实验一单级放大电路的设计及仿真.docx

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实验一单级放大电路的设计及仿真

实验一单级放大电路的设计与仿真

一、实验目的

一、把握放大电路的静态工作点的调整和测试方式。

二、把握放大电路的动态参数的测试方式。

3、观看静态工作点的选择对输出波形及电压放大倍数的阻碍。

二、实验内容和步骤

1.设计一个分压偏置的单管电压放大电路，要求信号源频率5kHz（峰值10mV），负载电阻Ω，电压增益大于50。

2.调剂电路静态工作点（调剂电位计），观看电路显现饱和失真和截止失真的输出信号波形，并测试对应的静态工作点值。

3.调剂电路静态工作点（调剂电位计），使电路输出信号不失真，而且幅度尽可能大。

在此状态下测试：

1电路静态工作点值；

2三极管的输入、输出特性曲线和β、rbe、rce值；

3电路的输入电阻、输出电阻和电压增益；

4电路的频率响应曲线和fL、fH值。

三、实验步骤

（电路图入图1所示）

图1

2．测定饱和失真和截止失真

1）饱和失真

调剂滑动变阻器，当滑动变阻器的值为15kΩ时，示波器中输出电压的波形底部被削平，显现了饱和失真。

如图2所示

图2

对电路进行直流分析，取得如下静态工作点的值：

Ib=,Ic=11uA,Vce=

2）截止失真

由于输入的信号过小，因此很难观看到截止失真的现象，因此将小信号的峰值调至50mV，调剂滑动变阻器，当滑动变阻器的值为50kΩ时，示波器中输出电压的波形顶部被削平，显现截止失真。

如图3所示。

图3

对电路进行直流分析，取得如下静态工作点的值：

Ib=,Ic=观看不失真并测定参数

调剂滑动变阻器，当滑动变阻器的值为30kΩ时，波形大体对称且幅度最大，如图5所示

图5

再通过对电路图进行直流分析，取得如下静态工作点的值：

Ib=,Ic=测试三极管的输入、输出特性曲线和β、rbe、rce值

1）当电路不失真时，可依照Ib与Ic的值测得β=Ic/Ib=212

2）三极管的输入特性曲线：

图6为测试三极管输入的实验图，利用直流扫描，可得输入特性曲线如图7所示：

图6

图7

静态时Ib=,在图7中找到静态工作点Q,在Q点周围取两个点，斜率的倒数即为rbe,rbe=dx/dy=Ω

3）三极管的输出特性曲线：

图8为测试三极管输出的实验图，利用直流扫描，可得输出特性曲线如图9所示：

图8

图9

Ib=

通过静态时的Ic找到Q点，在Q点周围取两个点，斜率的倒数即为rce=dx/dy=68k

4.测量电路的输入电阻、输出电阻和电压增益

1）测量输入电阻

输入电阻的测试电路如图10所示。

将万用表XMM2设置为交流电流表，万用表XMM1设置为交流电压表。

从这两个表中读出电流和电压的值，如图11所示。

Ri=Vi/Ii=Ω

图10测量输入电阻电路图

图11电流表与电压表读数

2）测量输出电阻

输出电阻的测试电路如图12所示。

将万用表XMM2设置为交流电流表，万用表XMM1设置为交流电压表。

从这两个表中读出电流和电压的值，如图13所示。

Ro=Vo/Io=Ω

图12测量输出电阻电路图

图13电流表与电压表读数

3）测量电压增益

测量电压增益的电路图如图14所示，XMM1测量输入电压，XMM2测量输出电压，示数如图15所示。

Av=Vo/Vi=

图14测电压增益实验图

图15

4.电路的频率响应曲线和fL、fH值

对电路进行交流分析，取得频率响应曲线如图16所示，由最大分贝减3分贝取得fl和fh的值，fl=,fh=：

图16

5误差分析

三极管的β真=220，实际测得的β=212，误差E=|β真-β|/β真=%

Ri=R1模拟电子技术基础[M].北京:

高等教育出版社,2004.

[5]温平平，贾新章．模拟乘法器的建模及其应用[J]．电子科技，2004，3.

实验二负反馈放大电路的设计与仿真

一实验目的

1研究负反馈对放大电路输出信号的阻碍。

2把握负反馈对放大电路输入电阻Ri、输出电阻Ro和电压增益的阻碍，而且验证AF≈1/F.

3了解负反馈对放大电路通频带的阻碍和非线性失真的阻碍。

二实验要求

1.设计一个阻容耦合两级电压放大电路，要求信号源频率10kHz（峰值1mv），负载电阻1kΩ，电压增益大于100。

2.给电路引入电压串联负反馈：

1）测试负反馈接入前后电路放大倍数、输入、输出电阻和频率特性。

2）改变输入信号幅度，观看负反馈对电路非线性失真的阻碍。

三实验步骤

1.设计一个阻容耦合两级电压放大电路（电路如图1所示），用示波器连接输入端和输出端，波形如图2所示，从中能够计算出不接负载时电路放大倍数。

Av=Vo/Vi=

图1

图2

2.电路引入电压串联负反馈，电路如图3所示，用电压表测输入端和输出端的电压，如图4示，从中能够计算出接负载时电路放大倍数。

Af=Vo/Vi=

电压串联负反馈电路中，F=Vf/Vo,电压表连接后，如图5所示，测得F=

图3

图4

图5

3.负反馈接入前后的输入输出电阻

1）接入前

测输入电阻的电路图如图6所示，其中XMM1为电压表，XMM2为电流表，示数如图7所示Ri=

图6

图7

测输入电阻的电路图如图8所示，其中XMM1为电压表，XMM2为电流表，示数如图9所示,Ro=

图8

图9

2）接入后

测输入电阻的电路图如图10所示，其中XMM1为电压表，XMM2为电流表，示数如图11所示Ri=

图10

图11

测输出电阻的电路图如图12所示，其中XMM1为电压表，XMM2为电流表，示数如图13所示Ro=52Ω

图12

图13

4.负反馈接入前后的频率特性

1）负反馈接入前，频率特性如图14所示

图14

fl=806HZ,fh=32kHZ

2）负反馈接入后，频率特性如图15所示

图15

Fl=104HZ,fh=

通过比较能够发觉，加入负反馈后，同频带明显增宽。

5.改变输入信号的幅度，当输入型号为15mV时，显现失真，如图16所示

图16

四实验小结

下表为接入反馈前后，相关数据的值：

未接入反馈

接入反馈

电压放大倍数

输入电阻

输出电阻

52Ω

fl-fh

808HZ-32KHZ

从数据中分析能够证明，电压串联负反馈增加输入电阻，减少输出电阻，展宽通频带，实验中还测得F=,1/F=,证明Af≈1/F。

结论

那个实验在第一个实验的基础上略增加难度，可是由于有了做第一个实验的基础，因此那个实验做的仍是相当快的，唯一有障碍的地址是我测反馈系数F的进程中，走了几回弯路，后来我又翻了一遍模电书中的相关内容，明白了反馈系数确实是Vf/Vo,原理明白了，测起来就方便了。

总之，那个实验仍是较为顺利的，最后的实验结论也与理论的相吻合。

以前学习模电的时候只明白很理论的记住加入电压串联负反馈后，能稳固电压，输入电阻增加，输出电阻减小，能展宽同频带，减小非线性失真，通过这次的实验，通过自己设计电路，我对这些理论的东西有了更深切更具体的熟悉。

参考文献

[1]付文红、花汉兵《EDA技术与实验》机械工业出版社2007年

[2]王建新、姜萍《电子线路实践教程》科学技术出版社2003年

[3]郑步生、吴渭《Multisim2001电路设计及仿真入门与应用》2002年

[4]周淑阁,付文红,等.模拟电子技术基础[M].北京:

高等教育出版社,2004.

[5]温平平，贾新章．模拟乘法器的建模及其应用[J]．电子科技，2004，3.

实验三阶梯波发生器的设计与仿真

一实验目的

1）把握阶梯波发生器电路的结构特点

2）把握阶梯波发生器电路的工作原理

3）学习复杂的集成运算放大电路的设计

二实验要求

1）设计一个能产生周期性阶梯波的电路，要求阶梯波周期在20ms左右，输出电压范围10V，阶梯个数5个。

（注意：

电路中均采纳模拟、真实器件，不能够选用计数器、555按时器、D/A转换器等数字器件，也不可选用虚拟器件。

）

2）对电路进行分段测试和调剂，直至输出适合的阶梯波。

3）改变电路元器件参数，观看输出波形的转变，确信阻碍阶梯波电压范围和周期的元器件。

三．实验步骤

1）设计方波发生器，电路如图1所示，输出波形如图2所示。

图1

图2

2）在方波发生器的输出端接电阻和电容，组成微分电路如图3所示，取得尖脉冲的波形图如图4所示

图3

图4

3）设计限幅电路，将负半周的尖脉冲滤除掉。

利用二极管单向导通性来进行限幅，电路如图5所示，输出地单边尖脉冲如图6所示。

图5

图6

4）设计积分累加电路，用集成运放组成的积分电路实现积分累加，在前面电路的基础上连接积分累加电路，如图7所示，打开仿真开关，取得积分累加电路的波形如图8所示

图7

图8

5）设计周期阶梯波，在（4）的基础上加上电压比较器和开关操纵电路，就组成了完整的阶梯波发生器，如图9所示，电路的输出波形如图10所示

图9

图10

从图10能够看出，电压的周期约为20ms，输出电压范围约10V，阶梯个数为5个，符合设计要求。

5）确信阻碍阶梯波电压范围和周期的元器件

因为振荡周期T=2R8C2ln（1+2R4/R2）,因此理论上说，阶梯波的周期与R8C2成正比。

关于微分电路，vo=-R7C3（dv/dt）,积分电路vo=-1/R5C4∫vdt,因此理论上阶梯波的高度与R7C3成正比，与R5C4成反比。

a.单独改变R8的值，原先R8=,现使其增加约一倍，R8=143k,输出波形如图11所示，周期T≈40ms。

单独改变C2的值，使其增加一倍，输出波形如入12所示，周期T≈40ms,从中能够看出，阶梯波的周期与方波发生器的R8C2成正比

图11

图12

b.单独改变R7的值，使其增加一倍，R7=,输出波形如图13所示

单独改变C3的值，使其增加一倍，C3=,输出波形如图14所示

从图可知,C3R7的增加对输出电压范围阻碍不大，要紧阻碍仍是使得阶梯波的高度增加

图13

图14

c.单独改变R5的值，R5=,输出波形如图15所示

单独改变C4的值，C4=,输出波形如图16所示

从图可知,C4R5的增加输出电压范围阻碍不大，要紧阻碍仍是使得阶梯波的高度的减小

图15

图16

c.改变比较器的三个电阻值，如图别离为改变R3=10k，R12=10k，R13=35k的值后的输出波形。

从输出波形中能够看到，比较器的三个电阻R3，R12，R13对周期和电压输出范围有阻碍，对阶梯波高度无阻碍。

图17

图18

图19

四实验小结

为了取得足够高的电压放大倍数，或为了取得知足要求的输入输出电阻，实际的放大电路通常由多个大体放大电路级联而成，组成多级放大电路，在组成多级放大电路时，通常将三种大体组态的放大电路进行适当的排列组合，充分发挥各自电路的特点，从而取得多级放大电路最正确的电路性能。

引入负反馈会使得电路各参数受到阻碍。

为了设计一个负阶梯波发生器，第一考虑产生一个方波，第二，通过微分电路输出取得上下都有的尖脉冲，然后通过限幅电路，只留下所需的正脉冲，再通过积分电路，实现累加而输出一个负阶梯。

对应一个尖脉冲确实是一个阶梯，在没有尖脉冲时，积分器维持输出不变，在下一个尖脉冲到来时，积分器在原先的基础上积分，因此，积分器就起到了积分和累加的作用。

当积分器累加的比较器的比较电压时，比较器翻转，比较器输出正电压，时振荡操纵电路起作用，方波停振。

同时，那个正电压使电子开关导通，积分电容放电，积分器输出对地短路，恢复到起始状态，完成一次阶梯波输出。

积分器输出由负值到零跳变的进程，又使比较器发生翻转，比较器输出变成负值，如此振荡操纵电路不起作用，方波输出，同时使电子开关断开，积分器进行积分累加，如此周而复始，就形成了一系列阶梯波。

阻碍阶梯波电压范围的元器件：

R3，R12，R13

阻碍周期的元器件：

R8C2R4R2

阻碍阶梯波高度的元器件：

R7，C3，R5，C4

（以上均对照图9电路）

结论

那个实验是我做的EDA设计三个实验中最难的一个，一开始看着ppt上“庞大”的参考电路，我有些摸不着头绪。

但当我慢慢的看书，一步一步的上手，发觉其实那个电路仍是专门好明白得的，把电路拆分了，确实是我模电课上学过的各类功能电路，把各个功能配合起来，确实是实验的结果。

了解清楚了原理，设计起电路来就简单多了，后面只用了很少的时刻就把电路完成了。

可见，做好实验的关键是把原理弄懂，如此能够事半功倍。

参考文献

[1]付文红、花汉兵《EDA技术与实验》机械工业出版社2007年

[2]王建新、姜萍《电子线路实践教程》科学技术出版社2003年

[3]郑步生、吴渭《Multisim2001电路设计及仿真入门与应用》2002年

[4]周淑阁,付文红,等.模拟电子技术基础[M].北京:

高等教育出版社,2004.

[5]温平平，贾新章．模拟乘法器的建模及其应用[J]．电子科技，2004，3.