共射放大电路实验报告

实验报告

课程名称：电子电路设计实验 指导老师：李锡华,叶险峰,施红军

成绩：________ 实验名称：晶体管共射放大电路分析 实验类型：设计实验 同组学生姓名:

一、实验目的

1、学习晶体管放大电路的设计方法，

2、掌握放大电路静态工作点的调整和测量方法，了解放大器的非线性失真。

3、掌握放大电路电压增益、输入电阻、输出电阻、通频带等主要性能指标的测量方法。

4、理解射极电阻和旁路电容在负反馈中所起的作用及对放大电路性能的影响。

5、学习晶体管放大电路元件参数选取方法，掌握单级放大器设计的一般原则。

二、实验任务与要求

1.设计一个阻容耦合单级放大电路

已知条件：=+10V cc V ， 5.1L R k =Ω，10,600i S

V mV R ==Ω

性能指标要求：30L f Hz <,对频率为1kHz 的正弦信号15/,7.5v i

A V V R k >>Ω

2.设计要求

（1）写出详细设计过程并进行验算 （2）用软件进行仿真 3.电路安装、调整与测量

自己编写调试步骤，自己设计数据记录表格

4.写出设计性实验报告

三、实验方案设计与实验参数计算

共射放大电路

(一).电路电阻求解过程（β=100）

(没有设置上课要求的160的原因是因为电路其他参数要求和讲义作业要求基本一样,为了显示区别,

将β改为100进行设计)：

（1）考虑噪声系数,高频小型号晶体管工作电流一般设定在1mA 以下，取I c =1mA （2）为使Q 点稳定,取2

5

BB

CC V

V =，即4V, （3）0.7 3.3BB E

E

V R k I -≈=Ω,恰为电阻标称值

（4）2

12

124:3:2

CC

BB R V V V

R R R R ==+∴=

取R 2为R i 下限值的3倍可满足输入电阻的要求，即R 2=22.5k ，

R 1=33.75k

;

1121

10=0.1,60,40cc B

B V V IR I mA R K R K IR -==

=Ω=Ω由

综上:取标称值R1=51k ,R2=33k

（5） 25T T e

E C

V V r I I =≈=Ω

（6）从输入电阻角度考虑:

，

取(获得4V 足够大的正负信号摆幅)得:

从电压增益的角度考虑:

>15V/V,取得:

;

为

(二).电路频率特性

（1） 电容与低频截止频率

取

;

(三).参数指标验算过程

由已确定的参数:

=+10V cc V ， 5.1L R k =Ω，10,600i S V mV R ==Ω,

计算得:

,所有参数符合指标.

四、实验步骤与过程

(一).实验电路仿真：

1. 代入参数的实验电路

2.直流工作点Q:

2.1仿真类型与参数设置:

选择时域瞬态分析(Time domain),由于交流小信号的频率为1kHZ,

设置仿真时间为2个周期,0-2ms,扫描步长为0.02ms,精度足够

2.2图像处理:

将交流小信号源断开,分别观察IC,VCE,VBE,VC,的波形,

利用标尺(toggle cursor)得到仿真值为:

IC=0.892V,VCE=2.38V,VBE=0.622V,VC=5.45V

3.交流参数分析:

3.1仿真类型与参数设置:

选择频域分析(AC SWEEP),

要将电压源由给定频率的VSIN源换成可供频率扫描的V AC,幅值设定为10mV;

为得到完整频域特性,扫描频率选择对数扫描,从1HZ到100MHZ,采样点设置为10, 3.2图像处理(其他图像略去,只摘取需要用到标尺工具的复杂图像)

(1).电压增益:

观察V2(RL)/V1(RS)的频域波形,用标尺得出1Khz时的电压增益为17.607;

在直流分析中,设置y轴变量为max(V2(RL))/max(V1(RS),利用标尺得到电压增益为178.55mv/9.993mv=17.87;

(2).上下限截止频率与通频带:

同样是上面的频域增益波形,利用orcad自带的信号处理函数可以得到:

Fl=26.24877HZ,FH=1.99MHZ,由于FL相对较小,通频带近似为FH

(3).输入电阻:

观察V(VS+)/I(C1)的频域波形,利用标尺可得,当信号源的频率为1Khz时,

输入电阻Ri=7.6816kΩ

4.数据处理与误差分析

IC

VCE

VBE

VC

AV

FL

RI

理论计算值0.917 2.210.7 5.32320.24268.305电子仿真结果0.892 2.380.622

5.4517.892

6.25

7.6816相对误差

0.0272630.076923

0.0238590.1161070.0096150.075063

计算可得除VCE 外直流工作点的相对误差约为2.5%,而频幅特性相对误差约为10%,较大;直流工作状态的误差主要是由于将VCE 直接认定为0.7V 导致的,而交流特性是由三极管直流工作点决定的,且计算时忽略了电容对电路产生的影响,且忽略厄利效应,所以会有至少3类误差的叠加,导致误差较大.

(二).实际电路测试：

1.测试原理:

(注释:由于事先不知道实际测试电路所用三极管放大倍数只有160的,而我设计是用100的,所以在测试时无法利用我的设计方案,采用了另一个设计方案,附在报告最后.)

1.静态工作点：

（1）按元件参数安装、连接电路

（2）不加输入信号，调节R C 两端的电压使IC 符合设计值 （3）测量放大电路的静态工作点，并和理论值相比较

2.电压增益：

（1）保持静态工作点不变，利用示波器观察输入信号波形,调节信号源，使输出信号为频率1kHz,幅值30MV 的正弦波.

（2）输入、输出波形用双踪显示观察，指出它们的相位关系。当输入输出波形无失真时，分别读出v i 、v o 的峰-峰值，记入表格

（3）增大输入信号幅度，用示波器监视输出波形。使输出波形出现失真，记下此时的输出波形草图，说明首先出现的是哪种失真。测出最大不失真输出电压峰值，记入表格。

（4）接入负载R L =5.1k Ω。重做上述步骤，分析负载对电压增益的影响。 3.输入电阻：

（1）在信号源与被测放大器之间串入一个与R i 同一数量级的已知电阻R ，在输出 波形不失真的情况下，分别测出v s 和v i ，则放大器的输入电阻为：

()/i i

i s i s i

v v R R v v R v v =

=--

4.输出电阻：

（1）输出波形不失真的情况下，分别测出输出端空载时的输出电压v o 和接入负载