实验二 单级放大电路.docx

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实验二单级放大电路

EDA

（一）模拟部分

电子线路仿真实验报告

实验名称：

单级放大电路

姓名：

童磊

学号：

12041238

班级：

电信

（2）

时间：

2014.11.20

南京理工大学紫金学院电光系

一．实验目的

1.熟悉共发射极、共集电极放大电路的结构。

2.熟悉共发射极、共集电极放大电路静态工作点的估算方法及仿真分析方法。

3.熟悉共发射极、共集电极放大电路Au、输入电阻、输出电阻的估算方法及仿真分析方法。

4.理解共发射极、共集电极放大电路静态工作点对电路交流特性的影响。

5.了解单级放大电路频率特性的分析方法。

6.掌握各类单级放大电路的特点及应用。

7.了解电路产生失真的原因及解决方法。

二、实验原理

1．电路参数变化对静态工作点的影响

放大器的基本任务是不失真地放大信号，实现输入变化量对输出变化量的控制作用，要使放大器正常工作，除要保证放大电路正常工作的电压外，还要有合适的静态工作点。

放大器的静态工作点是指放大器输入端短路时，流过三极管的直流电流IBQ、ICQ及管子C、E极之间的直流电压UCEQ和B、E极的直流电压UBE中的射极电阻RE、是用来稳定放大器的静态工作点。

其工作原理如下。

1利用RB1和RB2的分压作用固定基极电压UB。

由图可知，当RB1、RB2选择适当，满足I4远大于IB时，则有

式中，RB1、RB2和VCC都是固定不随温度变化的，所以基极电位基本上为一定值。

②通过IE的负反馈作用，限制IC的改变，使工作点保持稳定。

具体稳定过程如下：

2．静态工作点的理论计算

电路的静态工作点可由以下几个关系式确定

由以上式子可知，当管子确定后，改变VCC、RB1、RB2、RC（或RE）中任一参数值，都会导致静态工作点的变化。

当电路参数确定后，静态工作点主要通过RW调整。

工作点偏高，输出信号波形易产生饱和失真；工作点偏低，输出波形易产生截止失真。

但当输入信号过大时，管子将工作在非线性区，输出波形会产生双向失真。

当输出波形不很大时，静态工作点的设置应偏低，以减小电路的静态损耗。

3．静态工作点的测量与调整

调整放大电路的静态工作点一般有两种方法。

（1）将放大电路的输入端短路（即ui=0），让其工作在直流状态，用直流电压表测量三极管C、E间的电压，调整电位器RW使UCE稍小于电源电压的1/2（本实验为UCE为4V即可），这表明放大电路的静态工作点基本上已设置在放大区，然后再测量B极对地的电位并记录，根据测量值计算静态工作点值，以确保三极管工作在导通状态。

（2）放大电路接通直流电源，并在输入端再加上正弦信号（幅度约为10mV，频率约为1kHz），使其工作在交直流状态，用示波器监视输出电压波形，调整基极电阻RW，使输出信号波形不失真，并在输入信号增大时，输出波形同时出现截止失真和饱和失真。

这表明电路的静态工作点处于放大区的最佳位置。

撤去输入正弦信号（即令ui=0），使电路工作在直流状态，用直流电压表测量三极管三个极对地的电压UB、UE、UC，即可计算出放大器的直流工作点ICQ、UCEQ、UBEQ的大小。

4．电压放大倍数的测量与计算

放大电路的动态性能参数重要的有电压放大倍数、输入电阻和输出电阻，另外，对不同频率信号的响应能力也是放大电路重要的一项性能指标。

电压放大倍数是指放大电路输出端的信号电压（变化电压）与输入端的信号电压之比，即：

.

电路中

其中，rbb'一般取300Ω。

当放大电路的静态工作点设置合理后，在电路的输入端加入正弦信号，用示波器观察放大电路的输出波形，并调节输入信号幅度，使输出波形基本不失真。

用交流毫伏表或示波器分别测量放大电路的输入、输出电压，按定义式计算即可得电路的电压放大倍数。

三．实验内容

2N3020的输出特性曲线：

图1.分压偏置共发射极放大电路

静态工作点：

表1

VC/V

VE/V

UCE/V

IB/μA

IC/mA

β

估算值

4.128

1.626

2.502

51.84

1.57

30.37

测量值

3.452

1.753

1.698

44.38

1.71

38.52

估算：

Au=uo/ui=-（β*Rc//RL）/rbe

rbe=rbb’+（1+β）26mv/Ie

Ri=（RW+RB1）//RB2//rbe

Ro=Rc

表2

Au

Ri/kΩ

Ro/kΩ

估算值

151.4

0.471

5

测量值

ui=2mV

131.5

0.492

4.558

ui=5mV

131.1

0.491

4.559

ui=10mV

129.6

0.491

4.559

滑动变阻器0%时的静态工作点：

滑动变阻器100%时的静态工作点：

表3

输出信号失真波形

失真类型

UCE/V

IB/μA

IC/mA

滑动变阻

器百分比

0%

饱和失真

0.0116

574.88

1.89

100%

截止失真

11.8617

0.528

0.023

图2.共集电极放大电路

静态工作点：

表4

VC/V

VE/V

UCE/V

IB/μA

IC/mA

β

测量值

12.00

5.28

6.72

33.15

1.73

52.19

ui、uo测量方法：

估算：

ui=ib*（rbe+（1+β）*RE1//RL1）

uo=ib*（1+β）*RE1//RL1

Au=uo/ui=[rbe+（1+β）*RE1//RL1]/[（1+β）*RE1//RL1]

Ri=RB1//RB2//[rbe+（1+β）*RE1//RL1]

Ro=RE1//[（rbe+Rs//RB1//RB2）/（1+β）]

表5

Au

Ri/kΩ

Ro/kΩ

估算值

0.99

4.76

0.052

测量值

ui=2mV

0.99

4.77

0.063

ui=5mV

0.99

4.77

0.063

ui=10mV

0.98

4.77

0.063

四．思考题

1.CE的作用的提高电压放大倍数。

2.uo、ui反向的是共射放大电路，同向的是共集放大电路。

3.RC变小，则电路的放大倍数减小。