在此实验中，电容应当取得大一些，这样才能够使得下限频率低一些，均选用了100μF。
3）仿真结果
增益Au=Uo/Ui≈126符合要求
通过波特仪观察幅频曲线，
下限频率为33.4Hz
上线频率为64.492Hz，符合要求。
7.对于小信号放大器来说一般希望上限频率足够大，下限频率足够小，根据您所学的理论知识，分析有哪些方法可以增加图3-3中放大电路的上限频率，那些方法可以降低其下限频率。
答：
上限频率
，其中CM为密勒电容，若要增大上限频率，可同比例增大RB，即同比例增大R1与R2。
其中CM为密勒电容。
所以为了增大上限截止频率，可以同比例地增大R1与R2.
下限频率
，
，
所以为了减小下限频率，可以适当增大C1、C2、CE。
8.负反馈对放大器性能的影响
答：
1.负反馈会减小电路的放大倍数。
2.负反馈可以提高电路的稳定性。
3.负反馈可以扩展通频带。
4.负反馈可以减小非线性失真（反馈环内）。
5.负反馈对于输入输出电阻也有一定影响。
6.负反馈可抑制干扰与噪声。
9.设计一个由基本放大器级联而成的多级放大器，
已知：
VCC=12V，Ui=5mV，RL=1KΩ，T为9013
要求满足以下指标：
|Au|>100，Ri>1KΩ，RO<100Ω
1）仿真原理图
2）参数选择计算
a）输入电阻由共源放大级决定，Ri=R2+R3//R4>1MΩ；
b）输出电阻由共集放大级决定，
，其中Ro2≈R9，
计算可得，Ro≈80Ω
c）第一级共源放大级的增益Au1=-gm（R6//Ri2），Ri2为第二级放大电路的输入电阻，Ri2=R7//R10//rbe≈2.2kΩ，Au1≈-1.29；
第二级共射放大级的增益Au2=-β（R9//Ri3）/rbe，Ri3为第三级放大电路的输入电阻，
Ri3=R8//R11//[rbe+（1+β）（R14//R16）]≈13.2kΩ，Au2≈-190；
第三级共集放大级的增益
≈0.98；
故整个放大器的增益Au=Au1Au2Au3=240；
3）仿真结果
注：
由于仿真实验中选用场效应管与三极管与实际做实验的三极管的型号不一致，故导致放大倍数有较大差距，但仍可反映本电路三级放大的主要特点。
CH1-输入
CH2-Uo
CH3-Uo1
CH4-Uo2
三、实验内容
1.基本要求：
图3-3射极偏置电路
1）研究静态工作点变化对放大器性能的影响
（1）调整RW，使静态集电极电流ICQ=2mA，测量静态时晶体管集电极—发射极之间电压UCEQ。
记入表3-3中。
（2）在放大器输入端输入频率为f=1kHz的正弦信号，调节信号源输出电压US使Ui=5mV，测量并记录US、UO和UO’（负载开路时的输出电压）的值并填于表3-1中。
注意：
用双踪示波器监视UO及Ui的波形时，必须确保在UO基本不失真时读数。
（3）根据测量结果计算放大器的Au、Ri、Ro。
表3-1静态工作点变化对放大器性能的影响
静态工作点电流ICQ（mA）
1
2
测量值
测量值
理论值
误差
输入端接地
UBQ（V）
1.62
2.62
2.60
0.8%
UCQ（V）
8.85
5.93
6.00
1.2%
UEQ（V）
1.02
2.00
2.00
0
输入信号Ui=5mV
US（mV）
5.15
5.15
5.14
0.2%
UO（V）
0.322
0.504
0.525
4%
UO’（V）
0.656
0.992
1.05
5.5%
计算值
UBEQ
0.6
0.62
0.6
3.3%
UCEQ
7.83
3.93
4.00
1.8%
Au
64.4
100.8
105
4%
Ri/kΩ
1.6
1.6
1.8
11%
RO/kΩ
2.9
3.1
3
3.3%
实验结果分析：
由测量值与理论值的比较，发现大多数测量值与理论值误差在5%以内，基本吻合；
输入电阻的误差达到了11%
由输入电阻
通过分析可知误差主要来自于以下几点原因
1.当Us与Ui差量相当小时，只要rs测量稍有误差，对于输入电阻的测量影响就会相当大，而实验选用的rs的误差为5%金环电阻，故对输入电阻的测量影响较大；
2.Us与Ui均为小信号，交流毫伏表的分度值为0.1mV/div测量本身就有误差；
3.计算所得输入电阻为估算得到，亦有一定误差；
4.三极管本身具有离散性，参数选择上有误差。
2）观察不同静态工作点对输出波形的影响
（1）改变RW的阻值，使输出电压波形出现截止失真，绘出失真波形，并将测量值记录表3-2中。
（2）改变RW的阻值，使输出电压波形出现饱和失真，绘出失真波形，并将测量值记录表3-2中。
表3-2不同静态工作点对输出波形的影响
完全截止
截止失真
饱和失真
完全饱和
RW变化对失真的影响
测量值
UBQ（V）
0.40
1.61
3.69
3.77
Rw增大，易出现截止失真；
Rw减小，易出现饱和失真；
UCQ（V）
10.1
8.2
3.35
3.17
UEQ（V）
0.01
1.25
3.01
3.10
波形
如下图
如下图
如下图
如下图
计算值
ICQ（mA）
633
1267
2883
2943
UBEQ
0.39
0.36
0.68
0.67
UCEQ
10.1
6.95
0.34
0.07
R1（kΩ）
595
129
45
43.7
注：
在调节截止失真时需将100kΩ滑动变阻器换成1MΩ以达到需要的R1阻值；
饱和失真
截止失真
注：
Ui=20mV
（实验提示：
测量截止失真波形时可以加大输入信号幅度）
实验结果分析：
当R1增大时，UBQ减小，ICQ≈IEQ=（UBQ-UBEQ）/RE减小，UEQ减小，UCQ=Vcc-ICQRC增大；静态工作点向下移，故易出现截止失真；
当R1减小时，UBQ增大，ICQ≈IEQ=（UBQ-UBEQ）/RE增大，UEQ增大，UCQ=Vcc-ICQRC减小；静态工作点向上移，故易出现饱和失真；
波形与数据基本符合实验要求；
综上所述，要使三极管放大电路得到不失真增益波形需要调节适当的静态工作点，既不能过大也不能过小。
3）测量放大器的最大不失真输出电压
分别调节RW和US，用示波器观察输出电压UO波形，使输出波形为最大不失真正弦波。
测量此时静态集电极电流ICQ和输出电压的峰峰值UOP-P。
带负载时测量ICQ=2.91mA，UOP-P=2.56V
实验结果分析：
当ICQ=2.91mA时，最大不失真输出电压Uop-p=2.56V，继续增大输入电压，则会使输出波形同时出现截至失真和饱和失真；因此ICQ=2.91mA为适中的静态工作点，在选择静态工作点时应选择ICQ=2.91mA，此时UBQ=3.5V，R1=68.3kΩ；
4）测量放大器幅频特性曲线
（1）使用扫频仪测出放大器的幅频特性曲线并记录曲线，读出下限频率fL、上限频率fH。
（2）调整ICQ=2mA，保持Ui=5mV不变，完成以下内容，计入表3-3中：
（I）参考
（1）中测得曲线，分别在低频区（取fL）、中频区（任取）和高频区（取fH）各取一点测量UO值，记录下限频率fL、上限频率fH，计算带宽BW。
（II）输入Ui=5mV，f=fL，用示波器双踪显示输入输出波形，记录波形，并测量两者间的相位差Φ；
（III）输入Ui=5mV，f=fH，用示波器双踪显示输入输出波形，记录波形，并测量两者间的相位差Φ。
表3-3放大电路的幅频特性
f/kHz
fL=0.032
f=10
fH=970
UO/V
0.16
0.23
0.19
Vi超前VoΦ=∆t/T∙3600
117.5
————
120
带宽BW=980kHz
实验结果分析：
下限频率为32Hz，上限频率为980kHz，带宽为980kHZ，符合要求
f=fL时的输入输出波形图：
（探头增益为10x）
实验结果分析：
下限频率为32Hz，满足要求；
输出电压，由于中频段的输出电压约为下限频率输出电压的
倍，故满足要求；
在频率较小时，耦合电容无法忽略，故会产生一定的相移，与理论符合；
f=fH时的输入输出波形图：
（探头增益为10x）
实验结果分析：
上限频率为980kHz，满足要求；
输出电压，由于中频段的输出电压约为上限频率输出电压的
倍，故满足要求；
在频率较高时，三极管极间电容无法忽略，故会产生一定的相移，并使增益下降，与理论符合；
2．提高要求
1）设计一个分别由共源（CS）、共射（CE）和共集（CC）构成的三级放大电路，要求满足以下指标：
（设共源、共射和共集的输出电压分别为UO1、UO2和UO）
Au>100，Ri>1MΩ，RO<100Ω。
写出具体设计过程，计算电路参数以及Au、Ri和RO的理论值。
设置合适的静态工作点，在放大器输入端输入频率为f=1kHz的正弦信号，调节信号源输出电压US使Ui=5mV，用示波器双踪显示Ui、Uo的波形，在输出波形不失真的情况下，记录波形，测量US、UO和UO’（负载开路时输出电压）并计入表3-4中。
根据测量结果计算放大器的Au、Ri、Ro，与理论值比较。
表3-4多级放大器技术指标测量
测量值
理论值
误差
输入信号Ui=5mV
US（mV）
5.1
5.095
0.1%
UO1（V）
6.2
6.45
3.9%
UO2（V）
1.15
1.23
6.5%
UO（V）
1.11
1.20
7.5%
UO’（V）
1.13
1.22
7.4%
计算值
Au
226
240
5.8%
Ri/kΩ
1019
1050
5%
RO/Ω
91
80
14%
（1）设计过程
设计过程：
为了使输入电阻尽量大，输出电阻尽量小，故第一级为共源极放大电路，第二级为共射极放大电路，第三级为共集电极放大电路；
参数计算：
a）输入电阻由共源放大级决定，Ri=R2+R3//R4>1MΩ；
b）输出电阻由共集放大级决定，
，其中Ro2≈R9，
计算可得，Ro≈80Ω
c）第一级共源放大级的增益Au1=-gm（R6//Ri2），Ri2为第二级放大电路的输入电阻，Ri2=R7//R10//rbe≈2.2kΩ，Au1≈-1.29；
第二级共射放大级的增益Au2=-β（R9//Ri3）/rbe，Ri3为第三级放大电路的输入电阻，
Ri3=R8//R11//[rbe+（1+β）（R14//R16）]≈13.2kΩ，Au2≈-190；
第三级共集放大级的增益
≈0.98；
故整个放大器的增益Au=Au1Au2Au3=240；
（2）双踪显示输入输出波形图：
（3）实验结果分析：
通过测量值与理论值的对比，测量值第一级放大倍数为1.24，第二级放大倍数为185，第三级放大倍数为0.96，均偏小；
第一级为共源极放大电路，误差来源主要来源于第二级rbe的测量；在这里将β值均设作140，造成一定误差；另外就是电阻本身示值的误差，在这里均采用5%误差的电阻，亦会造成一定误差；
第二级的共发射极放大电路的误差来源于第二级与第三级rbe理论值计算的的误差，另外输入电压的不稳定也是造成误差的原因之一；
第三级的共集电极放大电路的误差主要来源于rbe的理论计算，以及β值的选取，必须先精确测量β值在进行设计；
总体而言误差还是在可以接受的范围内，在调解过程中曾经出现过失真，此时就需要综合调节三级放大电路，是静态工作点符合要求；
（4）总结多级放大器的设计方法
多级放大器的设计需考虑许多因素：
第一，静态工作点的设置是首先需要考虑的对象，前一级的输入电压必须在后以及放大电路的不失真输入电压范围内；
第二，相邻级的放大电路的输入或输出阻抗对于放大倍数也是有一定的影响，故在设计时应当综合考虑，选用合适阻值的电阻和电容；
第三，耦合方式的选择，本次实验选用电容耦合，主要是为了防止静态工作点的相互干扰，便于调节；但是电容的选择就变得非常重要，不能过大也不能过小以防信号的失真并保证一定的增益；
第四，频率特性，由于各个电路的幅频曲线不同，故要获得合适的增益必须保证各级输入电压都在通频段内，这就要求对于极间电容以及耦合电容的精密计算和选取；
2）采用电压串联负反馈电路，分析负反馈对输入电阻、输出电阻及放大倍数的影响。
设计电路：
数据记录：
测量值
无反馈
负反馈
输入信号Ui=5mV
US（mV）
5.1
5
UO1（mV）
6.2
6.2
UO2（V）
1.15
0.243
UO（V）
1.11
0.236
UO’（V）
1.13
0.253
计算值
Au
226
24
Ri/kΩ
1MΩ
RO/kΩ
0.090
0.360
（注：
在调节电路过程中，改变了第二级的RC，因而加入负反馈后的输出波形与记录值不同）
输入输出双踪波形：
实验数据分析：
通过调节Us使输入信号Ui=5mV不变，将输出信号通过330kΩ连接到场效应管的源极上，并去掉源极的100μF的旁路电容，即构成电压串联负反馈电路。
引入电压串联负反馈后，理论上电路的放大倍数应当减小，输入阻抗应当变大，通频带变宽，输出阻抗应当减小。
但实验所得的输出阻抗反而增大，经过分析，发现有以下几个原因：
通过调节Us使输入信号Ui=5mV不变，将输出信号通过330kΩ连接到场效应管的源极上，并去掉源极的100μF的旁路电容，即构成电压串联负反馈电路。
引入电压串联负反馈后，理论上电路的放大倍数应当减小，输入阻抗应当变大，通频带变宽，输出阻抗应当减小。
但实验所得的输出阻抗反而增大，经过分析，发现原因如下：
输出电压值为示波器所测量，输出电压有一定跳动，在验收后又仔细观察了示波器的Uo与Uo’，并使用交流毫伏表测量，得到的数据时Uo=248mV；Uo’=250mV，计算
=40.3Ω，这与理论相符；
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