东南大学模电实验五-晶体管放大器的频率响应.docx

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1、实验五晶体管放大器的频率响应实验目的：1.熟悉仿真软件Multisim的使用，掌握基于软件的电路设计和仿真分析方法；2.熟悉PocketLab硬件实验平台，掌握波特图功能的使用方法；3.通过软件仿真和硬件实验验证，掌握晶体三极管放大器的上下限频率及通频带概念；实验预习：设置如图5-1电路，改变CC1，CC2和CE1三个电容，并在输出端接负载电容C1，获得如图5-1所示电路。1．根据实验二中的直流工作点，计算该单级放大器的中频电压增益Av=-38.59。2．复习放大器上下限频率概念和计算方法。图5-1电路中，电容CC2和CE1足够大，可视为短路电容。

2、具有高通特性的电容CC1和输入电阻Ri决定了电路的fL；低通特性的电容C1和输出电阻决定了电路的fH。请分别计算电路的fL、fH和通频带BW，填入表格5-1。图5-1.晶体三极管放大器频响电路解：由实验二可知，β=120，VBEon=0.7V（1）忽略沟道长度调制效应，即rce不计忽略基极电流,故VB=5×2020+50≈1.34V,RB=(50×20)/(50+20)≈14.29kΩ由直流分析，IEQ=VB-VBEon/(RE1+RE2)≈0.140mAIBQ=IEQ/(1+β)≈1.16uAICQ=βIBQ≈0.139mA由交流分析，rb’e=

3、βVT/ICQ≈22.44kΩ由ib=Virb’e+1+βRE1，ic=βib故Av=vovi≈38.59因此，20lgAv=31.73dB（2）Ri=RB//[rbe+1+βRE1]≈10.94kΩwL=1Ri×CC1≈914.08rad/sfL=wL2π≈145.48HzRo=Rc1=15kΩfH=12πRi×C1≈5305.16Hz实验内容：一、NPN管放大器仿真实验1.放大器幅频和相频仿真：根据图5-1所示电路，在Multisim中搭建晶体三极管2N3904单级放大电路，进行电路的幅频和相频特性仿真。信号源设置：加入如图5-2所示的信号源，

4、双击它，在弹出如图5-3窗口中设置AC仿真信号源。设置ACanalysismagnitude=1V;ACanalysisphase=0deg。注意，此处的1V并不表示输入为1V的大信号，仅仅表示输入为1个单位信号。因此，此时的输出电压Vout/1=Vout。因此输出即为增益值。图5-2交流电压源图5-3电压源设置窗口仿真设置：Simulate→Analysis→ACAnalysis…弹出如图5-4所示窗口。在Frequencyparameters中设置AC扫频的开始频率FSTART，终止频率FSTOP，扫频种类：Decade（十倍频），Number

5、ofPointsperdecase：10，表示每10倍频中扫多少个频率点；Verticalscale：纵坐标的刻度：Decibel（dB值）。在OutputTab中从左侧栏选择需要观测幅频和相频特性的点，点击Add，加入到右侧栏后，点击Simulate，开始进行AC仿真。结果查看：在弹出的波形窗口中，如图5-5所示，使用Cursor，可以清楚地看到中频增益和上下限频率。将仿真结果填入表格5-1中。注1：相位图中当出现相移超过-180度时，会自动翻转至+180度继续下降。计算值仿真值实测值放大器增益AV（dB）-31.73-31.65-28.70下限

6、频率fL（Hz）145.48156.7980154.45上限频率fH（Hz）5305.165452.05243.565159.68注2：所有展示波形仅为参考，以实际仿真波形为准。图5-4AC仿真设置窗口图5-5幅频和相频曲线表5-1：晶体三极管放大器频率特性通频带BW（Hz）5159.685295.2025089.112.放大器瞬态仿真：采用实验三中的瞬态仿真方法，分别输入三个不同频率的相同幅度正弦波信号，观察瞬态波形输出，并从示波器上显示的波形峰峰值换算出不同频率时的增益值，填入表格5-2。并注意输入输出波形中相位之间的关系。将增益和相位关系与A

7、C仿真结果相对比，理解放大器的频率响应。三种频率的具体要求是：低频区fH。表5-2：不同频率输入信号时放大器增益值电压增益Av低频区f=50Hz中频区f=4kHz高频区f=10kHz:仿真值10.1631.9218.60测试值10.7326.8215.46低频区f=50Hz:中频区f=4kHz:高频区f=10kHz:分析：在误差允许范围内，可以认为仿真值和测试值一致。二、NPN管放大器频响硬件实验本实验采用PocketLab实验平台提供的直流+5V电源、信号发生器、直流电压表、波特图仪和示波器。1．电路连接

8、首先根据图5-1在面包板上搭试电路，并将PocketLab的直流输出端+5V和GND与电路的电源、地节点连接；Pocket