实验一单级放大电路的设计与仿真Word文档格式.docx
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(3)电路的输入电阻、输出电阻和电压增益。
三、实验过程:
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1m
V~10mv),负载电阻5.1kΩ,电压增益大于80.
设计如下图1:
图1
图2
如图2,经测试该电路交流输出电压为131.488mv,因此电压增益为131大于80,故满足实验要求。
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。
(1)当输入电压为10mv,电位计调至0%时,输出波形为:
(如图3)
失真原因:
图3
观察波形,发现输出电压波形负半周出现了失真,说明对于此管出现了饱和失真;
静态分析(如图4)
图4
对应的静态工作点:
Ib=127.13μA;
Ic=3.00mA;
β=Ic/Ib=23.6;
Uce=0.092
此时β很小,Uce接近于0。
(2)当输出电压为10mv,电位器调至100%,输出波形:
(如图5)
图5
观察波形,发现输出电压波形的正半周出现了失真,对于此管说明出现了截止失真;
静态分析:
(如图6)
图6
Ib=850.13nA;
Ic=187.27μA;
β=Ic/Ib=220.31;
Uce=11.27V
此时,三极管的集电极电流很小,近似为0。
而三极管的管压降Uce很大。
这说明静态工作点设置得过低,导致基极电流过小,应调小电位器以增大基极电流。
(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,并且幅度最
大。
(如图7)
图7
输入电压调至1mv,频率调至10KHz,电位器调至33%时,出现最大不失真现象:
(如图8)
图8
3.电路工作在最大不失真状态下:
(1)电路静态工作点:
(如图9)
则Ib=6.81μA,Ic=1.43mA,Uce=3.24V
图9
(2)三极管的输入、输出特性曲线和、rbe、rce值:
测三极管Q1的输入特性曲线:
Ib=f(Ube)|Uce=const
电路图:
(如图10)
图10
特性曲线及相关计算如下:
(如图11、12)
图12
图11
计算:
rbe=dx/dy=2.21mA/560.20nA=3.94kΩ
测三极管Q1的输出特性曲线:
Ic=f(Uce)|Ube=const
(如图13)
图13
(如图14、15)
图14
图15
rce=dx/dy=103.62mA/1.42μA=72.9kΩ
测试三极管Q1的:
=ΔIc/ΔIb
(如图16)
图16
(如图17、18)
图18
图17
=ΔIc/ΔIb=1.15mA/5.00μA=300
(3)求输入电阻、输出电阻以及电压增益:
测量输入电阻:
(如图19)
图19
由图19先是的数值可求得:
Ri=Vi/Ii=1.00mA/0.492μA=2.13kΩ;
理论值:
Ri理=(R1+R7)//R2//rbe=(240*33%+7.5)//5.11//3.94=2.16kΩ
相对误差:
e=|Ri理-Ri|/Ri理*100%=1.3%
由此可见,信号源取1mv、10KHz、电容取10μF时,输入电阻理论值与实际值在误差范围内近似相等。
测量输出电阻:
(如图20)
由图20先是的数值可求得
图20
:
Ro=Vo/Io=0.707V/0.145mA=4.88kΩ
Ro理=R4//rce=(5.1*72.9)/(5.1+72.9)=4.79kΩ
e=|Ro理-Ro|/Ro理*100%=1.8%
测量电压增益:
(如图21、22、23)
图21
由图21可求得:
Au1=0.093V/1.00mA=93
图22
由图22可求得:
Av2=0.278V/3.0mV=92.6
图23
由图23可求得:
Av3=0.642V/7.0mV=91.7
所以
Av=(Av1+Av2+Av3)/3=92.4
|Av理|=|-(R3//R4//rce)/rbe|=93.8
e=|Av理-Av|/Av理*100%=1.4%
误差分析:
在电压增益的估算中,我们忽略了电容C1、C2的影响,将发射级的电位看作是0。
但是由于C1、C2在10kHz的输入电压频率下容抗不能忽略,因此分母较实际值偏小,从而理论的电压增益偏大。
电路频响特性曲线和
、
值
频响特性曲线:
(如图24)
图25
图24
由图25中数据可得:
=612.8Hz
=17.2MHz
所以通频带为:
612.8Hz——17.2MHz
四、实验总结
通过本次实验,我掌握了一般电路的常用分析方法:
直流工作点分析、直流扫描分析、交流分析,并学会了如何用multisim7软件测试静态工作点、电路的动态参数。
在实验的过程中,培养了自己科学严谨的态度。
不足的是刚接触这个软件的时候还不熟悉,比如每一次调试电位器都会自动变为50%等,走了不少弯路。
相信在以后的实验中我会有更好的表现。
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