实验一 单级放大电路的设计与仿真

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1、实验一单级放大电路的设计与仿真一、实验目的1、掌握放大电路的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、实验内容和步骤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(峰值10mV)，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.调节电路静态工作点(调节电位计)，使电路输出信号不失真，并且幅度尽可能大。在此状态下测试：1电路静态工作点值；2三极管的输入、输出特性曲线和

2、b、rbe、rce值；3电路的输入电阻、输出电阻和电压增益；4电路的频率响应曲线和fL、fH值。三、实验步骤1.设计分压偏置的单管电压放大电路（电路图入图1所示）37图12．测定饱和失真和截止失真1）饱和失真调节滑动变阻器，当滑动变阻器的值为15kΩ时，示波器中输出电压的波形底部被削平，出现了饱和失真。如图2所示37图2对电路进行直流分析，得到如下静态工作点的值：Ib=2.28mA,Ic=11uA,Vce=0.63V372)截止失真由于输入的信号过小，因此很难观察到截止失真的现象，因此将小信号的峰值调至50mV，调节滑动变阻器，当滑动变阻器的值为50kΩ时，示波器中

3、输出电压的波形顶部被削平，出现截止失真。如图3所示。图3对电路进行直流分析，得到如下静态工作点的值：37Ib=5.27uA,Ic=1.14uA.Vce=6.28V3)观察不失真并测定参数调节滑动变阻器，当滑动变阻器的值为30kΩ时，波形基本对称且幅度最大，如图5所示图5再通过对电路图进行直流分析，得到如下静态工作点的值：37Ib=7.64uA,Ic=1.62mA.Vce=3.88V4.测试三极管的输入、输出特性曲线和b、rbe、rce值1)当电路不失真时，可根据Ib与Ic的值测得b=Ic/Ib=2122)三极管的输入特性曲线：图6为测试三极管输入的实验图，使用直流扫

4、描，可得输入特性曲线如图7所示：图637图7静态时Ib=7.64uA,在图7中找到静态工作点Q,在Q点附近取两个点，斜率的倒数即为rbe,rbe=dx/dy=5.25KΩ3）三极管的输出特性曲线：图8为测试三极管输出的实验图，使用直流扫描，可得输出特性曲线如图9所示：图837图9Ib=7.64uA通过静态时的Ic找到Q点，在Q点附近取两个点，斜率的倒数即为rce=dx/dy=68k4.测量电路的输入电阻、输出电阻和电压增益1)测量输入电阻输入电阻的测试电路如图10所示。将万用表XMM2设置为交流电流表，万用表XMM1设置为交流电压表。从这两个表中读出电流和电压的值，

5、如图11所示。Ri=Vi/Ii=3.8kΩ37图10测量输入电阻电路图图11电流表与电压表读数2)测量输出电阻输出电阻的测试电路如图12所示。将万用表XMM2设置为交流电流表，万用表XMM1设置为交流电压表。从这两个表中读出电流和电压的值，如图13所示。Ro=Vo/Io=2.9kΩ37图12测量输出电阻电路图图13电流表与电压表读数3）测量电压增益测量电压增益的电路图如图14所示，XMM1测量输入电压，XMM2测量输出电压，示数如图15所示。Av=Vo/Vi=78.5637图14测电压增益实验图图151.电路的频率响应曲线和fL、fH值对电路进行交流分析，得到频率响

6、应曲线如图16所示，由最大分贝减3分贝得到fl和fh的值，fl=78.43HZ,fh=23.02MHZ：37图165误差分析三极管的b真=220，实际测得的b=212，误差E=

7、b真-b

8、/b真=3.6%Ri=R1//(R2+R5)//rbe=3.77k,实验测得Ri=3.8k,误差E=

9、Ri真-Ri

10、/Ri真=0.88%Ro=R3=3k,实验测得Ro=2.9kE=

11、Ro真-Ro

12、/Ro真=3.3%

13、Av

14、=b*Rl//R3/rbe=79.15,实验测得Av=78.56,误差E=0.75%存在误差，一方面是选不失真的静态工作点时，存在一定的偏差，在输入输出曲线中，选

15、两点求斜率也会导致有误差，但是所有误差在可接受范围之内。四、实验小结当三极管工作在放大区时具有电流放大作用，只有给放大电路中的三级管提供合适的静态工作点才能保证三极管工作在放大区，如果静态工作点不适合，输出波形则会产生非线性失真。实验中，采用峰值为10mV的信号源，由于输入的信号过小，因此很难观察到截止失真的现象，找到原因后，我测截止失真时将信号源的峰值调到了50mV，出现了截止失真。所以可以看出，放大器的信号源对截止失真的观察有影响。37当静态工作点设置在合适的位置时，即保证三极管在交流信号的整个周期均工作在放大区时，三极管有电流放大特性，通过适当的外接电路，