高频电路(仿真)实验讲义

高频电路（仿真）实验讲义

光电学院

电子科学与技术系

2011年2月

实验一、共射级单级交流放大器性能分析

一、实验目的

1、学习单级共射电压放大器静态工作点的设置与调试方法。

2、学习放大器的放大倍数（A u）、输入电阻（R i）、输出电阻（R o）的测试方法。

3、观察基本放大电路参数对放大器的静态工作点、电压放大倍数及输出波形的影响。

4、熟悉函数信号发生器、示波器、数字万用表和直流稳压电源等常用仪器的使用方法。

二、实验原理

如图所示的电路是一个分压式单级放大电路。该电路设计时需保证U B>5～10U BE，

I1≈I2>5～10I B，则该电路能够稳定静态工作点，即当温度变化时或三级管的参数变化时，电路的静态工作点不会发生变化。

U B=V CC I C I E

由上式可知，静态工作时，U B是由R1和R2共同决定的，而U BE一般是恒定的，在到之间，所以I C、I E只和有关。

当温度变化时或管子的参数改变时（深究来看，三极管的特性并非是完全线性的，在很多的情况下，必须计入考虑），例如，管子的受到激发而I C欲要变大时，由于R E的反馈作用，使得U BE节压降减小，从而I B减小，I C减小，电路自动回到原来的静态工作点附近。所以该电路不仅有较好的温度稳定性，还可以适应一定非线性的三极管，前提是只要电路设计的得当。

调整电阻R1、R2，可以调节静态工作点高低。若工作点过高，使三极管进入饱和区，则会引起饱和失真；反之，三极管进入截止区，引起截止失真。

图1-1 分压式单级放大电路

如图1-1，C1、C2为耦合电容，将使电路只将交流信号传输到负载端，而略去不必要的直流信号。发射极旁路电容C E一般选用较大的电容，以保证对于交流信号完全是短路的，即相当于交流接地。也是防止交流反馈对电路的放大性能造成影响。电路的放大倍数

A U=，输入电阻R i=R1∥R2∥r be，输出电阻R O=R L’，空载时R O=R C。

当发射极电容断开时，在发射极电容上产生交流负反馈，电压的放大倍数为A U=，输入电阻R i=R1∥R2∥[]。输出电阻仍近似等于集电极负载电阻。

三、实验内容

（一）如图1-2所示，建立放大电路，进行静态分析。

图1-2 静态工作点的调整与测试

注意，电路必须工作在放大区，即输出波形必须对称（因为输入信号是正弦波）且和原来的信号保持协调。只有设置好静态工作点才可以进行下一步。此步骤就是要选择合适的R1、R2。

（二）动态分析

动态分析时，实验中一直使用的信号。F=1000HZ,Vpp=28mv。如图1-3所示：

图1-3 函数信号发生器

在原来设置好静态工作点的基础上，接入信号。并按照此图进行测量电压放大倍数。（该电路另接入了一电阻R3，以增大输入电阻）如图1-4所示：

图1-4 放大倍数（加大输入电阻）

计算电压的放大倍数：A U=U O/U i

输入输出电阻的测量：

图1-5 输入电阻的测试

图1-6 输出电阻的测试

计算计算i i i i s i s i s s i ()/()U U U R R I U U R U U =

==-- 和 L o

o

o o R U U U R -'= （三）若是静态工作点设置不合适，则会引起失真。如图1-7和图1-8所示。

图1-7饱和失真 图1-8 截止失真 （四）有无发射极电容C E 的影响

图1-9 有无发射极电容的影响

明显看出，在不加发射极电容C E 时，交流电压的放大倍数减小了。可见是交流的负反

馈作用促成了这一结果。显然，在实际的生产实际中，我们不需要这一反馈，因此一般选择并联上发射极输出电容，可以明显增大电压的放大倍数。但同时也增加了电路的硬件成本。 （五）增大输入电阻对电路性能的影响

从示波器中的波形可以看出，输入波形与输出波形的相位相反，频率相同。信号源内阻增大，如图所示：比较可知，增大输入电阻，可以略微地提高电压放大倍数。

四、思考题

1、由实验（一）（二）（三）可知，静态工作点的设置对放大电路有何作用

2、仿真电路中的电路必须要“接地”，这样做有什么好处

3、仿真电路中的很多细节都需要注意，某一细节处理不好就会影响电路的正常工作。试结合实验过程举例说明。

实验二高频LC谐振功率放大器性能研究

一、实验目的

1、进一步熟悉EWB仿真软件的使用方法；

2、测试高频谐振功率放大器的电路参数及性能指标；

3、熟悉高频谐振功率放大器的三种工作状态及调整方法。

二、实验内容及步骤

(一)构造实验电路

利用EWB软件绘制如图2-1所示的高频谐振功率放大器实验电路。

图中，各元件的名称及标称值如表2-1所示。

序号元件名称及标号标称值

1信号源Ui270mV/2MHz

2负载RL10kΩ

3基极直流偏置电压VBB

4集电极直流偏置电压VCC12V

5谐振回路电容C13pF

6基极旁路电容Cb

7集电极旁路电容Cc

8高频变压器T1N=1;LE=1e-05H;LM=;RP=RS=0

9晶体管Q12N2222(3DG6)

表2-1 各元件的名称及标称值

(二)性能测试

1、静态测试

选择“Analysi”→“DC Operating Point”，设置分析类型为直流分析，可得放大器的直流工作点如图2-2所示。

2、动态测试

（1）输入输出电压波形

当接上信号源Ui时，开启仿真器实验电源开关，双击示波器，调整适当的时基及A、B 通道的灵敏度，即可看到如图2-3所示的输入、输出波形。

（2）调整工作状态

1、分别调整负载阻值为5 kΩ、100 kΩ，可观测出输入输出信号波形的差异。

2、分别调整信号源输出信号频率为1MHz、，可观测出谐振回路对不同频率信号的响应情况。

3、分别调整信号源输出信号幅度为100mV、400mV，可观测出高频功率放大器对不同幅值信号的响应情况。