单极低频放大器仿真

《电子技术计算机绘图基础》

设

计

报

告

题目：单极低频放大器仿真

学院：通信与信息工程学院

专业班级：电子信息工程

学号：

学生姓名：

指导教师：

日期：

单极低频放大器的仿真

一、设计描述

1、设计目的和任务

1）掌握单级放大器静态工作点的调整与测试方法。

2）熟悉电路参数变化对静态工作点的影响；熟悉静态工作点对放大器性能的影响。

3）掌握放大器电压放大倍数的测试方法。

4) 能够掌握multisim和protel的基本用法，做出Multisim仿真图、Protel 原

理图、PCB板，从而加深理解差分放大器的性能特点。

5) 熟悉常用电子器件的类别、型号、规格、性能及其使用范围，能查阅有关的

电子器件图书。

2、原理分析

图1-1 单级低频放大器

（1）偏置电路形式的选择

放大器的静态工作点和电流可由简单偏置电路和分压式偏置电流负反馈电路提供。简单偏置电路结构简单，但静态工作点易受环境温度或其它条件变化（例如更换管子）的影响而明显偏移，从而使输出波形可能产生失真；而分压式偏置电流负反馈电路具有自动调节和稳定静态工作点的能力同，其静态工作点在环境温度或其它条件变化（例如更换管子）时能基本保持不变，因而得到了广泛的应用。

实验电路采用如图1-1所示的分压式偏置电流负反馈电路提供静态工作点。

（2）静态工作点的选择与调整

放大器的基本任务是不失真的放大信号。要使放大器能够正常工作，必须设置合理的静态工作点。

为了获得最大不失真的输出电压，静态工作点应该选择在输出特性曲线上交流负载线的中点；若静态工作点选得过高，就会引起饱和失真；或静态工作点选得过低，就会产生截止

失真。

对于小信号而言，由于输出交流信号幅度很小，非线性失真不是主要问题；因此静态工作点不一定要选在交流负载线的中点，而可根据设计要求选择。例如，希望放大器耗电小、噪声低或输入阻抗高，静态工作点可选低一些；希望放大器增益高，静态工作点可适当选高一些等等。

测量静态工作点的目的是了解三极管的静态工作点是否合适，如果不合适则必须对其进行调整；调整静态工作点通常是通过改变基极上偏置电阻来实现。本实验是通过调整电位器R p 来达到调整静态工作点的目的。

（3）静态工作点的测量

放大器的静态工作点是指当放大器的输入端接地时，流过三极管的直流电流I CQ 、I EQ 及三极管极间直流电压V CEQ 、V BEQ 。

静态工作点的测量就是测出三极管各电极对地直流电压V BQ 、V EQ 、V CQ ，从而计算得到V CEQ 和V BEQ 。而测量直流电流时，通常采用间接测量法测量，即通过直流电压来换算得到直流电流；这样即可以避免更动电路，同时操作也简单。

EQ CQ CEQ V V V -= EQ BQ BEQ V V V -= e EQ EQ R V I = C CQ CC CQ )(R V V I -=

（4）电压放大倍数的测量

电压放大倍数A u 是指输出电压U o 与输入电压U i 之比，即A u =U o /U i 。

测量电压放大倍数时需用示波器观察输出波形；在输出波形不失真的条件下，给定输入电压值（有效值U i 或峰值U ip 或峰峰值U ipp ），测量相应的输出电压值（有效值U o 或峰值U op 或峰峰值U opp ），则：

ipp opp ip op i o u U U U U U U A ===

（5）幅频特性的测量 放大器的幅频特性和通频带是电路的一项重要参数，它反

映电路对不同频率的响应特性。

放大器的幅频特性是指放大器的增益和输入信号频率之

间的关系曲线，有点测法与扫频法两种常用的测试方法。点测

法有逐点测试法和三点法两种。前者测试精度高，但比较繁琐；

后者主要用于要求精度不高且从简从快的情况。

三点法：首先在输出波形不失真的情况下，测出中频f o 时

的电压增益A u ，然后保持输入信号幅度不变，逐渐增大（或减

小）输入信号的频率，至某一频率时电路增益A u 将下降；测出增益下降到0.707A u （按分贝计算即下降3dB)时所对应的上限频率f H 和下限频率f L ；则可计算通频带BW ，绘制幅频特性曲线（如图1-4所示）。

H L H f f f BW ≈-=

二、Multisim 仿真

1、在Multisim9中创建Multisim Design File 。

图1-4 幅频特性曲线

2：在窗口中绘制单极低频放大器仿真电路图。电路图如下：

三、Protel 原理图

1、在Protel 2004中创建Altium Schematic Document文件，并绘制差分放

大器电路图。图形如下：

四、PCB

在Protel 2004中创建PCB文件，并把绘制好的原理图导入PCB文件，并经过规划电路板、器件布局、自动布线后，PCB板截图效果如下：

五、总结与体会

通过本次设计，我加深了对知识的了解，对差分放大器有了进一步的了解：

1. 了解了查分放大器的基本知识，通过具体的电路图，掌握了简单电路元器

件的装配。

2. 对multisim有了一定的认识，基本了解其中的元件及应用，能够用其进行

电路设计模拟。

3.熟悉了PROTEL 2004从绘制原理到制作PCB整个设计流程。

六、参考书目

阎石《数字电子技术基础》高等教育出版社2008年12月

杨欣《电路设计与仿真-基于Multisim8与Protel2004》清华大学出版社2006年1月