北邮模电实验三共射放大电路测试仿真模板.docx

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北邮模电实验三共射放大电路测试仿真模板

实验三共射放大电路计算、仿真、测试分析报告

（请在本文件中录入结果并进行各类分析，实验结束后，提交电子文档报告）

实验目的：

掌握共射电路静态工作点的计算、仿真、测试方法；掌握电路主要参数的计算、中频时输入、输出波形的相位关系、失真的类型及产生的原因；掌握获得波特图的测试、仿真方法；掌握负反馈对增益、上下限截频的影响，了解输入输出间的电容对上限截频的影响等。

实验设备及器件：

笔记本电脑（预装所需软件环境）

AD2口袋仪器

电容：

100pF、0.01μF、10μF、100μF

电阻：

51Ω*2、300Ω、1kΩ、2kΩ、10kΩ*2、24kΩ

面包板、晶体管、2N5551、连接线等

实验内容：

电路如图3-1所示（搭建电路时应注意电容的极性）。

图3-1实验电路

1.静态工作点

（1）用万用表的β测试功能，获取晶体管的β值，并设晶体管的VBEQ=0.64V，rbb’=10Ω（源于Multisim模型中的参数）。

准确计算晶体管的静态工作点（IBQ、IEQ、VCEQ，并填入表3-1）（静态工作点的仿真及测量工作在C4为100pF完成）；

主要计算公式及结果：

晶体管为2N5551C，用万用表测试放大倍数β（不同的晶体管放大倍数不同，计算时使用实测数据，并调用和修改Multisim中2N5551模型相关参数，计算静态工作点时，VBEQ=0.64V）。

静态工作点计算：

（2）通过Multisim仿真获取静态工作点（依据获取的β值，修改仿真元件中晶体管模型的参数，修改方法见附录。

使用修改后的模型参数仿真IBQ、IEQ、VCEQ，并填入表3-1）；

（3）搭建电路测试获取工作点（测试发射极对地电源之差获得IEQ，测试集电极与发射极电压差获取VCEQ，通过β计算IBQ，并填入表3-1）；

主要测试数据：

表3-1静态工作点的计算、仿真、测试结果（C4为100pF）

IBQ（μA）

IEQ（mA）

ICQ（mA）

β（实测值）

计算值

12.058

2.122

2.110

175

仿真值

12.1

2.13

2.11

测试值

12.468

2.194

2.182

（4）对比分析计算、仿真、测试结果之间的差异。

分析：

可以发现，这三组数据基本吻合，测试值均高于计算值和仿真值，而仿真值比较接近计算值。

产生误差得原因可能是实测中在数据的读取时出现读数误差。

2.波形及增益

（1）计算电路的交流电压增益，若输入1kHz50mV（峰值）正弦信号，计算正负半周的峰值并填入表3-2中（低频电路的仿真及测量工作在C4为100pF完成）；

主要计算公式和结果：

输入峰值为50mV的正弦交流信号时，输出电压峰值为：

（2）Multisim仿真：

输入1kHz50mV（峰值）正弦信号，观察输入、输出波形（波形屏幕拷贝贴于下方，标出输出正负半周的峰值，将输出的峰值填入表3-2中）；

（3）实际电路测试：

输入1kHz50mV（峰值）正弦信号，观察输入、输出波形（波形屏幕拷贝贴于下方，标出输出正负半周的峰值，将输出的峰值填入表3-2）。

（信号源输出小信号时，由于基础噪声的原因，其信噪比比较小，导致信号波形不好，可让信号源输出一个较大幅值的信号，通过电阻分压得到所需50mV峰值的信号建议使用51Ω和2kΩ分压）

表3-2波形数据（C4为100pF）

输入

输出正半周峰值

输出负半周峰值

输出正半周峰值与输入峰值比

输出负半周峰值与输入峰值比

计算

50mV

718.5mV

-718.5mV

14.37

-14.37

仿真

50mV

694.7mV

-714.8mV

13.894

-12.296

测试

50mV

675.3mV

-711.8mV

13.506

-14.236

（4）波形与增益分析：

（a）仿真与测试的波形有无明显饱和、截止失真；

答：

有失真，但是不是很明显，负半周相对失真严重些。

（b）仿真与测试波形正负半周峰值有差异的原因；

答：

因为存在非线性失真。

（c）输出与输入的相位关系:

答：

反相；

（d）计算、仿真、测试的电压增益误差及原因；

答：

主要还是读数的处理上存在误差，也有可能是元器件在实际插电路时存在接触电阻等引起误差（猜测）。

（e）其他……。

3.大信号波形失真

（1）Multisim仿真：

输入1kHz130mV（峰值）正弦信号，观察输入、输出波形（波形屏幕拷贝贴于下方）（低频大信号的仿真及测量工作在C4为100pF完成）；

（2）实际电路测试：

输入1kHz130mV（峰值）正弦信号，观察输入、输出波形（波形屏幕拷贝贴于下方）；

（3）分析对比仿真与测试的波形，判断是饱和失真还是截止失真。

分析:

我的晶体管在130mV输入峰值电压时并未出现明显失真，但是负半周峰值绝对值和正半周的峰值相差增大。

后来调大输入峰值，比如50V，输出的波形类似脉冲波，出现严重截止失真。

4.频率特性分析

4.1C4为100pF时电路的频率特性分析

（1）Multisim仿真频率特性，给出波特图（波特图屏幕拷贝贴于下方，标定中频增益、上限截频、下限截频，并将数值填入表3-3）

（2）利用AD2的网络分析功能实际测试频率特性，给出波特图（波特图屏幕拷贝贴于下方，标定中频增益、上限截频、下限截频，并将数值填入表3-3）

（3）对比分析仿真与测试的频率特性：

表3-3100pF电路频率特性

增益（dB）

下限截频

上限截频

计算

23.1

仿真

23.1

31.459Hz

1.696MHz

测试

22.816

33.761Hz

1.034MHz

对比分析：

4.2C4为0.01μF时电路的频率特性分析

（1）Multisim仿真频率特性，给出波特图（波特图屏幕拷贝贴于下方，标定中频增益、上限截频、下限截频，并将数值填入表3-4）

（2）利用AD2的网络分析功能实际测试频率特性，给出波特图（波特图屏幕拷贝贴于下方，标定中频增益、上限截频、下限截频，并将数值填入表3-4）

（3）对比分析仿真与测试的频率特性：

表3-40.01μF电路频率特性

增益（dB）

下限截频

上限截频

计算

仿真

22.943

51.718Hz

13.881kHz

测试

22.730

32.475Hz

30.936kHz

对比分析：

4.3C4电容不同时电路的频率特性分析与比较

思考扩展：

在本实验中，三极管2N5551C的基极与集电极之间存在电容C4，在实验中，C4在电路中起着什么作用，其电容大小是否会对电路造成影响，造成了什么影响？

表3-5电路频率特性比较

增益（dB）

下限截频

上限截频

计算

仿真（100pF）

23.1

31.459Hz

1.696MHz

仿真（0.01μF）

22.943

51.718Hz

13.881kHz

测试（100pF）

22.816

33.761Hz

1.034MHz

测试（0.01μF）

22.730

32.475Hz

30.936kHz

5.深度负反馈频率特性分析

将发射极电阻R3和R4对调位置（即：

改变交流负反馈深度，但静态工作点不变）。

计算中频增益：

5.1C4为100pF时深度负反馈电路的频率特性分析

（1）电路中C4为100pF时，Multisim仿真频率特性，给出波特图（波特图屏幕拷贝贴于下方，标定中频增益、上限截频、下限截频，并将数值填入表3-5）

（2）利用AD2的网络分析功能实际测试频率特性，给出波特图（波特图屏幕拷贝贴于下方，标定中频增益、上限截频、下限截频，并将数值填入表3-5）

（3）对比分析仿真与测试的频率特性（含R3和R4未对调前的数据）：

表3-5100pF电路加深反馈前、后的频率特性对比

增益（dB）

下限截频

上限截频

计算（浅负反馈）

23.1

仿真（浅负反馈）

23.1

31.459Hz

1.696MHz

测试（浅负反馈）

22.816

33.761Hz

1.034MHz

计算（深负反馈）

9.23

仿真（深负反馈）

9.232

8.018Hz

1.842MHz

测试（深负反馈）

9.153

4.056Hz

1.115MHz

分析加深负反馈前后仿真与测试的指标差别，包括前后增益的变化、前后上下限截止频滤的变化等。

5.2C4为0.01uF时深度负反馈电路的频率特性分析

（1）电路中C4为0.01uF时，Multisim仿真频率特性，给出波特图（波特图屏幕拷贝贴于下方，标定中频增益、上限截频、下限截频，并将数值填入表3-6）

（2）利用AD2的网络分析功能实际测试频率特性，给出波特图（波特图屏幕拷贝贴于下方，标定中频增益、上限截频、下限截频，并将数值填入表3-6）

（3）对比分析仿真与测试的频率特性（含R3和R4未对调前的数据）：

表3-60.

增益（dB）

下限截频

上限截频

计算（浅负反馈）

23.1

仿真（浅负反馈）

22.943

51.718Hz

13.881kHz

测试（浅负反馈）

22.730

32.745Hz

30.936kHz

计算（深负反馈）

9.23

仿真（深负反馈）

9.128

7.692Hz

18.551kHz

测试（深负反馈）

9.124

3.994Hz

37.189kHz

分析加深负反馈前后仿真与测试的指标差别，包括前后增益的变化、前后上下限截止频滤的变化等。

6.计算、仿真、测试共射放大电路过程中的体会。

体会：

1、实验中出现问题时，应该结合所学理论知识，静下来分析原因。

比如电路的搭建过程中，电路未接通，需要仔细检查每条通路。

2、学会使用AD2了，体验到熟能生巧的奇妙感觉，AD2在实验过程中用得次数多了，慢慢就从生疏变得熟练了。

3、感觉将所学的课本知识运用到具体的实验操作过程中很好。

就是还不能很好的将理论和实际进行灵活转化，需要多进行实验以训练相应能力。

附录：

Multisim中晶体管模型参数修改表：

调用2N5551晶体管模型，修改晶体管的相关参数（见下表，除表中各项需要修改外，其他不变）

原2N5551编辑模型参数

修改后2N5551模型参数

传递饱和电流IS

2.511e-015（f）

3.92e-014

理想最大正向放大倍数BF

242.6

（通过万用表实际测量β）

正向厄尔利电压VAF

100

1e30

修改目的是忽略基区调宽效应的影响

正向放大倍数高电流转角IKF

0.3458

1e30

不考虑大电流时β的下降

B-E漏饱和电流ISE

2.511e-015（f）

0

不考虑小电流时β的下降