單管共集放大電路分析

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1、課程設(shè)計(jì)說明書學(xué)生姓名:學(xué)號(hào)：學(xué)院:班級(jí):題目:晶體管單管共集電極放大電路分析指導(dǎo)教師：職稱:2012年7月2日一.課題名稱：晶體管單管共集電極放大電路分析二.設(shè)計(jì)任務(wù)及要求：1.分析靜態(tài)工作點(diǎn)2.失真分析3.動(dòng)態(tài)分析4.參數(shù)掃描分析5.頻率響應(yīng)三.設(shè)計(jì)原理：放大是對(duì)模擬信號(hào)最基本的處理，在大多數(shù)的電子系統(tǒng)中都含有各種各樣的放大電路，其作用是將微弱的模擬信號(hào)放大到所需的數(shù)值。放大電路及其基本分析方法是構(gòu)成其他模擬電路的基本單元和基礎(chǔ)，是模擬電子技術(shù)課程研究的主要內(nèi)容之一。電路的組成:電路要能放大,晶體管應(yīng)工作在放大區(qū),即Ube>0,Ubc<0,

2、所以電源和電阻的設(shè)置要滿足這些條件。其基本電路如圖所示.Vbb和Rb及Re相配合,給晶體管設(shè)置合適的基極電流;Vcc提供了晶體管的集電極電流和輸出電流.交流信號(hào)Ui從基極輸入,產(chǎn)生變化的基極電流Ib,再通過晶體管得到了放大了的Ie,而變化的Ie流過電阻Re得到了變化的電壓,從發(fā)射極輸出.對(duì)于交流信號(hào)來說,集電極是公共端,所以是共集放大電路。本實(shí)驗(yàn)使用Multisim10進(jìn)行仿真。該軟件基于PC平臺(tái)，采用圖形操作界面虛擬仿真了一個(gè)與實(shí)際情況非常相似的電子電路實(shí)驗(yàn)工作臺(tái)，他幾乎可以完成在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行的所有電子電路實(shí)驗(yàn)，已被廣泛應(yīng)用于電子電路分析，設(shè)計(jì)

3、，仿真等項(xiàng)目中，是目前世界上最為流行的EDA軟件之一，已被廣泛應(yīng)用于國(guó)內(nèi)外的教育界和電子技術(shù)界。四.仿真過程：本實(shí)驗(yàn)基本電路圖如下圖所示：1.靜態(tài)工作點(diǎn)的分析：三極管是放大電路的核心，要使放大電路正常工作，必須為三極管設(shè)置合適的外部工作條件，即要設(shè)置合適的靜態(tài)工作點(diǎn)，否則會(huì)產(chǎn)生輸出信號(hào)的失真，或過大的功率損耗。合適的靜態(tài)工作點(diǎn)是一個(gè)動(dòng)態(tài)的概念。從減小靜態(tài)功率損耗的角度出發(fā)，希望靜態(tài)值越小越好；從獲得較大的動(dòng)態(tài)范圍出發(fā)，在輸出信號(hào)不失真的情況下希望靜態(tài)值大一些為好。在輸出波形不失真的情況下，選擇仿真，分析，直流工作點(diǎn)分析，在各節(jié)點(diǎn)處添加測(cè)量探針進(jìn)

4、行測(cè)量，如下圖：從圖中可以得到，Vbe=2.576VIeq=1.93mAIbq=11.7μAVceq=8.15V查表可知，小信號(hào)三極管（2N2222A）Vbe=0.75V則Vbe=(Rb2/(Rb1+Rb2))*Vcc=2.333VIeq=(Vbq-Vbe)/Re=1.92mAIbq=Ieq/(1+β)=12μAVceq=Vcc-Ieq*Re=8.08V1.失真分析：：失真分析用于分析電子電路中非線性失真和相位偏移，通常非線性失真會(huì)導(dǎo)致諧波失真，而相位偏移會(huì)導(dǎo)致互調(diào)失真。在基本電路中接入失真分析儀，如下圖所示：把R3改小，對(duì)節(jié)點(diǎn)5進(jìn)行失真度分析

5、，失真度前后如下圖：由上圖可知，該電路此時(shí)的失真度為0.005%，可認(rèn)為沒有產(chǎn)生失真。1.動(dòng)態(tài)分析：電路的放大倍數(shù)，輸入電阻，輸出電阻在在輸出波形不失真的情況下，可用示波器進(jìn)行測(cè)量。如下圖所示，取輸出電壓峰值較小的一組仿真測(cè)量數(shù)據(jù)，有Av=0.753在信號(hào)頻率的中頻段，給定一正弦波信號(hào)，在輸出波形不失真的情況下，用示波器分被測(cè)量Vsp和Vip的數(shù)值，則Ri=R1∥Rb1∥Rb2=0.886KΩ在輸出波形不失真的情況下，測(cè)得斷開Rl時(shí)輸出電壓的值Vo和介入Rl時(shí)輸出電壓Vol的值，則Ro=R5∥R6=0.667KΩ由上圖可以得出àu=U0/Ui=

6、0.7531.參數(shù)掃描分析：用參數(shù)掃描分析的方法分析電路，可以較快的獲得某個(gè)元件的參數(shù)在一定范圍變化時(shí)對(duì)電路的影響。相當(dāng)于該元件每次取不同值時(shí)進(jìn)行多次仿真。在輸出頁中選擇節(jié)點(diǎn)3作為分析變量，如下圖：最后單擊仿真按鈕，參數(shù)掃描仿真結(jié)果如下圖所示：1.頻率響應(yīng)：在基本電路圖上加入波特圖儀，如下圖所示：按下Simulate按鈕，可在顯示圖上獲得被分析節(jié)點(diǎn)的頻率特性波形。交流分析的結(jié)果，可以顯示幅頻特性和相頻特性兩個(gè)圖。將波特圖儀連至電路的輸入端和被測(cè)節(jié)點(diǎn)，雙擊波特圖儀，得到幅頻特性和相頻特性。如下圖：由上圖可知，共集電極放大器是理想的電壓跟隨器，在一

7、定范圍內(nèi)，電壓放大倍數(shù)小于1而接近于1。共集電極放大器是反饋系數(shù)為1的電壓串聯(lián)負(fù)反饋放大器，是其上限頻率高的原因。五.實(shí)驗(yàn)結(jié)論：綜合以上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，共集電路電壓增益小于1而接近于1，即沒有電壓放大的作用，只有電流放大作用，屬同相放大電路。輸入電阻大，輸出電阻小，頻率特性較好，具有電壓跟隨的特點(diǎn)。利用其輸入電阻高，從信號(hào)源吸取電流小的特點(diǎn)，常用于電壓放大電路的輸入級(jí)。利用其輸出電阻小，帶負(fù)載能力強(qiáng)的特點(diǎn)，又可以將它作為多級(jí)放大電路輸出級(jí)。同時(shí)利用其輸入電阻高，輸出電阻小的特點(diǎn)，可以把它作為多級(jí)放大電路的中間級(jí)，以隔離前后級(jí)之間的相互影響，在電路中起

8、阻抗變換的作用，這時(shí)可稱其為緩沖級(jí)。六.元器件列表：10mV1kHz交流電源1個(gè)12V直流電源1個(gè)示波器1個(gè)1kΩ電阻3個(gè)2kΩ電阻2個(gè)10kΩ電阻1