南京理工大学EDA(一)实验报告

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1、EDA设计（一）实验报告34实验一单级放大电路的设计与仿真一.实验要求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。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。调节电路静态工作点(调节电位计)，使电路输出信号不失真，并且幅度最大。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、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

2、响应曲线和fL、fH值。二.实验原理三极管在工作正常放大区时，可以起到放大的作用。但三极管工作在放大区的前提是直流电源为三极管提供合适的静态工作点。如果三极管的静态工作点不合适，则会导致放大出现饱和或截至失真，而不能正常放大。当三极管工作在合适的静态点时，三极管有电压放大的作用。此时表征放大电路的交流参数为输入电阻，输出电阻以及电压放大倍数。由于电路中有电抗元件电容，另外三极管PN结也有等效电容的作用，所以，对于不同频率的交流输入信号，电路的电压放大倍数是不同的。电压放大倍数与频率的关系定义为频率特

3、性。34三.单级放大电路原理图四.实验步骤1.调节电路静态工作点(调节电位计Rw)，用示波器观察电路出现饱和失真、截止失真和使电路输出信号不失真（并且幅度最大）时输出信号波形，并测试对应的静态工作点值。（1）当电位计Rw为0%时（即滑动变阻器取0欧姆时）电路出现饱和失真；饱和失真波形为下图：34由波形图可以看出波形的下部明显被削平，波形处于失真状态，因此可得到饱和失真有削底现象。此时，电路饱和失真时的静态工作点值为：即管压降=0.1V，=0.659V，基极电流=0.13mA，集电极电流=3mA。根据

4、以上数据可分析得<34是满足三极管饱和失真条件的，所以此时电路是处于饱和失真的。（2）当电位计Rw为60%时(即滑动变阻器调为120千欧姆),电路出现截止失真，波形如下图:根据波形图可看出波形的上半部分被削平了，与下面波形不对称。所以得到截止失真有削顶现象。此时，电路截至失真时的静态工作点值为：34即管压降=11V，=0.61V，基极电流=1.7474uA，集电极电流=0.39mA。而此时<，所以Ubc<0，说明截止区内集电结反偏，发射结反偏或正偏电压非常小，此时满足截止失真条件，所以电路此时处于截

5、止失真。（3）当电位计Rw为10%时（即滑动变阻器调至20千欧姆），电路输出信号不失真，并且幅度最大，波形如下图：34此时，电路不失真时的静态工作点值为：即管压降=6V，=0.64V，基极电流=7.0817uA，集电极电流=1.5326mA。因为实验电路中的Vcc=12V,为Vcc的一半，这符合静态工作点的最大不失真要求。从中还可以求得三极管的放大倍数b=/=216.4342．测试三极管输入、输出特性曲线和，和（1）三极管的输入特性曲线测试电路图如下：利用直流扫描分析（DCsweep）作出输入特性曲

6、线如下：由不失真时的静态工作点可知，将V1，V2调至Vbe=0.62019V时,从曲线及所得数据，可得=dx/dy=2.4631mV/410.3374nA=6.02kΩ34（2）三极管的输出特性曲线：测试电路如下：利用直流扫描分析（DCsweep）作出输出特性曲线如下：由不失真时的静态工作点可知，将V1，V2调至Vce=6时,从曲线及所得数据，可得=dx/dy=32.7225mV/538.6126nA=70.63KΩ，显然rce的值是非常大的，所以在理论计算时经常考虑其为开路。34（3）三极管的参数

7、测试电路仍旧用测试输出特性的电路。利用直流扫描分析（DCsweep）作出随变化的输出特性曲线如下：由最大不失真的静态工作点可知，IbQ=8.17uA,且UceQ=6V。所以，在输出特性曲线上把标线1移到Uce=6V附近，其与ib=8uA的输出特性曲线的交点即为静态工作点Q点。选取Q点上下方的两个点，通过b=dic/dib来计算b。b=(1.7141-1.2826)mA/2uA=215.75而b理论值为216.4,误差为

8、215.75-216.4

9、/216.4=0.41%3.测量输入电阻，输出电阻和电

10、压增益（1）电路的输入电阻电路图如下：34由交流电压电流表可得：Ri=7.07mV/2.761uA=2.85kΩ而输入电阻理论值为Rb'//rbe=7.5kΩ//6.02kΩ=3.1kΩ,误差为

11、3.1-2.85

12、/3.1=8.09%（1）电路的输出电阻电路图如下：由交流电压电流表可得：Ro=2mV/861nA=2.32kΩ而输出电阻理论值为//=2.31kΩ,误差为0.2%.（3）电路的电压增益实验电路图：34由交流电压表可得：电压增益Au=0.720V/7.071