实验三两级阻容耦合放大电路
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Oscilloscope1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DF1647 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V 1的输出特性曲线中直流负载线与横轴的交点U CEQ1=V CC ，与纵轴的交点（U CE =0时）集电极电流为
=
1
CQ I
3
1
1
E E C CC
R
R R V
++
静态工作点Q 1位于直流负载线的中部附近，由静态时的集电极电流I CQ1和集-射电压U CEQ1确定。
当流过上下偏流电阻的电流足够大时，晶体管V 1的基级偏压为
2
1
11
R
R V
R U CC
B +=
晶体管V 1的静态发射极电流为
3
1
1
3
1
1
1
1
7
.0E E B E E E B EQ R
R U R
R UB
U I
+-≈
+-=
静态集电极电流近似等于发射极电流，即
1
1
1
1
EQ BQ EQ CQ I
I I I
≈-=
晶体管V 1的静态集电极电压为
1
1
1
C CQ CC
CQ R
I V U
-=
两级阻容耦合放大电路的总电压放大倍数为
2
1
u u u
A
A A =
其中，第一级放大电路的电压放大倍数为
1
1
1
1
1
)1(E be L u
R
r R A +++'
-
=ββ
晶体管V1的等效负载电阻为
2
1
1
i C L R
R
R ='
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
])1(//[//2
2
2
4
3
2
E be i R r R R R β++=
晶体管V 1和V 2的输入电阻分别为
1
1
1
26)
1(300EQ be I r β++≈
2
2
2
26)
1(300EQ be I
r β++=
第二级放大电路的电压放大倍数为
2
2
2
2
2
2
)1(E be L u R
r R A ββ++'
-
=
其中，等效交流负载电阻L
C L R
R
R 2
2
='。
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U i=?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V B1、V C1、V E1、V B2、V C2及V E，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V CC，计算节点电压U B1。
（3）设U BE为0.7V，由基极偏压U B1估算V1管的射极偏压U E1、射极电流I E1和集电极电流I C1。
根据I E1，V CC和R C1估算集电极偏压U C1。
（4）确定V1管的静态工作点Q1，即I BQ1，I CQ1和U CEQ1。
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U i1p和输出电压峰值U o1p，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U i2p和输出电压峰值U o2p，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U ip和输出电压峰值U op，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A u1、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A u2和总电路的电压放大倍数A u。
（5）用第一级放大电路的电压放大倍数A u1和第二级放大电路的电压放大倍数A u2计算总电路电压放大倍数A u。
（6）设β为200，用R C1，R E1，r be1，r be2，R3，R4和R E2计算第一级放大电路的电压放大倍数A u1。
（7）用R C2，R L，r be2和R E2计算第二级放大电路的电压放大倍数A u2。
3、两级阻容耦合放大电路频率特性的测量
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
（5）根据表3-1的测量数据，计算表3-3中的各参数值。
（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。