单级共射放大电路的设计仿真

实验二、单级共射放大电路的设计

一、实验目的

1.掌握共射放大器电路的设计方法

2.掌握如何设置放大电路的静态工作点及其调试方法

3.学习放大电路性能指标

4.观察基本放大电路参数对放大器的静态工作点、电压放大倍数及最大不失真电压、

以及频率响应的测量方法

5.进一步熟悉函数发生器、等常用仪器的使用方法

6.进一步熟悉晶体管参数的测试

7.了解负反馈对放大电路性能的影响

二、实验仪器与器件：

直流稳压电源、万用电表、双踪示波器、交流毫伏表、直流毫安表、频率计、三极管、电阻器、电容器、电位器若干。

三、实验原理：

连接电路图如下图，并测量相关数据，了解单级共设放大电路

四、实验内容

1.静态工作点的调整与测量：

将R L开路；在接通电源钱，将R b2调至最大，并使u i=0.调节R b2测量相应数据填入下表

仿真值 测量值 计算值

U B （V ） U E (V) U C (V)

R b2(k Ω)

U B （V ） U E (V) U C (V)

R b2(k

Ω)

U BEQ (V) U CEQ (V) I CQ (V)

4.221 3.560

5.583 25 4.269 3.542 5.720 22.496 0.727 2.211 3.14 3.101 2.456 7.564 40 3.277 2.553 7.5 37.49 0.724 5.014 2.25 1.976

1.351 9.556

72

2.040

1.333 9.74

63.7

0.707

8.34

1.13

2.观察静态工作点对输出波形失真的影响：

调节函数信号发生器找到最大不失真输入电压，然后观察u O 输出波形，判断失真情况以及管子工作状态填入下表

U CE (V )

u o 波形

仿真波形

失真情况 管子工作

状态

2.833

饱和失真 饱和区 5.014

无失真情况 放大区 8.34

截止失真 截止区 3.电压放大倍数的测量

将频率为1kHz 、u i =300mV （参考）的正弦信号作为输入信号，用交流毫伏表测量U i 和U o 有效值，用示波器观察输入输出电压的波形，把测量结果记入下表

U i =248mV

R C （k Ω） R L （k

Ω） U O （V ）

A u 观察记录一组u o 和u i 波形

仿真图

2 ∞ 2.628 -10.51

2

1 ∞ 1.321 -5.284 2

2

1.321 -5.284

4.观察静态工作点对电压放大倍数的影响

将R L 开路，R C =2k 欧姆，输入适当u i 。改变R b2，将数据填入下表

U i =106.06mV U CE (V) 3.23 4.11 5.02 6.08 6.93 U O (V)

1.82 1.79 1.78 1.73 1.69 A u

-17.17

-16.89

-16.78

-16.32

-15.94

注意：测量U CE 时它是静态参数。 5.输入电阻和输出电阻的测量

输入端开关打开，用交流毫伏表测量U i 和U s ，计算输入电阻

R i =U i /I i =R s *U i /(U s -U i )

闭合输入端开关，打开和闭合输出端开关，用交流毫伏表测量U L 和U O ，计算输出电阻 R O =（U O /U L -1）*R L

U i U s R i U L U O R O

28mV 37mV 3.11kΩ304mV 609mV 2kΩ

6.最大不是真输出电压V opp的测量

同时调节输入信号的幅度和电位器R b2，用示波器和交流毫伏表测量填表

U CE(V) U I(mV) U O(V) V opp

6.89 238 1.98 5.36

7.幅频特性的测量

采用主点法进行测量，填表。

f(kHz) 1 10 100 200 300 400 500 1000 2000 uo(mV) 306 298 273 244 215 178 162 95 33.5 ui 34.4 33.8 33.5 33.2 33.8 33.5 33.9 34.6 21.8 Au -8.9 -8.82 -8.15 -7.35 -6.34 -5.31 -4.78 -2.75 -1.54 由表知0.707A um=-6.293

所以上限截止频率应接近于表中第五组数据，上限截止频率约为300kHz

五、设计题

U O=R s//R c*(1+β)I i

U i=[（1+B）*R e+R b]I i

当R e=0时A u=U o/U i≈β放大倍数可大于等于80。设计上图，将R c增大改变工作点，R b 减小增大基极电流防止失真。

六、思考题

1.当调节偏置电阻R b2，使放大器输出波形出现饱和或截止失真时，晶体管的管压降V CE

怎样变化？

当电阻增大时，管压降增大，电阻减小时，管压降减小

2.分别增大或减小R b2、R c、R L、R e及电源电压V cc，对放大器的静态工作点Q及性能指标

有何影响？为什么？

增大R b2使Q点过高，出现截止失真；减小R b2使Q点过低，出现饱和失真；因为过高导致基极电压过高，导致发射极电压过高，容易失真。

增大R c使Q点过高出现截止失真，减小R c使Q点过低，出现饱和失真；因为I b一定时I

一定，当R c减小时，U CEQ增大；减小时相反。

c

R

和R C在静态电路中相当于开路；在动态电路中是并联关系，情况和Rc一样。

L

增大或减小Re使Q点过高或过低，出现截止失真或饱和失真，因为U EQ由U b决定，Re增大导致Ie减小，U CEQ增大；减小时相反。

增大或减小Vcc会增大或减小最大不失真电压，因为减小使Ui相对电路来说变化更大，而电路静态工作点更低，更容易失真；增大时相反。

3.调整静态工作点时，R b2要用一固定电阻与电位器相串联，而不能直接用电位器，为什

么？

以免电位器调节至0Ω。

4.在测量放大倍数时，为什么使用毫伏表、而不是万用表？怎样测量R b2阻值？

交流毫伏表可以测量更大带宽的交流信号，而万用表是为公频设计的。将R b2从电路中取出测量，不可直接在电路中测量。

5.测量输入电阻时，选取的串入电阻过大或过小，会出现测量误差，试分析误差原因。

电阻过大会使电流过小，影响电路特性，电阻过小会使分压过小，从而设备测量时出现误差。

七、心得体会

仿真的数据必须是有意义的数据，比如仿真时应先将不是真的情况测量完毕再开始仿真失真的情况，而不是只仿真一种情况；另外，出现问题首先要冷静，然后思考问题出现在哪里，然后解决它。