端，方波，f=10khz，微分、积分非线性都选取最大。
次 数 项目 输入 信号 （ Vpp ） （单 位： mv） 输出 信号 （ Vpp）
1 10 340mv
2 20 740mv
3 30 1.12v
4 40 1.46v
5 50 1.78v
6 60 2.14v
7 70 2.48v
8 80 2.90v
9 90 3.08v
10 100 3.62v
积分非线性
输出电压（Vpp ）
1.92v
2.32v
2.73v
放大倍数
4.00
4.14
4.27
输入电压（Vpp）
反相输入端
400mv
560mv
ห้องสมุดไป่ตู้560mv
输出电压（Vpp ）
1.52v
1.76v
2.16v
放大倍数
3.80
3.14
3.86
2、 适当调节放大器参数，测量线性放大器模块的放大倍数，OUT4 为线性放大器