测量放大电路的设计
测量放大电路的设计
作者：
【摘要】：测量放大器能够将微弱的电信号进行放大，在生活中应用也十分广泛，如在自动控制领域，往往需要用电压信号进行控制，也就必然离不开电压测量放大器，由于测量放大器应用十分广泛，因而现在已经有集成的测量放大器供使用了。本次设计就是围绕测量放大器展开的，测量放大器主要是通过运用集成运放将所测量的信号进行不失真的放大，并且不对所测量的电路产生影响，这就是需要放大器有高的输入电阻和较高的共模抑制比。
【关键字】：放大电路二阶高通有源滤波器二级低通有源滤波器
一、设计技术与要求：
如图所示，测量放大器由基本测量放大器、二阶高通有源滤波器、二阶
低通有源滤波器三部分组成。
1、性能技术指标：
（1）输入阻抗Ri>1m?
（2）电压放大倍数Au≥1000（即输入信号Ui-p=1mv时，输出信号Uop-p>1v
（3）频带宽度B=10?10KHZ
（4）共模抑制比Kcmr>80dB
二：基本测量放大电路
如下图：放大器电路有两个同相放大器和一个基本差动放大电路组合而成；该电路具有输入阻抗高、电压增益容易调节，输出不包含共模信号等优点。若不接R时，该电路由于引入了串联负反馈，所以其差模输入电阻Rid和共模输入电阻Ric都很大；当接入电阻R后，由于R很小，则R与Rid(或Ric)并联后，该电路的差模输入电阻Rid≈2R，共模输入电阻Ric≈R/2。其中RL是负载电阻。
基本放大电路有（前置放大电路组成）下：
图（1）
1其中放大倍数：
Aud1==1+2R2/R1=81 Aud1’==1+2R2/R1=31
2其中放大倍为：
Aud2==Rf/R3=20
由上可知在前置放大电路中，总的放大倍数为：
Aud==Aud1·Aud2=81·20=1620
Aud==Aud1’·Aud2=31·20=620
由以上电路图（2）可观察到，Ri1是一个高输入阻抗的模块的组合放大电路，即输入电阻
Ri1=∞Ω>1MΩ
但由于引入了电阻R，因此，其引入的R达到要求的指标，两个R串联电阻之和2R满足：
R>0.5MΩ
为了有更好显示效果，取标称值R=1.2MΩ。
同时，共模抑制比K
CMR ，由于放大电路由两级放大电路组成，K
CM R1
表示第
一级放大电路的共模抑制比， K
CMR2
表示第二级放大电路的共模抑制比，即该型运放的共模抑制比，则
K
CMR = K
CM R1
·K
CMR2
其中，K
CM R1=Aud1/Auc1，K
CMR2
= Aud2/Auc2。
又Aud1≥1，K
CM R1
≥1，因此有;
Aud1≈1+2R2/R1=81，Aud1==1+2R2/R1=31， Auc1≈1
则有K
CM R1=Aud1/Auc1≈Aud1≈81，K
CM R1
=Aud1/Auc1≈Aud1≈31，
即有
K
CMR Aud1·K
CMR2
由指标要求，K
CMR >80dB，即K
CMR2
≥80dB，即我们采用的运算放大器的
共模抑制比满足以下条件：
K
CMR
≥80dB
三．总的电路图
在做本实验中我们采用了TL084ACD芯片作为放大器，其各种参数如下：四．TL084ACD特点：
1.短路保护输出
2.输入失调电压：典型值=3mV 最大值=6mV（25°）
3.电源电流：典型值=1.4mA 最大值=2.5m A（25°）
4.输入失调电流：典型值=5pA 最大值=100p A（25°）
5.电源电压抑制比：典型值=86dB 最小值=80dB（25°）
6.输入偏置电流：<20pA
7.输入失调电压漂移：10uV/C
8.每一个封装四个放大器
9.高压摆率： 16V/μs（典型值）
10.大信号电压增益：典型值=200mV 最小值=50mV（25°）
11.工作温度范围：Ta=0°~+70°
12.功率最大耗散：680mW
13.运放特点：内部频率补偿运算
14.供电最大电压Vcc、Vee：+18V
15.输入差动电压范围：+32V
16.针脚数：14
17.输入共模电压范围Vicr：-12、+15、+11V
18.封装：DIP-14
19.保存温度范围Tstg：-65~+150
20.工作环境温度范围Ta：-25~+85或0~+70
五、注意事项及心得
◆电路的选择非常关键，还有各种集成放大器电路有各自的专用放大电路，集成放大器与其专用电路对应应用，否则会出现错误，影响实验的进行。
◆带通的选择要合理,本实验用了一个高通和一个低通组合而成,如果直接用带通电路,由于带通电路的带宽过窄,带宽增益过大,很难实现长宽带均等放大。
▲通过本次课程设计，我了解了放大器的各种应用和性质，它不仅有放大作用，还有源滤波等应用。
▲通过本仿真实验，更加地了解Protel 99 SE软件的各种功能及应用。
▲我经过做了本次课程设计花了两周的时间，感觉到以前学的理论和现实有很大的距离，只有通过自己慢慢学习，慢慢琢磨采用减少理论知识与现实的距离。
▲通过课程设计也得到了很大的感触，合作是成功一半阶梯，别人的一小点小观点和小提示，将是你扭转即将面临失败的局面。
电子技术实验报告—实验单级放大电路
电子技术实验报告 实验名称：单级放大电路系别： 班号： 实验者姓名： 学号： 实验日期： 实验报告完成日期：
目录 一、实验目的 (3) 二、实验仪器 (3) 三、实验原理 (3) （一）单级低频放大器的模型和性能 (3) （二）放大器参数及其测量方法 (5) 四、实验内容 (7) 1、搭接实验电路 (7) 2、静态工作点的测量和调试 (8) 3、基本放大器的电压放大倍数、输入电阻、输出电阻的测量 (9) 4、放大器上限、下限频率的测量 (10) 5、电流串联负反馈放大器参数测量 (11) 五、思考题 (11) 六、实验总结 (11)
一、实验目的 1.学会在面包板上搭接电路的方法； 2.学习放大电路的调试方法； 3.掌握放大电路的静态工作点、电压放大倍数、输出电阻和通频带测量方法； 4.研究负反馈对放大器性能的影响；了解射级输出器的基本性能； 5.了解静态工作点对输出波形的影响和负载对放大电路倍数的影响。 二、实验仪器 1.示波器1台 2.函数信号发生器1台 3. 直流稳压电源1台 4.数字万用表1台 5.多功能电路实验箱1台 6.交流毫伏表1台 三、实验原理 （一）单级低频放大器的模型和性能 1. 单级低频放大器的模型 单级低频放大器能将频率从几十Hz~几百kHz的低频信号进行不失真地放
大，是放大器中最基本的放大器，单级低频放大器根据性能不同科分为基本放大器和负反馈放大器。 从放大器的输出端取出信号电压（或电流）经过反馈网络得到反馈信号电压（或电流）送回放大器的输入端称为反馈。若反馈信号的极性与原输入信号的极性相反，则为负反馈。 根据输出端的取样信号（电压或电流）与送回输入端的连接方式（串联或并联）的不同，一般可分为四种反馈类型——电压串联反馈、电流串联反馈、电压并联反馈和电流并联反馈。负反馈是改变房卡器及其他电子系统特性的一种重要手段。负反馈使放大器的净输入信号减小，因此放大器的增益下降；同时改善了放大器的其他性能：提高了增益稳定性，展宽了通频带，减小了非线性失真，以及改变了放大器的输入阻抗和输出阻抗。负反馈对输入阻抗和输出阻抗的影响跟反馈类型有关。由于串联负反馈实在基本放大器的输入回路中串接了一个反馈电压，因而提高了输入阻抗，而并联负反馈是在输入回路上并联了一个反馈电流，从而降低了输入阻抗。凡是电压负反馈都有保持输出电压稳定的趋势，与此恒压相关的是输出阻抗减小；凡是电流负反馈都有保持输出电流稳定的趋势，与此恒流相关的是输出阻抗增大。 2.单级电流串联负反馈放大器与基本放大器的性能比较 电路图2是分压式偏置的共射级基本放大电路，它未引入交流负反馈。 电路图3是在图2的基础上，去掉射极旁路电容C e，这样就引入了电流串联负反馈。
PNP型单级共射放大电路
PNP 型单级共射放大电路 一、 实验目的 1、 设计一个PNP 型共射放大器，使其放大倍数为80，工作电流为80mA 。 二、 实验仪器 1、 示波器 2、信号发生器 3、数字万用表 4、交流毫伏表 5、直流稳压源 三、 实验原理 1、PNP 型单级共射放大器电路图如下： 2、 静态工作点的理论计算： 静态工作点可由以下几个关系式确定： 4 34 B C C R U V R R = + 5 B BE C E U U I I R -≈= 由以上式子可知，当管子确定后，改变CC V 、3R 、4R 中任意参数值，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P R 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、电压放大倍数的测量与计算 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：o u i u A u = 电路中有12 (//) u be R R A r β =-、 26 '(1) be bb EQ mV r r I β =++ 其中，' bb r一般取300Ω。 当放大电路静态工作点设置合理后，在其输入端加适当的正弦信号，同时用示波器观察放大电路的输出波形，在输出波形不失真的条件下，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，再按定义式计算即可。 四、实验内容及结果 1、按图连接电源，确认电路无误后接通电源。 2、在放大器的输入端加入频率f=1KHz，幅值约为10mV的正弦信号，用示波器观察，同时，用示波器的另一端监视放大器的输出电压Uo的波形。调整Rp的阻值，使静态工作点处于合适位置，此时，输出波形最大而不失真。 3、测量电路工作电流Ic并与理论计算值比较
模电仿真实验 共射极单管放大器
仿真实验报告册 仿真实验课程名称：模拟电子技术实验仿真仿真实验项目名称：共射极单管放大器 仿真类型（填■）：（基础■、综合□、设计□） 院系：专业班级： 姓名：学号： 指导老师：完成时间： 成绩：
一、实验目的 （1）掌握放大器静态工作点的调试方法，熟悉静态工作点对放大器性能的影响。 （2）掌握放大器电压放大倍数、输入电阻、输出电阻及最大不失真输出电压的测试方法。 （3）熟悉低频电子线路实验设备，进一步掌握常用电子仪器的使用方法。 二、实验设备及材料 函数信号发生器、双踪示波器、交流毫伏表、万用表、直流稳压电源、实验电路板。 三、实验原理 电阻分压式共射极单管放大器电路如图所示。它的偏置电路采用（R W +R 1）和R 2组成的分压电路，发射极接有电阻R 4（R E ），稳定放大器的静态工作点。在放大器的输入端加入输入微小的正弦信号U i ，经过放大在输出端即有与U i 相位相反，幅值被放大了的输出信号U o ，从而实现了电压放大。 在图电路中，当流过偏置电阻R 1和R 2的电流远大于晶体管T 的基极电流I B 时（一般5~10倍），则它的静态工作点可用下式进行估算（其中U CC 为电源电压）： CC 21W 2 BQ ≈ U R R R R U ++ （3-2-1） C 4 BE B EQ ≈I R U U I -= （3-2-2） )(43C CC CEQ R R I U U +=- （3-2-3） 电压放大倍数 be L 3u ||=r R R β A - （3-2-4） 输入电阻 be 21W i ||||)(r R R R R += （3-2-5） 图 共射极单管放大器
晶体管共射极单管放大电路实验报告
晶体管共射极单管放大 电路实验报告 Document number：NOCG-YUNOO-BUYTT-UU986-1986UT
实验二 晶体管共射极单管放大器 一、实验目的 1．学会放大器静态工作点的调式方法和测量方法。 2．掌握放大器电压放大倍数的测试方法及放大器参数对放大倍数的影 响。 3．熟悉常用电子仪器及模拟电路实验设备的使用。 二、实验原理 图2—1为电阻分压式工作点稳定单管放大器实验电路图。偏置电阻R B1、R B2组成分压电路，并在发射极中接有电阻R E ，以稳定放大器的静态工作点。当在放大器的输入端加入输入信号后，在放大器的输出端便可得到一个与输入信号相位相反、幅值被放大了的输出信号，从而实现了电压放大。 三、实验设备 1、信号发生器 2、双踪示波器 3、交流毫伏表 4、模拟电路实验箱 5、万用表 四、实验内容 1．测量静态工作点 实验电路如图2—1所示，它的静态工作点估算方法为： U B ≈ 2 11B B CC B R R U R +?
图2—1 共射极单管放大器实验电路图 I E ＝ E BE B R U U -≈Ic U CE = U C C －I C （R C ＋R E ） 实验中测量放大器的静态工作点，应在输入信号为零的情况下进行。 1）没通电前，将放大器输入端与地端短接，接好电源线（注意12V 电源位置）。 2）检查接线无误后，接通电源。 3）用万用表的直流10V 挡测量U E = 2V 左右，如果偏差太大可调节静态工作点（电位器RP ）。然后测量U B 、U C ，记入表2—1中。 表2—1 测 量 值 计 算 值 U B （V ） U E （V ） U C （V ） R B2（K Ω） U BE （V ） U CE （V ） I C （mA ） 2 60 2 B2所有测量结果记入表2—1中。 5）根据实验结果可用：I C ≈I E ＝ E E R U 或I C ＝C C CC R U U -
单管放大电路的设计与实现实验报告
华中科技大学 《电子线路设计、测试与实验》实验报告 实验名称：单管放大电路的设计与实现 院（系）： 专业班级： 姓名： 学号： 时间： 地点：华中科技大学南一楼 实验成绩： 指导教师：
一、实验目的 1.掌握单管放大电路的工作原理。 2.掌握MOSFET共源放大电路以及BJT共射放大电路静态工作点的设置与调整方法。 3.了解电路参数变化对于电路静态工作点的影响。 4.学习使用PSpice或Multisim软件对模拟电子电路进行仿真分析。 5.掌握BJT单极共射放大电路主要性能指标（A v、R i、R o）的测量方法。 二、实验元器件 类型型号（参数）数量 三极管9013 1只 电位器100kΩ1只 电阻51Ω、1kΩ、100kΩ各1只； 10kΩ、10kΩ各2只； 电容10μF 2只 47μF 1只 三、实验原理及参考电路 1.参考电路 实验电路如图1所示。该电路采用自动稳定工作点的分压式射极偏置电路，其温度稳定性好。 图1 2.静态工作点的估算与调整 静态工作点是指输入交流信号为零时三极管的基极电流IBE、集电极电流I CQ、和管压降V CEQ。 根据上图所示的直流通路可得出： 开路电压V BB = R b12V CC/（R b11+R b12） 内阻R B = R b11//R b12
则I BQ =（V BB–V BEQ）/( R B +(1+β)( R e1 +R e2)) I CQ = βI BQ V CEQ ≈ V CC – (R C + R e1 +R e2)I CQ 当管子确定后，改变V CC、R B、R B2、R C、（或R E）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R P调整。工作点偏高，输出信号易产生饱和失真；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，以减小电路的表态损耗。 3.放大电路电压增益的测量 放大电路电压增益A v 是指输出电压与输入电压的有效值之比，即 A v =V o /V i。 对于该电路，放大电路的电压增益A v 为 A v= -β(R C // R L) /( r be + (1 + β)R e1) 当三极管跟负载电阻选定后，A v主要取决于静态工作点I CQ。 4.输入电阻的测量 对于上述参考电路图所示参数，放大电路输入电阻为： R i = R b11//R b12//[r be + (1 + β)R e1] 三极管输入电阻r be 为： r be = 300 + (1+β)CQ 测量原理为：在信号源与放大电路之间串一个已知阻值的电阻R,用万用表分别测出R 两端的电压V S，和V i，则输入电阻为： Ri = Vi / Ii = Vi R /( V s- V i) 5.输出电阻的测量 输出电阻的测量原理为：用万用表分别测量放大器的开路电压V O和负载电阻上的电压V OL，则输出电阻R O可通过计算求得。 R O =( V O – V OL)R L /V OL 当R L = R O 时，测量误差最小。 6.幅频特性的测量 放大器的幅频特性是指放大器的增益与输入信号频率之间的关系曲线。一般用逐点法进行测量。在保持输入信号幅值不变的情况下，改变输入信号的频率，住店测量不同频率点的电压增益。利用各点数据，在单对数坐标纸上描绘出幅频特性曲
模电实验02_基本放大电路实验
实验二 基本放大电路实验 验证性实验——晶体管共射放大电路 1．实验目的 ①掌握放大电路的静态工作点和电压放大倍数的测量方法。 ②了解电路元件参数改变对静态工作点及电压放大倍数的影响。 ③掌握放大电路输入、输出电阻的测量方法。 2．实验电路及仪器设备 ⑴ 实验电路 单管共射放大电路如图1-6所示。 图1-6 单级共射放大电路 R b1 20k Ω R b2 10k Ω R c 、R s 、R L 3k Ω R e 2k Ω C 1、C 2 10μF C e 47μF V 3DG6 β 50~60 V CC 12V ⑵ 实验仪器设备 ①双踪示波器 1台 ②直流稳压电源 1台 ③信号发生器 1台 ④交流毫伏表 1台 ⑤数字（或指针）式万用表 1块 3．实验内容及步骤 ⑴ 测量静态工作点 ①先将直流电源调整到12V ，关闭电源。 ②按图1-6连接电路，注意电容器C 1、C 2、C e 的极性不要接反，最后连接电源线。 ③仔细检查连接好的电路，确认无误后，接通直流稳压电源。 ④按表1-5用数字万用表测量各静态电压值，并将结果记入表1-5中。 表1-5 静态工作点实验数据 ⑵ 测量电压放大倍数 ①按图1-7将信号发生器和交流毫伏表接入放大器的输入端，示波器接入放大器的输出端。调节信号 发生器为放大电路提供输入信号为1kHz 的正弦波i U ，示波器用来观察输出电压o U 的波形。适当调整信号发生器的值，确保输出电压o U 不失真时，分别测出o U 和i U 的值，求出放大电路的电压放大倍数u A 。
图1-7 实验线路与所用仪器连接图 ②观察交流毫伏表读数，保持U i 不变，改变R L ，观察负载电阻改变对电压放大倍数的影响，将测量结果记入表1-6中。 表1-6 电压放大倍数实测数据（保持U i 不变） ⑶ 观察工作点变化对输出波形的影响 调整信号发生器的输出电压幅值（增大放大器的输入电压U i ），观察放大电路的输出电压的波形，使放大电路处于最大不失真电压时，逐个改变基极电阻R b1的值，分别观察R b1变化对静态工作点及输出波形的影响，将所测结果记入表1-7中。 表1-7 R b1对静态、动态影响的实验结果 ⑷ 测量输入电阻R i 及输出电阻R o ①测量输入电阻R i 方法一：测量原理图如图1-8所示，在放大电路与信号源之间串入一固定电阻 R =3k Ω，在输入电压波形不失真的条件下，用交流毫伏表测量U s 以及相应U i 的值，并按式（1-1）计算R i i i s i U R R U U = - （1-1） 方法二：测量原理图如图1-9所示，当R =0时，在输出电压波形不失真的条件下，用交流毫伏表测出输出电压U o1；当R =3k Ω时，测出输出电压U o2，并按式（1-2）计算R i o2 i o1o2 U R R U U = - （1-2） 将两种方法的测量结果计算出的R i 与理论值比较，分析测量误差。R 的取值接近于R i 。
实验1单管放大
模拟电子实验—01 单管交流放大电路 一．实验目的 1．掌握单管放大器静态工作点的调整及电压放大倍数的测量方法。 2．研究静态工作点和负载电阻对电压放大倍数的影响，进一步理解静态工作点对放大器工作的意义。 3．观察放大器输出波形的非线性失真。 4．熟悉低频信号发生器、示波器及晶体管毫伏表的使用方法。 二．电路原理简述 单管放大器是放大器中最基本的一类，本实验采用固定偏置式放大电路， 如图2-1所示。其中R B1=100KΩ，R C1 =2KΩ，R L1 =100Ω，R W1 =1MΩ，R W3 =2.2k Ω,C1=C2=10μF/15V,T1为9013(β=160-200)。 图1-1 为保证放大器正常工作，即不失真地放大信号，首先必须适当取代静态工作点。工作点太高将使输出信号产生饱和失真；太低则产生截止失真，因而工作点的选取，直接影响在不失真前提下的输出电压的大小，也就影响电压放大倍数 （A v =V /V i ）的大小。当晶体管和电源电压V cc =12V选定之后，电压放大倍数还与 集电极总负载电阻R L ’(R L ’=R c //R L )有关，改变R c 或R L ，则电压放大倍数将改变。 在晶体管、电源电压V cc 及电路其他参数（如R c 等）确定之后，静态工作点 主要取决于I B 的选择。因此，调整工作点主要是调节偏置电阻的数值（本实验 通过调节R w1 电位器来实现），进而可以观察工作点对输出电压波形的影响。
三．实验设备 名称数量型号 1．直流稳压电源 1台 HY1711-3S 0～30V可调2．低频信号发生器1台 SG1646A 3．示波器 1台 4．晶体管毫伏表 1只 5．万用电表 1只 6．电阻 3只 100Ω*1 2kΩ*1 100 kΩ*1 7. 电位器 2只 2.2 kΩ*1 1MΩ*1 8．电容 2只 10μF/15V*2 9. 三极管 1只 9013*1 10．短接桥和连接导线若干 P8-1和50148 11．实验用9孔插件方板 297mm×300mm 四. 实验内容与步骤 1．调整静态工作点 实验电路见9孔插件方板上的“单管交流放大电路”单元，如下图2-2所示。 方板上的直流稳压电源的输入电压为+12V，用导线将电源输出分别接入方板 上的“单管交流放大电路”的+12V和地端，将图2-2中J 1、J 2 用一短线相连， J 3、J 4 相连（即Rc 1 =5kΩ），J 5 、J 6 相连，并将R W3 放在最大位置（即负载电阻 R L =R L1 +R W3 =2.7kΩ左右），检查无误后接通电源。 图1-2 使用万用表测量晶体管电压V CE ，同时调节电位器R W1 ，使V CE =5V左右，从而 使静态工作点位于负载线的中点。 为了校验放大器的工作点是否合适，把信号发生器输出的f=1kHz的信号加到放大器的输入端，从零逐渐增加信号υ i 的幅值，用示波器观察放大器的输出 电压υ 的波形。若放大器工作点调整合适，则放大器的截止失真和饱和失真应 该同时出现，若不是同时出现，只要稍微改变R W1 的阻值便可得到合适的工作点。
单管放大电路实验报告王剑晓
单管放大电路实验报告
电03 王剑晓 2010010929 单管放大电路报告 一、实验目的 (1)掌握放大电路直流工作点的调整与测量方法； (2)掌握放大电路主要性能指标的测量方法； (3)了解直流工作点对放大电路动态特性的影响； (4)掌握发射极负反馈电阻对放大电路动态特性的影响； (5)掌握信号源内阻R S对放大电路频带（上下截止频率）的影响； 二、实验电路与实验原理
实验电路如课本P77所示。 图中可变电阻R W是为调节晶体管静态工作点而设置的。 （1）静态工作点的估算与调整； 将图中基极偏置电路V CC、R B1、R B2用戴维南定理等效成电压源，得到直流通路， 如下图1.2所示。其开路电压V BB和内阻R B分别为： V BB= R B2/( R B1+R B2)* V CC; R B= R B1// R B2; 所以由输入特性可得： V BB= R B I BQ+U BEQ+(R E1+ R E2)(1+Β) I BQ; 即：I BQ=（V BB- U BEQ）/[Β(R E1+ R E2)+ R B]; 因此，由晶体管特性可知： I CQ=ΒI BQ； 由输出回路知： V CC= R C I CQ + U CEQ+(R E1+ R E2) I EQ; 整理得： U CEQ= V CC-(R E1+ R E2+ R C) I CQ； 分析：当R w变化（以下以增大为例）时，R B1增大，R B增大，I BQ减小；I CQ减 小；U CEQ增大，但需要防止出现顶部失真；若R w减小变化相反，需要考虑底部 失真（截止失真）； （2）放大电路的电压增益、输入电阻和输出电阻 做出电路的交流微变等效模型： 则：
单级放大电路的设计与仿真
单级放大电路的设计与仿真 一、实验目的 1）掌握放大电路静态工作点的调整与测试方法。 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、实验器材 1mV 5KHz 正弦电压源，15mV 5KHz 正弦电压源，12V直流电压源，2N2222A三极管，10uF电容（3个），10KΩ电阻（2个），3.0KΩ电阻，1.5KΩ电阻，5.1KΩ电阻，250KΩ电位器，万用表，示波器等。 三、实验原理与要求 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极管提供合适的静态工作点才能保证三极管工作在放大区。如果静态工作点不合适，输出波形则会产生非线性失真——饱和失真和截止失真，而不能正常放大。静态工作点合适时，三极管有电流放大特性，通过适当的外接电路，可实现电压放大。表征放大电路放大特性的交流参数有电压放大倍数、输入电阻、输出电阻。对于不同频率的输入交流信号，电路的电压放大倍数不同，电压放大倍数与频率的关系定义为频率特性，频率特性包括：幅频特性——即电压放大倍数的幅度与频率的关系；相频特性——即电压放大倍数的相位与频率的关系。 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(幅度1mV) ，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。加入信号源频率5kHz(幅度1mV) ，调节电路使输出不失真，测试此时的静态工作点值。测电路的输入电阻、输出电阻和电压增益。测电路的频率响应曲线和fL、fH值。 设计图如下：
四、实验内容与步骤 1.饱和失真 为了使得到的饱和、截止失真的波形图更加明显，用15mV的交流电压源代替了原先的1mV 的电源。调节电位器的百分比至0%，观察波形。 测试饱和失真下的静态工作点 可知I B=227.374uA，I C=2.576mA, U CE=69.657mV。
实验一 单管放大电路_68260459
实验一单管放大电路 一、实验目的 1.掌握放大电路静态工作点的调整与测试方法。 2.掌握放大电路主要性能指标的测试方法，了解静态工作点对动态性能的影响。 3.掌握晶体管输出特性曲线的测试方法。 4.掌握晶体管输出特性、放大电路静态工作点和动态参数的仿真测试方法。 5.了解发射极电阻对放大电路性能的影响。 二、实验必作内容 实验电路如图1所示。 说明：图1中u S、R s分别代表信号源及其内阻，信号源输出正弦交流信号。 1.测试晶体管输出特性曲线 测试晶体管9011输出特性曲线及在静态工作点Q附近的β值。 2.调整放大电路静态工作点 调节R W，测量U CQ、U EQ，使I CQ=1mA。测试I CQ=1mA下的R b1值。 3.测试放大电路的主要性能指标 在I CQ=1mA时，测试电压放大倍数、输入电阻R i、输出电阻R o和幅频特性。 4.静态工作点对放大电路的动态性能的影响 调节R W，使I CQ=2mA，测试R b1值、测试、R i、R o、。 测试中，输入信号有效值U i ≈ 5mV，频率为10kHz。 三、实验选作内容 1.发射极电阻对动态性能的影响 改接电容C e，使之与R e2并联，测试I CQ=1mA下的、R i、R o。与上面测试结果相比较，总结发射极电阻对电路动态性能的影响。 2.静态工作点对最大不失真输出电压的影响 分别在I CQ=1mA和2mA情况下，失真度为10%时测试放大电路的，并与理论值比较（该题只做仿真实验）。
四、实验要求 1.对实验内容先进行仿真测试再搭建硬件电路测试。 2.仿真实验使用Multisim软件。图1电路中，晶体管型号为MRF9011L，仿真时需将模型参数中的BF(β ) 修改为实用晶体管9011的实测β值。 3.记录实验内容中各项仿真与硬件测试数据。 五、预习要求 1.复习共射放大电路的基本工作原理。 2.学习放大电路、R i、R o、的测试方法。 3.测试9011的输出特性曲线。“晶体管输出特性曲线的测试”方法见课程文件。 4.计算图1单管共射放大电路的、R i、R o。 计算中?取实测值。设晶体管U BEQ≈0.7V，若?在150～260、I CQ为2mA~1mA间，则r bb’取值范围650 ?～950 ?。 5.拟定各项测试内容的操作步骤，设计好实验数据记录表格。 6.学习使用Multisim软件测试晶体管输出特性曲线、放大电路静态工作点、动态参数的方法。请利用课下时间搭接电路，对电路进行仿真。第5周实验课上老师将检查学生的仿真结果。 《Multisim仿真应用手册》、《Multisim V7使用说明书》见课程文件。 六、实验注意事项 1.测试静态工作点和放大电路动态参数时放大电路要与仪器仪表共地。 2.放大电路输入信号U i应无直流分量即上、下半周对称的信号，信号幅值以示波器测试值为准。 3.、R i、R o、的测试方法见附录。 4.测试时首先要保证静态工作点符合要求。用示波器监视放大器输出波形, 在保证输出波形不失真的情况下测试。 七、实验报告 1.整理实验数据，对数据进行理论分析，并将仿真数据、测试值与理论计算值进行比较，分析其误差及产生误差的主要原因。 2.实验中若电路出现故障，请分析故障原因。 3.总结、分析发射极电阻对放大电路动态参数的影响。 4.总结放大电路主要性能指标的测试方法。 5.回答思考题。 八、思考题 1.R b1为什么要由一个电位器和一个固定电阻器串联组成？电解电容两端的静态电压方向与它的极性应该有何关系？ 2.测试放大电路R i时，若串联电阻的阻值比其R i的大得多或小得多，对测试结果会有什么影响？请对测试误差进行分析。 3.能否用数字万用表测试图1所示放大电路的R i、R o、，为什么？
测量放大电路的基本要求
一，测量放大电路的基本要求与类型： 1模拟式测量电路的基本组成 增量码数字式测量电路的基本组成： 测量电路的要求： 1. 精度高：低噪声和高抗干扰能力，低漂移，高稳定性，线性与保证度好 2. 动态性能好:响应快，动态失真小 3. 高的识别和分辨能力 4. 转换灵活：信号的处理与运算量程变化，电量参数转换，模数与数模转换 5. 有合适的输入和输出阻抗 6. 可靠性高 7. 经济性好 隔离放大电路：1.抗干扰 2防止漏电，确保安全 3保护低电压测量电路 低漂移集成运算放大电路：1.输出稳定。两个放大器轮换工作，总有一个进行放大输出。优于由通用运放组成的电路 2.共模抑制能力不强 （减小运算放大器的失调和低频干扰引起的零点漂移） 高共模抑制比放大电路：（用来抑制传感器输出共模电压（包括干扰电压）的放大电路称为高共模抑制比放大电路。 ）1来自传感器的信号通常伴有较大的共模电压2采用差动输入的方法可以抑制共模信号 3一般运放的共模抑制比为80db 左右，4采用若干个运放可以构成具有更高的共模抑制比的放大电路 传感器 量程切换电 路 放大器 解调器 信号分离电路 运算电路 模数转换电路 计算机 显示执行机构 振荡器 电源 电路 传 感 器 显示执行机构 计 算 机 锁 存 器 计 数 器 变换电路 脉冲当量 放 大 器 整形电路 细分电路 辨向电路 指令传感器 电路 手动采样 锁 存 指 令
高输入阻抗电路：某些传感器的输出阻抗很高，如电容式、压电式，达到108Ω。 自举式组合高输入阻抗电路：Ri=(R 1R)/(R - R 1)（当R=R1时输入阻抗无穷大） U O = - R 2/R 1(U i ) 电桥放大电路：由传感器电桥和运算放大器组成的放大电路或由传感器和运算放大器构成的电桥都称为电桥放大电路 应用场合：应用于电参量式传感器，如电感式、电阻应变式、电容式传感器等，经常通过电桥转换电路输出电压或电流信号，并用运算放大器作进一步放大，或由传感器和运算放大器直接构成电桥放大电路，输出放大了的电压信号。 特点：1.增益与桥臂电阻无关2.增益比较稳定3，电源要浮置 4.只有当δ<<1时，uo 才与δ近似呈线形关系 线形电桥放大电路： 特点：1.输出电压uo 与δ呈线形关系 2.共模抑止能力较强 3．量程大 4.灵敏度较低 四．什么是信号调制？ 调制就是用一个信号（称为调制信号）去控制另一个做为载体的信号（称为载波信号），让后者的某一特征参数按前者变化。 解调 在将测量信号调制，并将它和噪声分离，放大等处理后，还要从已经调制的信号中提取反映被测量值的测量信号，这一过程称为解调。 调制的功用：在测控系统中，进入测控电路的除了传感器输出的测量信号外，还往往有各种噪声。而传感器的输出信号一般又很微弱，将测量信号从含有噪声的信号中分离出来是测控电路的一项重要任务。为了便于区别信号与噪声，往往给测量信号赋予一定特征，这就是调制的主要功用。 测控系统中常用的信号调制的方法：在信号调制中常以一个高频正弦信号作为载波信号。一个正弦信号有幅值、频率、相位三个参数，可以对这三个参数进行调制，分别称为调幅、调频和调相。也可以用脉冲信号作载波信号。可以对脉冲信号的不同特征参数作调制，最常用的是对脉冲的宽度进行调制，称为脉冲调宽 u R R R R u o 3 12 3 +-=
实验三_晶体管共射级单管放大器实验报告
实验三晶体管共射级单管放大器实验报告学号：姓名： 一、题目：晶体管共射级单管放大器 二、实验原理: 下图为电阻分压式工作点稳定单管放大 器实验电路图。晶体管共射电路是电压反向放大器。当在放大器的输入端加入输入信号U i后，在放大器的输出端便可得到一个与U i相位相反，幅值被放大了的输出信号U o，从而实现了电压放大。 实验电路图 三、实验过程
1.放大器静态工作点的测量与测试 ①静态工作点的测量 置输入信号U i=0，将放大器的输入端与地端短接，然后选用量程合适的万用表分别测量晶体管的各电极对地的电位U、U和U。通过I=（U-U）/R 由U确定I。 ②静态工作点的调试 在放大器的输入端加入一定的输入电压U i，检查输出电压U o的大小和波形。若工作点偏高，则放大器在加入交流信号后易产生饱和失真，若工作点偏低则易产生截止失真。 2.测量最大不失真输出电压 将静态工作点调在交流负载的中点。在放大器正常工作的情况下，逐步加大输入信号的幅度，并同时调节R w，用示波器观察U o，当输出波形同时出现削底和缩顶现象时，说明静态工作点已调在交流负载线的中点。然后反复调整输入信号，使波形输出幅度最大，且无明显失真时，用示波器直接读出U opp。 3.测量电压放大倍数 调整放大器到合适的静态工作点，然后加入输入电压U i，在输出电压U o不失真的情况下，测出U i和U o的有效值， A u=U o/U i 4.输入电阻R i的测量
在被测放大器的输入端与信号源之间串入一已知电阻R，在放大器正常工作的情况下，用毫伏表测出U s和U i。 根据输入电阻的定义可求出R i。 5.输出电阻R o的测量 在放大器正常工作条件下，测出输出端不接负载的输出电压U o和接入负载的输出电压U L。 U L=R L U O /(R O+R L) 计算出Ro。 在测试中保证负载接入前后输入信号的大小不变。 四、实验数据 1.调试静态工作点 2.测量电压放大倍数
单级共射放大电路的设计共7页word资料
实验二、单级共射放大电路的设计 一、实验目的 1.掌握共射放大器电路的设计方法 2.掌握如何设置放大电路的静态工作点及其调试方法 3.学习放大电路性能指标 4.观察基本放大电路参数对放大器的静态工作点、电压放大倍数及最 大不失真电压、以及频率响应的测量方法 5.进一步熟悉函数发生器、等常用仪器的使用方法 6.进一步熟悉晶体管参数的测试 7.了解负反馈对放大电路性能的影响 二、实验仪器与器件： 直流稳压电源、万用电表、双踪示波器、交流毫伏表、直流毫安表、频率计、三极管、电阻器、电容器、电位器若干。 三、实验原理： 连接电路图如下图，并测量相关数据，了解单级共设放大电路 四、实验内容 1.静态工作点的调整与测量： 将R L 开路；在接通电源钱，将R b2 调至最大，并使u i =0.调节R b2 测量相应数 据填入下表
2.观察静态工作点对输出波形失真的影响： 调节函数信号发生器找到最大不失真输入电压，然后观察u O 输出波形，判断失真情况以及管子工作状态填入下表
3.电压放大倍数的测量 将频率为1kHz 、u i =300mV （参考）的正弦信号作为输入信号，用交流毫伏表测量U i 和U o 有效值，用示波器观察输入输出电压的波形，把测量结果记入下表 U i =248mV
4.观察静态工作点对电压放大倍数的影响 将R L 开路，R C =2k欧姆，输入适当u i 。改变R b2 ，将数据填入下表 U i =106.06mV 注意：测量U CE 时它是静态参数。 5.输入电阻和输出电阻的测量 输入端开关打开，用交流毫伏表测量U i 和U s ，计算输入电阻 R i =U i /I i =R s *U i /(U s -U i ) 闭合输入端开关，打开和闭合输出端开关，用交流毫伏表测量U L 和U O ，计 算输出电阻 R O =（U O /U L -1）*R L 6.最大不是真输出电压V opp 的测量 同时调节输入信号的幅度和电位器R b2 ，用示波器和交流毫伏表测量填表 7.幅频特性的测量 采用主点法进行测量，填表。
晶体管共射极单管放大器 实验报告
实验二 晶体管共射极单管放大器 一、实验目的 1、 学会放大器静态工作点的调试方法，分析静态工作点对放大器性能的影响。 2、 掌握放大器电压放大倍数、输入电阻、输出电阻及最大不失真输出电压的测试方法。 3、 熟悉常用电子仪器及模拟电路实验设备的使用。 二、实验原理 图2－1为电阻分压式工作点稳定单管放大器实验电路图。它的偏置电路采用R B1和R B2 组成的分压电路，并在发射极中接有电阻R E ，以稳定放大器的静态工作点。当在放大器的输入端加入输入信号u i 后，在放大器的输出端便可得到一个与u i 相位相反，幅值被放大了的输出信号u 0，从而实现了电压放大。 在图2－1电路中，当流过偏置电阻R B1和R B2 的电流远大于晶体管T 的 基极电流I B 时（一般5～10倍），则它的静态工作点可用下式估算 CC B2 B1B1B U R R R U +≈ C E BE B E I R U U I ≈+-≈ 1 F R U CE ＝U CC －I C （R C ＋R E +R F1） 电压放大倍数 1 )1(F R // β++-=be L C V r R R β A 输入电阻 R i ＝R B1 // R B2 // [ r be +(1+β)R F1 ] 输出电阻 R O ≈R C 由于电子器件性能的分散性比较大，因此在设计和制作晶体管放大电路时，离不开测量 图2－1 共射极单管放大器实验电路
和调试技术。在设计前应测量所用元器件的参数，为电路设计提供必要的依据，在完成设计和装配以后，还必须测量和调试放大器的静态工作点和各项性能指标。一个优质放大器，必定是理论设计与实验调整相结合的产物。因此，除了学习放大器的理论知识和设计方法外，还必须掌握必要的测量和调试技术。 放大器的测量和调试一般包括：放大器静态工作点的测量与调试，消除干扰与自激振荡及放大器各项动态参数的测量与调试等。 1、放大器静态工作点的测量与调试 1) 静态工作点的测量 测量放大器的静态工作点，应在输入信号u i ＝0的情况下进行，即将放大器输入端与地端短接，然后选用量程合适的直流毫安表和直流电压表，分别测量晶体管的集电极电流 I C 以及各电极对地的电位U B 、U C 和U E 。一般实验中，为了避免断开集电极，所以采用测量电 压U E 或U C ，然后算出I C 的方法，例如，只要测出U E ，即可用 C E BE B E I R U U I≈ + - ≈ 1 F R 算出I C （也可根据C C CC C R U U I - = ，由U C 确定I C ），同时也能算出U BE ＝U B －U E ，U CE ＝U C －U E 。 为了减小误差，提高测量精度，应选用内阻较高的直流电压表。 2) 静态工作点的调试 放大器静态工作点的调试是指对管子集电极电流I C （或U CE ）的调整与测试。 静态工作点是否合适，对放大器的性能和输出波形都有很大影响。如工作点偏高，放 大器在加入交流信号以后易产生饱和失真，此时u O 的负半周将被削底，如图2－2(a)所示； 如工作点偏低则易产生截止失真，即u O 的正半周被缩顶（一般截止失真不如饱和失真明显），如图2－2(b)所示。这些情况都不符合不失真放大的要求。所以在选定工作点以后还必须进 行动态调试，即在放大器的输入端加入一定的输入电压u i ，检查输出电压u O 的大小和波形 是否满足要求。如不满足，则应调节静态工作点的位置。 (a) (b) 图2－2 静态工作点对u O 波形失真的影响
单级放大电路的设计和仿真
实验一单级放大电路的设计和仿真 一、实验目的 1、掌握放大电路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、实验要求 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(幅度1mV) ，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、加入信号源频率5kHz(幅度1mV) ，调节电路使输出不失真，测试此时的静态工作点值。测电路的输入电阻、输出电阻和电压增益； 4、测电路的频率响应曲线和f L、f H值。 三、设计原理图 Rb1=160kΩ,Rb2=80.6kΩ,Rc=2.2kΩ,Re=1.65kΩ,C1=C2=10uF,Ce=100uF,RL=3,9kΩ，R1=10Ω 四、实验过程 1、观测饱和失真、截止失真与不失真 <1饱和失真的观测 使Rb1=51kΩ，用示波器观测波形，并做直流工作点分析。此时的静态工作点，ICQ=3.05334mA,IBQ=49.41790uA,VCEQ=130.534mV
静态工作点 <2截止失真的观测 使Rb2=20.0k ，信号源电压峰值40mv，用示波器观测波形，并做直流工作点分析。此时的静态工作点，ICQ=418.088uA,IBQ=1.88563uA,VCEQ=10.382913V 不失真
静态工作点 <2不截止失真的观测 用示波器观测波形，并做直流工作点分析。此时的静态工作点，ICQ=1.78125mA,IBQ=8.28494uA,VCEQ=5.18389V
基本放大电路的分析方法
3.2 基本放大电路的分析方法 3.2.1 放大电路的静态分析 放大电路的静态分析有计算法和图解分析法两种。 （1）静态工作状态的计算分析法 根据直流通路可对放大电路的静态进行计算 (03.08) I C= I B (03.09) V CE=V CC－I C R c (03.10) I B、I C和V CE这些量代表的工作状态称为静态工作点，用Q表示。 在测试基本放大电路时，往往测量三个电极对地的电位V B、V E和V C即可确定三极管的工作状态。 （2）静态工作状态的图解分析法 放大电路静态工作状态的图解分析如图03.08所示。 图03.08 放大电路静态工作状态的图解分析 直流负载线的确定方法：
1. 由直流负载列出方程式V CE=V CC－I C R c 2. 在输出特性曲线X轴及Y轴上确定两个特殊点 V CC和V CC/R c,即可画出直流负载线。 3. 在输入回路列方程式V BE =V CC－I B R b 4. 在输入特性曲线上，作出输入负载线，两线的交点即是Q。 5. 得到Q点的参数I BQ、I CQ和V CEQ。 例3.1：测量三极管三个电极对地电位如图03.09所示，试判断三极管的工作状态。 图03.09 三极管工作状态判断 例3.2：用数字电压表测得V B=4.5V 、V E=3.8V 、V C=8V，试判断三极管的工作状态。 电路如图03.10所示 图03.10 例3.2电路图 3.2.2 放大电路的动态图解分析 (1) 交流负载线 交流负载线确定方法：
1.通过输出特性曲线上的Q点做一条直线，其斜率为1/R L'。 2.R L'= R L∥R c，是交流负载电阻。 3.交流负载线是有交流输入信号时，工作点Q的运动轨迹。 4.交流负载线与直流负载线相交，通过Q点。 图03.11 放大电路的动态工作状态的图解分析 (2) 交流工作状态的图解分析 动画 图03.12 放大电路的动态图解分析（动画3-1）通过图03.12所示动态图解分析，可得出如下结论： 1. v i→↑ v BE→↑ i B→↑ i C→↑ v CE→↓ |-v o|↑； 2. v o与v i相位相反； 3.可以测量出放大电路的电压放大倍数； 4.可以确定最大不失真输出幅度。 (3) 最大不失真输出幅度 ①波形的失真
单管放大电路仿真实验报告
? 单管放大电路仿真实验报告 一、实验目的 1、 掌握放大电路支流工作点的调整与测量方法。 2、掌握放大电流主要性能指标的测量方法。 3、了解支流工作点对放大电路动态特性的影响。 4、掌握发射极负反馈电阻对放大电路性能的影响。 5、了解信号源内阻Rs 对放大电路频带（上限截止频率f H ）的影响。 二、实验电路与实验原理图
2、直流通路 VCC 12V 将基极偏置电路用戴维南定理等效成电压源，得到支流通路。开路电压：V BB = V CC*R B2/(R B1 + R B2) 电源内阻：R B = R B1 // R B2 三、实验内容 1、静态工作点的调整 ※预习计算
直流工作点的调整 I CQ ＝1.0mA 时 3.3c R C CQ V R I V ==， 1.95BQ E CQ BE V R I V V ≈+= 12 '11 75.4//55.4CC BQ B CQ BQ B W B B V V R K I V R R R R K β-= =Ω +=-=Ω -7.5C CEQ CC BQ R BE V V V V V V =-+= I CQ ＝2.0mA 时 6.6c R C CQ V R I V ==， 3.15BQ E CQ BE V R I V V ≈+= 12 ' 1140.8, //20.8CC BQ B CQ BQ B W B B V V R K I V R R R R K β-= =Ω+=-=Ω -3C CEQ CC BQ R BE V V V V V V =-+= 由此可以得到扫描参数时的大致范围 要求：调节RW ，在ICQ=1mA 和2mA 时，测量VCEQ 的值，并记录RB1的值。 操作：对R W 进行参数扫描，通过观察Rc 上的电压变化 可以得到 CQ I （ c CQ c U I R = ）， Uc 可以通过V （Vcc ）-V(4)得到，从而可以在扫描参数设备时通过跟踪Uc 得到CQ I 为一 定值时对应的V CEQ 以及相应的R W 。 仿真结果（设备参数扫描）：