放大電路實驗操作和multisim仿真.pdf

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1、實驗一單級放大電路的設(shè)計與仿真一、實驗?zāi)康?、掌握放大電路的靜態(tài)工作點的調(diào)整和測試方法。2、掌握放大電路的動態(tài)參數(shù)的測試方法。3、觀察靜態(tài)工作點的選擇對輸出波形及電壓放大倍數(shù)的影響。二、實驗原理當(dāng)三極管工作在放大區(qū)時具有電流放大作用，只有給放大電路中的三級管提供合適的靜態(tài)工作點才能保證三極管工作在放大區(qū)，如果靜態(tài)工作點不適合，輸出波形則會產(chǎn)生非線性失真——飽和失真和截止失真，而不能正常放大。當(dāng)靜態(tài)工作點設(shè)置在合適的位置時，即保證三極管在交流信號的整個周期均工作在放大區(qū)時，三極管有電流放大特性，通過適當(dāng)?shù)耐饨与娐?，可實現(xiàn)電壓放大。表征放大

2、電路放大特性的交流參數(shù)有電壓放大倍數(shù)，輸入電阻，輸出電阻。由于電路中有電抗元件電容，另外三極管中的PN結(jié)有等效電容存在，因此，對于不同頻率的輸入交流信號，電路的電壓放大倍數(shù)不同，電壓放大倍數(shù)與頻率的關(guān)系定義為頻率特性，頻率特性包括：幅頻特性——即電壓放大倍數(shù)的幅度與頻率的關(guān)系；相頻特性——即電壓放大倍數(shù)的相位與頻率的關(guān)系。三、實驗要求和實驗步驟（1）實驗要求1.設(shè)計一個分壓偏置的單管電壓放大電路，要求信號源頻率2kHz(峰值5mV)，負(fù)載電阻3.9kΩ，電壓增益大于50。2.調(diào)節(jié)電路靜態(tài)工作點，觀察電路出現(xiàn)飽和失真和截止失真的輸出信號波

3、形，并測試對應(yīng)的靜態(tài)工作點值。3.調(diào)節(jié)電路靜態(tài)工作點，要求輸入信號峰值增大到10mV電路輸出信號均不失真。在此狀態(tài)下測試：①電路靜態(tài)工作點值；②三極管的輸入、輸出特性曲線和β、rbe、rce值；③電路的輸入電阻、輸出電阻和電壓增益；④電路的頻率響應(yīng)曲線和fL、fH值。（2）實驗步驟1.設(shè)計分壓偏置的單管電壓放大電路2.測試飽和失真和截止失真電路圖如上圖所示，當(dāng)調(diào)整R1和R2的大小時，可以觀測到飽和失真和截止失真。1）觀察飽和失真并測定參數(shù)調(diào)節(jié)R1大小，使R1=24.9K，觀察示波器，可得輸出電壓的波形如圖1所示。觀察波形，發(fā)現(xiàn)輸出電壓波

4、形出現(xiàn)了削底的現(xiàn)象，對于NPN管說明此時三極管出項了飽和失真。圖1三極管放大電路飽和失真時的輸出電壓波形再通過對電路圖進行直流分析，可得圖2中的數(shù)據(jù)。圖2三極管放大電路飽和失真時的靜態(tài)工作點值此時靜態(tài)工作點為Ib=144.87uA、Ic=2.08mA、Vce=0.08V。2)觀察截止失真并測定參數(shù)由于輸入的信號過小，因此很難觀察到截止失真的現(xiàn)象，因此將小信號的峰值調(diào)至20mV，將R2調(diào)至21K,觀察示波器，可得輸出電壓的波形如圖3所示。觀察波形，發(fā)現(xiàn)輸出電壓波形出現(xiàn)了削頂?shù)默F(xiàn)象，對于NPN管說明此時三極管出項了截止失真。圖3三極管放大電

5、路截止失真時的輸出電壓波形再通過對電路圖進行直流分析，可得圖4中的數(shù)據(jù)。圖4三極管放大電路飽和失真時的靜態(tài)工作點值此時靜態(tài)工作點為Ib=947.55nA、Ic=208.40uA、Vce=10.84V。3)觀察不失真并測定參數(shù)無需改變設(shè)計圖中的任何參數(shù)。觀察波形，發(fā)現(xiàn)輸出電壓波形出現(xiàn)了較為對稱的波形（圖5）。圖5三極管放大電路不失真時的輸出電壓波形再通過對電路圖進行直流分析，可得圖6中的數(shù)據(jù)。圖6三極管放大電路不失真時的靜態(tài)工作點值此時靜態(tài)工作點為Ib=4.96uA、Ic=1.07mA、Vce=6.07V。由于靜態(tài)工作點位置不合適，波形會

6、產(chǎn)生失真，如圖7所示。（1）靜態(tài)工作點偏低，如QB所示，接近截止區(qū)，交流量在截止區(qū)，使輸出電壓波形正半周被削頂，產(chǎn)生截止失真。（2）靜態(tài)工作點偏高，如QA所示，接近飽和區(qū)，交流量在飽和區(qū)，使輸出電壓波形負(fù)半周被削底，產(chǎn)生飽和失真。圖7放大電路波形失真圖4.測試三極管的輸入、輸出特性曲線和β、rbe、rce值1）測試三極管的β值當(dāng)輸入信號峰值增大到10mV時，可以得到電路靜態(tài)工作點值（圖8），得到Icβ==215.82Ib。圖8電路靜態(tài)工作點值2）測試三極管的輸入特性曲線圖9為測試三極管輸入的實驗圖，使得VCE=VCEQ，使用直流掃描，可

7、得輸入特性曲線如圖10所示。圖9測試輸入特性曲線的實驗圖圖10輸入特性曲線通過靜態(tài)時的Ib找到Q點，在Q點附近取兩個點，斜率的倒數(shù)即為rbe。求rbe值的過程如圖11所示。dxrbe==6Kdy。圖11通過輸入特性曲線得到rbe3）測試三極管的輸出特性曲線圖12為測試輸出特性曲線的實驗圖，使得IB=IBQ,使用直流掃描，可得輸出特性曲線如圖13所示。圖12測試輸出特性曲線的實驗圖圖13輸出特性曲線通過靜態(tài)時的Ic找到Q點，在Q點附近取兩個點，斜率的倒數(shù)即為rce。求rce值的過程如圖14所示。dxrce==100.2Kdy圖14通過輸入

8、特性曲線得到rce5.測量輸入電阻、輸出電阻和電壓增益1）測量輸入電阻輸入電阻的測試電路如圖15所示。將萬用表XMM1設(shè)置為交流電流表，萬用表XM設(shè)置為交流電壓表。從這兩個表中讀出電流和電壓的值，如圖16所