湖南大学电子线路实验报告.docx

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湖南大学电子线路实验报告

实验一、实验二

1、实验要求

（1）建立单管共发射极放大电路。

（2）分析共发射极放大电路放大性能。

（3）分析共发射极放大电路频率特性。

（4）分析共发射极放大电路静态工作点。

2、实验内容

实验内容一：

用NiMultisim软件验证习题2.14，2.15，分析实验结果。

实验内容二：

（1）建立单管共发射极放大电路实验电路，如图1-1所示。

NPN型晶体管（QNL电流放大系数为80，基极体电阻为100Ω，发射结电容为3pF，集电结电容为2pF。

用信号发生器产生频率为lkHz、幅值为5mV的正弦交流小信号作为输入信号。

示波器分别接到输入波形和输出端观察波形。

（2）打开仿真开关，双击示波器，进行适当调节后，用示波器观察输入波形和输出波形。

注意输出波形与输入波形的相位关系。

并测量输入波形和输出波形的幅值，计算放大电路的电压放大倍数。

（3）建立共发射极放大电路静态工作点测量电路。

如图1-2所示。

利用直流电压表和电流表测量集电极电压、电流以及基极电流。

判断晶体管是否工作在放大区。

（4）如果将基极电阻由580kΩ改变为400kΩ，再测量各项电压、电流，判断晶体管是否工作在放大区。

然后将图1—1中基极电阻Rb由580kΩ改变为400kΩ，再用示波器观察放大电路的输入波形和输出波形，观察输出波形发生什么样的变化，属于什么类型的失真。

3、实验电路原理图

4、实验结果及分析

2-14

电路图一：

要求集电极电压V0=（5~7）V，通过计算可知，R1的电阻值在（2.5~3.5）千欧，R2的电阻值为5.65千欧。

设置R1的电阻值为2.5千欧，R2的电阻值为5.65千欧，测出的VO为7V。

电路图二：

将器件改为PNP管，要求电压数值不变，保证集电极电压|VO|、电流IC不变，通过计算可知，R1的电阻值为5.65千欧，R2的电阻值在（2.5~3.5）千欧。

设置R1的电阻为5.65千欧，R2电阻值为3.5千欧，测出的VO为-5.054V。

2-15

电路图一：

通过计算可知，VCE为3.35V，实际VCE为3.366。

电路中存在误差。

电路图二：

由图知，Ic电流为0.022安，所以三极管是导通的。

又由Vce=-3.776<0.3V，可以推测出三极管处于饱和区。

实验内容二：

由波形图可知，电压放大倍数为49。

Vbe=0.538，Ib=0.020毫安，所以三极管导通，Vce=8.894.>0，所以三极管处于放大区。

Vbe=0.552V,Ib=0.029毫安，所以三极管导通，Vce=7.010>0,所以三极管处于放大区。

当R1=400千欧时，由于静态工作点的向上偏移，出现饱和失真。

实验三

1、实验要求

（1）分析工作点稳定的共发射极放大电路性能。

（2）分析共集电极放大电路性能。

（3）分析共基极放大电路性能。

2、实验内容

（1）建立工作点稳定的共发射极放大电路实验电路如图2-1所示。

NPN型晶体管取理想模式，电流放大系数设置为50，用信号发生器产生频率为lkHz、幅值为10mV的正弦信号，输入端电流表设置为交流模式，电路中用I键控制的开关选择电路输出端是否加负载。

用空格键控制的开关选择发射极支路是否加旁路电容。

（2）打开仿真开关，用示波器观察电路的输入波形和输出波形。

单击示波器上Expand按钮放大屏幕，测量输出波形幅值，计算电压放大倍数。

根据输入端电流表的读数计算输入电阻。

（3）利用L键拨动负载电阻处并关，将负载电阻开路，适当调整示波器A通道参数，再测量输出波形幅值，然后用下列公式计算输出电阻Ro。

其中Vo是负载电阻开路时的输出电压。

（4）连接上负载电阻，再利用空格键拨动开关，使发射极旁路电容断开，适当调整示波器A通道参数，再测量、计算电压放大倍数。

并说明旁路电容的作用。

（5）建立共集电极放大电路如图2-2所示。

NPN型晶体管取理想模式，电流放大系数设置为50，用信号发生器产生频率为lkHz、幅值为10mV的正弦信号，输入端电流表设置为交流模式。

（6）打开仿真开关，用示波器观察电路的输入波形和输出波形。

单击示波器上Expand按钮放大屏幕，测量输出波形幅值，计算电压放大倍数。

根据输入端电流表的读数计算输入电阻。

仿照步骤3求电路输出电阻。

建立共基极放大电路，如图2-3所示。

NPN型晶体管取理想模式，电流放大系数设置为50。

用信号发生器产生频率为lkHz、幅值为10mV的正弦信号，输入端电流表。

（9）打开仿真开关，用示波器观察电路的输入波形和输出波形。

单击示波器上Expand按钮放大屏幕，测量输出波形幅值，计算电压放大倍数。

根据输入端电流表的读数计算输入电阻。

（10）仿照步骤3求电路输出电阻。

3、实验电路原理图

图2-1工作点稳定的共发射极放大电路

图2-2共集电极放大电路

图2-3共基极放大电路

4、实验结果及分析

当输入信号频率过低，低于下限角频率，直接耦合电容起到分压作用，不能忽略。

当输入信号频率过高时，高于上限角频率，结电容电容起到分流作用，不能忽略。

所以，输入信号的频率设置在中频段。

设置根据输入输出信号波特图分析，中频范围在113HZ~9.6MHZ之间。

所以设置信号发生器的频率在10HZ。

当旁路电容和负载的开关都闭合的时候，放大倍数将近25.。

旁路电路闭合，负载断开时的时候，放大倍数为40。

根据公式

其中，Voc是负载连接时的输出电压，Vo是负载断开时的输出电压。

Rl是负载电阻

Ro=500*2*10k/200*4-10k=2.5k

输出电阻为2.5k。

旁路电容断开，负载闭合时的时候，放大倍数为2.5。

旁路电容的作用：

1、当不连接旁路电容时，放大倍数为25。

当连接旁路电容时，放大倍数为2.5。

旁路电容具有降低电路放大倍数的作用。

当不连接旁路电容时，电流表的读数一直在波动。

当连接旁路电容时，电流表的读数相对稳定。

旁路电容具有稳定直流静态工作点的作用。

旁路电容、负载都断开的时候，放大倍数为5.。

当负载闭合时，放大倍数为50。

输入电阻Ri=Vi/I=10/0.197=50

分析：

当负载闭合时，放大倍数为50。

根据公式

其中，Voc是负载连接时的输出电压，Vo是负载断开时的输出电压。

Rl是负载电阻

Ro=21*10k/18-10k=17k

5、实验结论

共发放大器的输入电阻为17.9K，输出电阻为2.5K。

共集放大器的输入电阻为133K，输出电阻为104。

共基放大器的输入电阻为50，输出电阻为17K。

共集放大器更接近于一个理想的电压放大器，而共集放大器更接近于一个理想的电流放大器。

实验四

1、实验要求

（1）建立场效应管放大电路。

（2）分析场效应管放大电路的性能

2、实验内容

（1）建立结型场效应管共源放大电路。

结型场效应管取理想模式。

用信号发生器产生频率为lkHz、幅值为10mV的正弦信号。

（2）打开仿真开关，用示波器观察场效应管放大电路的输入波形和输出波形。

测量输出波形的幅值，计算电压放大倍数。

（3）建立如图3-3所示的场效应管放大电路的直流通路。

打开仿真开关，利用电压表和电流表测量电路静态参数。

（栅源电压，漏源电压，漏极电流）

3、实验电路原理图

图3-2结型场效应管共源放大电路

图3-3场效应管放大电路的直流通路

4、实验结果及分析

场效应管放大电路的直流通路

共源放大电路的电压放大倍数为10。

输出波形的幅值为100mv。

根据实验数据可得，场效应管的漏源电压为15.076V，栅源电压为0.411V，漏极电流为0.05mA。

电压表和电流表测到的栅源电压，漏源电压，漏极电流。

5、实验结论

场效应管区别于晶体管主要有两点：

场效应管的输入电阻很大，晶体管的输入电阻较小；

场效应管是单极型器件，晶体管是双极型器件。

单极型器件是指只有一种载流子参与运动，双极型器件是两种载流子参与运动。

场效应管只有自由电子参与导电，而晶体管的自由电子和空穴两种载流子参与导电。

实验五

1、实验要求

（1）建立差动放大电路。

（2）分析差动放大电路性能。

2、实验内容

（1）建立单端输入、单端输出长尾式差动放大电路。

T1、T2均为NPN晶体管，采用理想模式，电流放大系数设为50。

用信号发生器产生频率为lkHz、幅值为10mY的正弦信号。

示波器通道A输入设为500mV／Div，通道B输入设为10mV／Div。

（2）打开仿真开关，用示波器观察长尾式差动放大电路的输入波形和输出波形。

测量输出波形幅值，计算差模电压放大倍数。

（3）按空格键拨动开关，使差动放大电路两个输入端同时输入同样的信号，即共模信号。

示波器通道A输入改设为10mV／Div，再用示波器观察长尾式差动放大电路的输入波形和输出波形。

测量输出波形幅值，计算共模电压放大倍数。

（4）计算共模抑制比。

3、实验电路原理图

图5-1单端输入、单端输出长尾式差动放大电路

4、实验结果及分析

输出波形幅值为1.435V。

差模电压放大倍数为100。

输出波形幅值很小，接近于0V。

差模电压放大倍数几乎为0。

5、实验结论

差分放大电路具有放大差模信号、抑制共模信号的作用。

差分放大电路对差模信号具有抑制零点漂移的作用。

一方面，电路结构的对称性，另一方面，接在发射结的Re电阻起到的负反馈作用。

实验六

1、实验要求

（1）建立负反馈放大电路。

（2）分析负反馈放大电路的性能。

2、实验内容

（1）建立电压串联负反馈放大电路。

晶体管为QNL，用信号发生器产生频率为lkHz、幅值为5mV的正弦交流小信号作为输入信号。

示波器分别接到输入端和输出端观察波形。

（2）打开仿真开关，双击示波器，进行适当调节后，观察输入波形和输出波形。

测量输入波形和输出波形的幅值，计算电路闭环电压放大倍数并与理论计算值相比较。

（3）对于电路反馈电阻Rf进行参数扫描分析，以观察反馈电阻变化对闭环增益及通频带的影响。

具体步骤是：

选择Analysis／ParameterSweep命令，弹出ParameterSweep对话框，选取扫描元件为Rf、扫描起始值为5k，扫描终止值为20k、扫描型态为Linear、步进值为5k、输出节点为3，再选择暂态分析或AC频率分析，然后单击Simulate按钮进行分析。

3、实验电路原理图

4、实验结果及分析

输入波形的幅值为4.998mV。

输出波形的幅值为437.899mV。

闭环放大倍数为70。

可见，反馈电阻越小，增益越小。

换成实际器件后：

5、实验结论

负反馈虽然使放大电路的增益下降，但是能改善放大电路的性能，稳定静态工作点，有效提高电路的通频带，能够提高电路放大倍数的稳定性、能够扩展通频带等。

如果负反馈放大电路属于深度负反馈，则放大电路闭环放大倍数等于反馈系数的倒数。

实验七

1、实验要求

（1）分析工作点稳定的共发射极放大电路性能。

（2）分析共集电极放大电路性能。

（3）分析共基极放大电路性能。

2、实验内容

（1）建立如图7-1所示的反相求和电路，集成运放采用LM741，用两交流电压源分别产生V1、V2正弦交流输入信号，其频率均为lkHz,有效值分别为100mV和200mV。

电阻R1=1kΩ，R2=2kΩ，Rf=10kΩ。

示波器用来观察电路输入波形和输出波形。

空格键控制开关将两输入之一与示波器输入相连。

（2）打开仿真开关，用空格键控制示波器输入信号的接入，适当调节示波器，分别观察电路输入波形与输出波形对应的变化关系。

测量输出波形的幅值并与理论计算值比较。

3、实验电路原理图

图7-1反相求和电路

4、实验结果及分析

根据虚短、虚断的概念，