晶体管共射放大电路设计

实验报告

课程名称：电子电路设计实验Ⅰ指导老师：李锡华叶险峰施红军成绩：_________ Array实验名称：晶体管共射放大电路设计实验类型：实验报告同组学生姓名：

一、实验目的和要求（必填）二、实验内容和原理（必填）

三、主要仪器设备（必填）四、操作方法和实验步骤

五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析（必填）

七、讨论、心得

一、实验目的和要求

实验目的：学习单管放大电路的设计方法，掌握晶体管放大电路静态工作点的设置、测量与调整方法，了解放大器的非线性失真，掌握放大器电压增益、输入电阻、输出电阻、幅频响应等基本性能指标的测量方法，理解负反馈对放大电路性能的影响。

实验要求：设计一阻容耦合单极放大电路

已知条件：Vcc=+10V，RL=5.1KΩ，Vi=10mV，Rs=600Ω

性能指标要求：fL<30Hz，对频率为1kHz的正弦信号|Av|>15V/V，Ri>7.5KΩ

二、实验内容和原理

详见设计报告。

三、仿真结果与分析

1.输入电路图

晶体管共射放大测试电路如图1所示。在Orcad软件中输入该电路图，设置合适的分析方法

及参数，用PSpice软件仿真分析晶体管的静态工作点。

图1

2.直流扫描分析

（1）参数设置：扫描变量为电压源，扫描变量为Vcc，扫描类型为线性扫描，初始值为0V，终值为12V，增量为0.1V。

（2）分析结果查看：图2为IC(Q1)与V(Q1:c)－V(Q1:e)的波形曲线。可知当Vcc=10V时，I CQ=0.863mA，V CEQ=4.45V。

图2

3.交流扫描分析

（1）参数设置：交流扫描，扫描对象为频率，从1Hz扫描到100MHz，每十倍频间隔计算50个点。

（2）分析结果查看：图3为中频段电压放大倍数幅值为15.268，图4可得相位差为179.872，即输入与输出同相，所以中频段电压放大倍数为15.268。

图3

图4

图5显示电压放大倍数的对数幅频特性曲线，1kHz对应的电压放大倍数幅值为24.090dB，将光标移动至17.032dB，读出上下限截止频率为12Hz、69MHz。

图5

4.瞬态分析

（1）参数设置：当R L=5.1KΩ时，分析输入、输出电压波形。

（2）分析结果查看：由图6可知Vout=324mV，Vin=20mV，Vout/Vin=16.2，大于标准放大幅值15.268。

图6

（3）将正弦输入信号设置为200mV，查看输出电压波形，由图7可知输出电压先出现截止失真。

图7

四．实验结果与分析

1.静态工作点的测量与调整

（1）安装、调试电路，不加输入信号。

（2）通过电阻Rc及其两端的压降V RC间接测量I C。

（3）测量放大电路的静态工作点。

（4）测量结果如下：V RC=3.12V，I C=3.12V/3.6kΩ=0.86mA，V C=6.8V，V E=2.42V，V B=3.03V。

2.电压增益测量

不接负载电阻：

（1）保持静态点不变，调节信号源，使输出1kHz正弦波，加至放大电路输入端，使输入电压Vi幅值大约为20mV。输入、输出波形用双踪显示观察。当输出波形无失真时，分别读出Vi、V o的峰峰值，记录数据。计算电压增益Avo。

（2）逐步增大输入信号幅度，同时用示波器观察输出波形，测出最大不失真输出电压峰峰值，记录数据。

（3）测量结果如下：Vi=47.2mV，Vo=1.2V，Avo=25.42，最大不失真输出电压峰峰值为5.72V。

接入负载电阻：

（4）接入负载R L，重做步骤（1），记录数据。计算电压增益Av，分析负载对电压增益的影响。

（5）测量结果如下：Vi’=46mV，Vo’=0.696V，Av’=15.13，最大不失真电压峰峰值为1.81V。放大电路带负载R L后，在输入信号Vi不变的情况下，输出电压V o的幅值变小，即电压放大倍数数值变小，最大不失真输出电压也产生变化。

（6）再次增大输入信号幅度，使输出波形出现失真，记下此时输出波形草图。图8即为波形草图，可知为截止失真。

图8

3.输入、输出电阻测量

输入电阻测量：

（1）在信号源与被测放大器之间串入10kΩ的已知电阻R，在放大器波形不失真的情况下，

×R。

测出Vs与Vi，放大器的输入电阻即为Ri=Vi

Vs−Vi

（2）测量结果如下：Vs=118mV，Vi=58mV，根据公式可得Ri=9.67kΩ。

输出电阻测量：

（1）输出波形不失真情况下，分别测出输出端空载时的输出电压V o和接入负载R L后的输

−1）×R L。

出电压V o’，放大器的输出电阻为Ro=（Vo

Vo′

（2）测量结果如下：Vo=1.2V，Vo’=0.696V，根据公式可得Ro=3.69kΩ。

4.上限截止频率fH、下限截止频率fL的测量

（1）输入1kHz正弦信号，改变输入信号幅度，使输出电压峰峰值为1VOP-Pmax左右。测出此时输出电压峰峰值VOP-P为0.732V。

（2）保持放大器输入电压Vi幅度不变，改变信号源输出频率（增加或缩小），当输出电压值达到0.707VOP-P值时，停止信号源频率的改变，此时信号源所对应的输出频率即为fH或FL。（3）测量结果如下：fH=400kHz，fL=9Hz。

五、讨论与心得

根据最终测量的结果，fL=9Hz<30Hz，|Av|=15.13V/V>15V/V，Ri=9.67kΩ>7.5kΩ，均满足性能指标要求。

本次实验共经历了一个冬学期的漫长过程，在此期间真的学到了许多东西，从一开始的设计报告各项元器件数值的确定，将学到的理论知识转化为实际的原件，EDA软件的学习与掌握，再到中期的焊电路板，各种测量仪器的掌握，数据的分析与总结，再到最后实验报告的完成以及验收测试等。

经过一个短学期的学习，虽然还是有很多东西不清楚，但自己的确在实验的过程中学到了许多方法与知识，在后续的课程中一定会好好努力。最后再次感谢老师们的耐心指导。