单级放大电路的设计和仿真

实验一单级放大电路的设计和仿真

一、实验目的

1、掌握放大电路静态工作点的调整和测试方法。

2、掌握放大电路的动态参数的测试方法。

3、观察静态工作点的选择对输出波形及电压放大倍数的影响。

二、实验要求

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。

三、设计原理图

Rb1=160kΩ,Rb2=80.6kΩ,Rc=2.2kΩ,Re=1.65kΩ,C1=C2=10uF,Ce=100uF,RL=3,9kΩ，R1=10Ω

四、实验过程

1、观测饱和失真、截止失真与不失真

<1饱和失真的观测

使Rb1=51kΩ，用示波器观测波形，并做直流工作点分析。此时的静态工作点，ICQ=3.05334mA,IBQ=49.41790uA,VCEQ=130.534mV

静态工作点

<2截止失真的观测

使Rb2=20.0k ，信号源电压峰值40mv，用示波器观测波形，并做直流工作点分析。此时的静态工作点，ICQ=418.088uA,IBQ=1.88563uA,VCEQ=10.382913V

不失真

静态工作点

<2不截止失真的观测

用示波器观测波形，并做直流工作点分析。此时的静态工作点，ICQ=1.78125mA,IBQ=8.28494uA,VCEQ=5.18389V

静态工作点

2、峰值10mV单级放大电路的观测与测量(1) 10mV单级放大电路设计原理图

Rb1=160kΩ,Rb2=80.6kΩ,Rc=3.9kΩ,Re=1.65kΩ,C1=C2=10uF,Ce=100uF,RL=3,9kΩ，R1=20Ω

（2）静态工作点

波形与直流工作分析如下图所示，可得：静态工作点，

ICQ=1.74639mA,IBQ=8.35250uA,VCEQ=2.2586V，不失真度2.1%

静态工作点

（2）输入曲线、输出曲线的观察

在VCE=2.2586V下三极管的输入曲线

在IBQ=8.35250uA下三极管的输出曲线

（2）β、be r、ce r的测量

<1 β的测量

根据输出曲线及输出数据可算出

2.2586 1.74642098.3525|c V V ce b

m u

i

i β===

≈

<2be r 的测量

如下图电路测量be r ，据所得数据计算得

77.9896 2.83627.4972Vbe u

be k Ib n

r ∆=

==Ω∆

<2ce r 的测量

如下图电路测量ce r ，据所得数据计算得

1.31586

2.521.0526Vce m

ce k Ic n

r ∆=

==Ω∆

(3) 输入电阻、输出电阻与电压增益的测量 <1 输入电阻的测量

如下图电路测量输入电阻，据所得数据计算得 6.4227.0711.101k U

m

Ri I u ==Ω=Ω

<2输出电阻的测量

如下图电路测量输入电阻，据所得数据计算得 3.79707.104186.377k U

m

Ro I u ==Ω=Ω

<2电压放大倍数的测量

如下图电路测量电压放大倍数，据所得数据计算得

385.194

54.475

7.071

m

Av

m

==

(4) 电路的频率响应曲线和L f 、H f 的测量

对电路做交流分析，可得如下图所示的频率响应曲线，从而可获得转折频率：

48.2891L f Hz =15.8012H f MHz =

五、数据分析

1、误差分析

r的误差如下表所示

输入电阻、输出电阻、电压增益以及be

2、总结

本次试验的测量值与理论值相对误差不大，基本都在容许的范围以内。用的是实际元件，

r的测量，方法本身就存在一定误差，因而相对误差较误差是不能消除的。特别地，对于

be

大。

六、实验感想

在这门课之前，对Multisim软件的运用只是最基本的，只是熟悉一些操作环境。有了Protel的一点基础，要利用Multisim软件强大的仿真，这一个实验做得还蛮顺利，与所学的模电关系密切，相对容易上手。本实验主要目的是让我们熟悉软件以及单级放大电路的特性，因此实验的一个难点在于软件的运用，譬如交流失真等选项的作用。当然最重要的是电路图的设计，要满足要求还要可以观察到失真等波形。观察失真时要注意偏置的调谐，以及适当

辅助调大信号源的幅度，这样可以观察到较明显的失真情况。假如不改变信号源幅度，仍用5mV的话，可观测到明显的饱和失真波形，但截止失真波形则不那么明显。