东南大学信息学院-模电实验三.docx

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1、东南大学信息学院-模电实验三--------------------------------------------------------------------------作者:_____________--------------------------------------------------------------------------日期:_____________实验三晶体放大器分析与设计实验目的：1、熟悉仿真软件Multisim的使用，掌握基于Multisim的瞬态仿真方法；2、熟悉POCKETLAB硬件实验

2、平台，掌握基本功能的使用方法；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分析和设计方法；4、通过软件仿真和硬件实验验证，掌握场效应管放大器的分析和设计方法。实验预习：在图3-1所示电路中，双极型晶体管2N3904的β≈120，VBE(on)=0.7V。根据实验二中的直流工作点，计算该单级放大器的电压增益AV,填入表3-1（CC1，CC2和CE1均可视为短路电容）图3-1.晶体三极管静态工作点分析电路解：根据实验二的直流工作点分析：ICQ0.41mA;忽略r,和rce的作用，在小信号等效电路中，满足bbRiR1//R2//

3、[rbbrbe(1)RE1]9.4k,，设Ri，，(1)RE131.81k为R2两端向三极管看进去的等效电阻，Rir，beAiioRC1R1//R20.17iiR8RC1R1//R2Ri,AVAiR818.09Ri实验内容：一、晶体三极管放大器仿真实验1、根据图3-1所示电路，在Multisim中搭建晶体三极管2N3904单级放大电路。加入峰峰值=50mV，频率=10kHz的正弦波。仿真设置：Simulate--Run。结果查看：采用Agilent示波器XSC1，查看输入、输出两路波形。双击该器件，出现示波器界面。调整2个通道的显示

4、方式，将它们的波形显示出来，并采用测量工具，测试输入、输出波形的峰峰值，计算得到电压增益AV，填入表格3-1。解：输入波形峰峰值：50mV输出波形峰峰值：886.33mVVo886.33mV因此可得：AV17.73Vi50mV计算值表3-1：晶体三极管放大器增益仿真值实测值放大器增益AV-18.09-17.73-17.222、变输入信号幅度峰峰值，取Vinpp=100mV，Vinpp=200mV，Vinpp=300mV，重新进行瞬态仿真和频谱分析，截取各输入条件下的输入输出波形图和频谱分析图，填入表表

5、3-2：不同输入情况下的输入输出波形图3-2。瞬态波形图频谱分析Vinpp=50mV瞬态波形图频谱分析Vinpp=100mV瞬态波形图频谱分析Vinpp=200mV瞬态波形图频谱分析Vinpp=300mV思考题：请说明不同输入情况下的输出波形有何差异，并尝试解释其原因。答：1、差异：①在输入正弦波频率不变的情况下，输出波形峰峰值随输入波形峰峰值的增大而增大，但是增幅逐渐减小。②峰峰值50mV--300mV逐渐增大，放大器的电压增益AV呈现先增大后减小的趋势，甚至当输入波形的峰峰值增大到一定程度时，输出波形出现失真。2、原因：放大器

6、的电压传输特性是非线性的，只在小信号变化的范围内近似为线性，当输入信号幅度逐渐增大时，电压达到非线性区域，就会出现信号的失真。3、取输入信号为Vinpp=100mV，在信号源上串联一个电阻表征信号源内阻，如图3-2所示。取该电阻为50Ω、1kΩ和10kΩ重新进行仿真，截取不同电阻情况下的输入输出波形图，并估算源电压增益AVS，填入表3-3。图3-2.信号源内阻表3-3：不同信号源内阻的输入输出波形图电压增益AV-17.59电压增益AV-17.64电压增益AV-17.73源电压增益AVS-17.50源电压增益AVS-15.94源电压增

7、益AVS-8.59R=50ΩR=1kΩR=10kΩ思考题：请说明不同源电阻情况下的电压增益的差异，并据此估算出晶体管放大器的内阻。答：①当源电阻增大时，电压增益增大，但是电压源增益减小。②由【实验预习】中的仿真值可知，AV17.73，因此，可估算出晶体管放大器的内阻为10kΩ。4、改变旁路电容CE1，将其接在节点2和地之间，重新仿真图3-1，观察到什么现象？为什么？改变输入信号幅度，重新获得不失真波形，并测得此时的电压增益，与原电压增益比较，得到何种结果？请解释原因，并将两种增益值填入表3-4。（1）将旁路电容接在节点2和地之

8、间，现象（即输入输出波形）如图3-3所示。图3-3.改变旁路电容，将其接在节点2和地之间，输入输出波形图（2）改变输入信号峰峰值为40mV，重新获得不失真波形，如图3-4所示。图3-4.改变输入信号幅度，重新获得不失真波形表3-4：C