實验二单级放大电路.doc

EDA（一）模拟部分 电子线路仿真实验报告 实验名称： 单级放大电路 姓 名： 童磊 学 号： 班 级： 电信（2） 时 间： 2014.11.20 南京理工大学紫金学院电光系 实验目的 1.熟悉共发射极、共集电极放大电路的结构。 2.熟悉共发射极、共集电极放大电路静态工作点的估算方法及仿真分析方法。 3.熟悉共发射极、共集电极放大电路Au、输入电阻、输出电阻的估算方法及仿真分析方法。 4.理解共发射极、共集电极放大电路静态工作点对电路交流特性的影响。 5.了解单级放大电路频率特性的分析方法。 6.掌握各类单级放大电路的特点及应用。 7.了解电路产生失真的原因及解决方法。 二、实验原理 1．电路参数变化对静态工作点的影响 放大器的基本任务是不失真地放大信号，实现输入变化量对输出变化量的控制作用，要使放大器正常工作，除要保证放大电路正常工作的电压外，还要有合适的静态工作点。放大器的静态工作点是指放大器输入端短路时，流过三极管的直流电流IBQ、ICQ及管子C、E极之间的直流电压UCEQ和B、E极的直流电压UBE中的射极电阻RE、是用来稳定放大器的静态工作点。其工作原理如下。 利用RB1和RB2的分压作用固定基极电压UB。 由图可知，当RB1、RB2选择适当，满足I4远大于IB时，则有 式中，RB1、RB2和VCC都是固定不随温度变化的，所以基极电位基本上为一定值。 ② 通过IE的负反馈作用，限制IC的改变，使工作点保持稳定。具体稳定过程如下： 2．静态工作点的理论计算 电路的静态工作点可由以下几个关系式确定 ? 由以上式子可知，当管子确定后，改变VCC、RB1、RB2、RC（或RE）中任一参数值，都会导致静态工作点的变化。当电路参数确定后，静态工作点主要通过RW调整。工作点偏高，输出信号波形易产生饱和失真；工作点偏低，输出波形易产生截止失真。但当输入信号过大时，管子将工作在非线性区，输出波形会产生双向失真。当输出波形不很大时，静态工作点的设置应偏低，以减小电路的静态损耗。 3．静态工作点的测量与调整 调整放大电路的静态工作点一般有两种方法。 （1）将放大电路的输入端短路（即ui=0），让其工作在直流状态，用直流电压表测量三极管C、E间的电压，调整电位器RW使UCE稍小于电源电压的1/2（本实验为UCE为4V即可），这表明放大电路的静态工作点基本上已设置在放大区，然后再测量B极对地的电位并记录，根据测量值计算静态工作点值，以确保三极管工作在导通状态。 （2）放大电路接通直流电源，并在输入端再加上正弦信号（幅度约为10mV，频率约为1kHz），使其工作在交直流状态，用示波器监视输出电压波形，调整基极电阻RW，使输出信号波形不失真，并在输入信号增大时，输出波形同时出现截止失真和饱和失真。这表明电路的静态工作点处于放大区的最佳位置。撤去输入正弦信号（即令ui=0），使电路工作在直流状态，用直流电压表测量三极管三个极对地的电压UB、UE、UC，即可计算出放大器的直流工作点ICQ、UCEQ、UBEQ的大小。 4．电压放大倍数的测量与计算 放大电路的动态性能参数重要的有电压放大倍数、输入电阻和输出电阻，另外，对不同频率信号的响应能力也是放大电路重要的一项性能指标。 电压放大倍数是指放大电路输出端的信号电压（变化电压）与输入端的信号电压之比，即： . 电路中 其中，rbb一般取300Ω。 当放大电路的静态工作点设置合理后，在电路的输入端加入正弦信号，用示波器观察放大电路的输出波形，并调节输入信号幅度，使输出波形基本不失真。用交流毫伏表或示波器分别测量放大电路的输入、输出电压，按定义式计算即可得电路的电压放大倍数。 三．实验内容 2N3020的输出特性曲线： 图1.分压偏置共发射极放大电路 静态工作点： 表1 VC/V VE/V UCE/V IB/μA IC/mA β 估算值 4.128 1.626 2.502 51.84 1.57 30.37 测量值 3.452 1.753 1.698 44.38 1.71 38.52 估算： Au=uo/ui=-(β*Rc//RL)/rbe rbe=rbb’+(1+β)26mv/Ie Ri=(RW+RB1)//RB2//rbe Ro=Rc 表2 Au Ri/kΩ Ro/kΩ 估算值 151.4 0.471 5 测量值 ui=2mV 131.5 0.492 4.558 ui=5