EDA设计实验报告

南京理工大学EDA设计（Ⅰ）

实验报告

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2012-8-31

实验一单级放大电路的设计与仿真

一、实验内容

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(幅度1mV) ，负载电阻5.1kΩ，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加入信号源频率5kHz(幅度1mV) ，调节电路使输出不失真，测试此时的静态工作点值。测电路的输入电阻、输出电阻和电压增益；

4测电路的频率响应曲线和f L、f H值。

二、实验步骤

Ⅰ单级放大电路原理图

图1 分压偏置单管放大电路

Ⅱ放大电路工作情况分析

⑴饱和失真

a)波形图

图2 饱和失真下波形图b)静态工作点情况

图3 饱和失真下静态工作点情况c)数据分析

该时刻显示实际接入电路的电阻值为15%，因基极静态电流过大而导致三极管达到饱和状态，以致电路出现饱和失真情况。此时，可以通过增加电位器的接入电阻减小集电极电流消除饱和失真。

I b=10.21190uA I c=2.16095mA

U ce=U c-Ue=U4-U8=7.69738-4.32295=3.37443V

⑵截止失真

a)波形图

图4 截止失真情况下波形图

b)静态工作点情况

图5 截止失真下静态工作点情况

c)数据分析

该时刻显示实际接入电路的电阻值为100%，基极的电位较低，三极管处于截止状态而出现截止失真。此时使得基极分压加大即减小变阻器接入电阻可消除失真。

I b=6.59058uA I c=1.42894mA

U ce=U c-Ue=U4-U8=9.14278-2.87039=6.27239V

⑶不失真状态

a)波形图

图6 不失真情况下波形b)静态工作点情况

图7 不失真下静态工作点情况

c)数据分析

三极管此时处于正常点的工作区域，实现不失真的放大。

I b=12.74670uA I c=2.64893mA I e=2.17116mA

U ce=U c-Ue=U4-U8=6.71058-5.31487=1.39571V

β=I c/I b=207.81300 r e=26/I e=11.97517Ω

Ⅲ测量输入电阻、输出电阻和电压增益

⑴输入电阻的测量

a)输入电阻测量原理图

图8 测量输入电阻原理图

b)输入电阻理论值计算

r e=26/I e=11.97517Ω Z i=R3∥(R2+R6)∥βr e=4.3168KΩ

c)输入电阻实际值及数据分析

Z i=1.14605KΩ,与理论值相比，相对误差为73.45%

⑵输出电阻的测量

a)输出电阻测量原理图

图9 测量输出电阻原理图

b)输出电阻实际值及数据分析

Z o=1.91897KΩ理论中，输出电阻应近似等于2KΩ，两者间的相对误差为4.0515%

⑶电压增益的测量

a）电压增益测量原理图

图10 电压增益测量图

b）电压增益实际值及数据分析

A v=96.884/0.707088=137.01831

⑷电路的频率特性

图11 频率特性波形图

图12 相关数据

f L=761.6815Hz f H=45.7192MHz

三、实验结果分析

由以上实验数据可以发现，该实验的数据均存在误差，综上误差产生的原因有

⑴实验器材本身存在真误差，标称值与实际值并不一定相等；

⑵计算理论值得过程中本身即采用了近似的计算方法；

实验二负反馈放大电路的设计与仿真

一、实验内容

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(幅度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，并分别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。改变输入信号幅度，观察负反馈对电路非线性失真的影响。

二、实验步骤

Ⅰ未连入电压负反馈的两级放大电路

⑴原理图

图1 两级放大电路原理图(未连入反馈)

⑵输入电压最高为1mV时的频率特性图

图2 放大电路的频率特性

f L=520.9104Hz f H=527.8899KHz

⑶输入信号幅度对负反馈电路非线性失真的影响

图3 电路刚出现非线性失时的波形图电压从1mV逐渐增大到2mV时输出开始失真

⑷放大倍数的测量

图4 放大倍数测量原理图可得增益A f=327.028/1.414=231.27864

⑸输入电阻的测量

图5 输入电阻测量原理图

输入电阻Zi=10.18453KΩ

⑹采用开路短路法测量输出电阻

图 6 电路开路电压的测量

图7 电路短路电流的测量输出电阻Zo=1.97099KΩ

Ⅱ连入电压负反馈的两级放大电路

⑴原理图

图8连入电压负反馈的两级放大电路⑵输入交流电压为1mV时的频率特性曲线

图9 放大电路的频率特性曲线

f L=326.9271Hz f H=5.0723MHz

⑶输入信号幅度对负反馈电路非线性失真的影响