实验一 单级放大电路的设计和仿真.docx

1、实验一 单级放大电路的设计和仿真实验一 单级放大电路的设计与仿真一、实验目的1、掌握放大电路的静态工作点的调整和测试方法。2、掌握放大电路的动态参数的测试方法。3 、观察静态工作点的选择对输出波形及电压放大倍数的影响。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5.1k，电压增益大于50。2.调节电路静态工作点(调节电位计)，观察电路出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.调节电路静态工作点(调节电位计)，使电路输出信号不失真，并且幅度尽可能大。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

2、性曲线和 、 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1.设计分压偏置的单管电压放大电路（电路图入图1所示） 图12测定饱和失真和截止失真1）饱和失真调节滑动变阻器，当滑动变阻器的值为15k时，示波器中输出电压的波形底部被削平，出现了饱和失真。如图2所示 图2对电路进行直流分析，得到如下静态工作点的值：Ib=2.28mA,Ic=11uA,Vce=0.63V2) 截止失真由于输入的信号过小，因此很难观察到截止失真的现象，因此将小信号的峰值调至50mV，调节滑动变阻器，当滑动变阻器的值为50k时，示波器中输出电压的波形顶部被削平，出

3、现截止失真。如图3所示。 图3对电路进行直流分析，得到如下静态工作点的值：Ib=5.27uA,Ic=1.14uA.Vce=6.28V3)观察不失真并测定参数调节滑动变阻器，当滑动变阻器的值为30k时，波形基本对称且幅度最大，如图5所示 图5再通过对电路图进行直流分析，得到如下静态工作点的值：Ib=7.64uA,Ic=1.62mA.Vce=3.88V4.测试三极管的输入、输出特性曲线和 、 rbe 、rce值1)当电路不失真时，可根据Ib与Ic的值测得=Ic/Ib=2122) 三极管的输入特性曲线：图6为测试三极管输入的实验图，使用直流扫描，可得输入特性曲线如图7所示： 图6 图7静态时Ib=7

4、.64uA,在图7中找到静态工作点Q, 在Q点附近取两个点，斜率的倒数即为rbe, rbe=dx/dy=5.25K3）三极管的输出特性曲线：图8为测试三极管输出的实验图，使用直流扫描，可得输出特性曲线如图9所示： 图8 图9Ib=7.64uA通过静态时的Ic找到Q点，在Q点附近取两个点，斜率的倒数即为rce=dx/dy=68k4.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=3.8k 图10 测量输入电阻电路图 图11 电流表

5、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=2.9k 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=78.56 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，得到频率响应曲线如图16所示，由最大分贝减3分贝得到fl和fh的值，fl=78.43HZ,fh=23.02MHZ：

6、图165误差分析三极管的真=220，实际测得的=212，误差E=|真-|/真=3.6%Ri=R1/(R2+R5)/rbe=3.77k,实验测得Ri=3.8k,误差E=|Ri真-Ri|/Ri真=0.88%Ro=R3=3k,实验测得Ro=2.9k E=|Ro真-Ro|/Ro真=3.3%|Av|=*Rl/R3/rbe=79.15, 实验测得Av=78.56,误差E=0.75%存在误差，一方面是选不失真的静态工作点时，存在一定的偏差，在输入输出曲线中，选两点求斜率也会导致有误差，但是所有误差在可接受范围之内。四、实验小结当三极管工作在放大区时具有电流放大作用，只有给放大电路中的三级管提供合适的静态工作

7、点才能保证三极管工作在放大区，如果静态工作点不适合，输出波形则会产生非线性失真。实验中，采用峰值为10mV的信号源，由于输入的信号过小，因此很难观察到截止失真的现象，找到原因后，我测截止失真时将信号源的峰值调到了50mV，出现了截止失真。所以可以看出，放大器的信号源对截止失真的观察有影响。当静态工作点设置在合适的位置时，即保证三极管在交流信号的整个周期均工作在放大区时，三极管有电流放大特性，通过适当的外接电路，可实现电压放大。表征放大电路放大特性的交流参数有电压放大倍数，输入电阻，输出电阻。由于电路中有电抗元件电容，另外三极管中的PN结有等效电容存在，因此，对于不同频率的输入交流信号，电路的电

8、压放大倍数不同，电压放大倍数与频率的关系定义为频率特性，频率特性包括：幅频特性即电压放大倍数的幅度与频率的关系；相频特性即电压放大倍数的相位与频率的关系。结 论 这个实验是我EDA设计的第一个实验，由于是刚刚开始，所以花了比较多的时间去做，做完后回想起来，感觉这个实验不管是原理还是设计的复杂度，都是相对简单的，花费比较的时间一方面是对软件不太熟悉，另一个原因是我比较马虎。当做截止失真的部分时，我无论怎么调节电路，都不出现截止失真，我当时太关注各个电阻和电容，忽视了信号源的问题，所以我分析了很久无果。浪费了很多时间后才发现是信号源的问题。这次试验是我熟悉可multisim这个软件，同时，教会我学

9、习中除了要抓重点，细节也不可以忽视。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 Multisim 2001 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影响。2掌握负反馈对放大电路输入电阻Ri、输出电阻Ro以及电压增益的影响，并且验证AF1/F.3了解负反馈对放大电

10、路通频带的影响和非线性失真的影响。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1k，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，观察负反馈对电路非线性失真的影响。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，从中可以计算出不接负载时电路放大倍数。Av=Vo/Vi=714.08 图1 图22.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，从中可以计

11、算出接负载时电路放大倍数。Af=Vo/Vi=56.17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=0.017 图3 图4 图53.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=1.4k 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=3.7k 图8 图92)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=5.04k 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

12、，XMM2为电流表，示数如图13所示Ro=52 图12 图134.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14fl=806HZ,fh=32kHZ2）负反馈接入后，频率特性如图15所示 图15Fl=104HZ,fh=1.43MHZ通过比较可以发现，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，出现失真，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714.0856.11输入电阻1.4k5.04k输出电阻3.7k52fl - fh808HZ-32KHZ104HZ-1.43MHZ从数据中分析

13、可以证明，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=0.017,1/F=58.82,证明Af1/F。结 论 这个实验在第一个实验的基础上略增加难度，但是由于有了做第一个实验的基础，所以这个实验做的还是相当快的，唯一有障碍的地方是我测反馈系数F的过程中，走了几次弯路，后来我又翻了一遍模电书中的相关内容，知道了反馈系数就是Vf/Vo,原理知道了，测起来就方便了。总之，这个实验还是较为顺利的，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知道很理论的记住加入电压串联负反馈后，能稳定电压，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，经过这次的实验，通过自

14、己设计电路，我对这些理论的东西有了更深入更具体的认识。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 Multisim 2001 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）掌握阶梯波发生器电路的结构特点2）掌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：电路中均采用模拟、真实器件，不可以选用计数器、555定时器、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节，直至输出合适的阶梯波。3）改变电路元器件参数，观察输出波形的变化，确定影响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22）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，得到尖脉冲的波形图如图4所示 图3 图43）设计限幅电路，将负半周的尖