EDA单级放大电路的设计与仿真
南京理工大学
EDA设计（Ⅰ）
实验报告
实验一单级放大电路的设计与仿真
一、实验目的
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(峰值10mV) ，
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.调节电路静态工作点(调节电位计)，使电路输出信号不失真，并且幅度尽可能
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 、r be 、r ce值；
③电路的输入电阻、输出电阻和电压增益；
④电路的频率响应曲线和f L、f H值。
二、实验要求
1.给出单级放大电路原理图。
2.给出电路饱和失真、截止失真和不失真且信号幅度尽可能大时的输出信号波形
图，并给出三种状态下电路静态工作点值。
3.给出测试三极管输入、输出特性曲线和 、r be 、r ce值的实验图，并给出
测试结果。
4.给出正常放大时测量输入电阻、输出电阻和电压增益的实验图，给出测试结果
并和理论计算值进行比较。
5.给出电路的幅频和相频特性曲线，并给出电路的f L、f H值。
6.分析实验结果。
三、实验步骤
实验原理图：
饱和失真时波形：
此时静态工作点为：
所以，I（BQ）=12.79521uA I(CQ)=1180.37 uA U(BEQ)=0.63248V U(CEQ)=0.16031V
截止失真时波形：
此时静态工作点为：
所以，I(BQ)=3.44976uA I(CQ)=726.9057uA U(BEQ)=0.61862V U(CEQ)=3.95548V 不失真时波形：
此时静态工作点为：
所以，I(BQ)=3.83905uA I(CQ)=805.274uA U(BEQ)=0.62145 V U(CEQ)=3.34709 V 测试三极管输入特性曲线实验图：
拉杆数据：
由以上数据可得r(be)=dx/dy=6.7KΩ测试三极管输出特性曲线的实验图：
三极管输出特性曲线：
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
高频功率放大器的设计及仿真
东北大学秦皇岛分校电子信息系 综合课程设计 高频功率放大器的设计及仿真 专业名称电子信息工程 班级学号5081112 学生姓名姜昊昃 指导教师邱新芸 设计时间2011.06.20~2011.07.01
课程设计任务书 专业：电子信息工程学号：5081112学生姓名（签名）： 设计题目：高频功率放大器的设计及仿真 一、设计实验条件 Multisim软件 二、设计任务及要求 1.设计一高频功率放大器，要求的技术指标为：输出功率Po≥125mW，工作 中心频率fo=6MHz，η>65%； 2.已知：电源供电为12V，负载电阻,RL=51Ω，晶体管用2N2219，其主要参 数：Pcm=1W,Icm=750mA,V CES=1.5V, f T=70MHz,hfe≥10，功率增益Ap≥13dB（20倍）。 三、设计报告的内容 1.设计题目与设计任务（设计任务书） 2.前言（绪论）(设计的目的、意义等) 3.设计主体（各部分设计内容、分析、结论等） 4.结束语（设计的收获、体会等） 5.参考资料 四、设计时间与安排 1、设计时间：2周 2、设计时间安排： 熟悉实验设备、收集资料：2 天 设计图纸、实验、计算、程序编写调试：4 天 编写课程设计报告：3 天 答辩：1 天
1.设计题目与设计任务（设计任务书） 1.1 设计题目 高频功率放大器的设计及仿真 1.2 设计任务 要求设计一个技术指标为输出功率Po≥125mW，工作中心频率fo=6MHz η>65%的高频功率放大器。 2. 前言（绪论） 我们通过“模电”课程知道，当输入信号为正弦波时放大器可以按照电流的导通角的不同，将其分为甲类、乙类、甲乙、丙类等工作状态。甲类放大器电流的导通角为360度，适用于小信号低功率放大；乙类放大器电流的导通角约等于180度；甲乙类放大器电流的导通角介于180度与360度之间；丙类放大器电流的导通角则小于180度。乙类和丙类都适用于大功率工作。 丙类工作状态的输出功率和效率是上述几种工作状态中最高的。高频功率放大器大多工作于丙类。但丙类放大器的电流波形失真太大，因而只能用于采用调谐回路作为负载的谐振功率放大。由于调谐回路具有滤波能力，回路电流与电压仍然极近于正弦波形，失真很小。 可是若仅仅是用一个功率放大器，不管是甲类或者丙类，都无法做到如此大的功率放大。 综上，确定此高频电路由两个模块组成：第一模块是两级甲类放大器；第二模块是一工作在丙类状态的谐振放大器，它作为功放输出级，最好能工作在临界状态。此时，输出交流功率达到最大，效率也较高，一般认为此工作状态为最佳工作状态。 3. 系统原理 3.1 高频功率放大器知识简介 在通信电路中，为了弥补信号在无线传输过程中的衰耗要求发射机具有较大的功率输出，通信距离越远，要求输出功率越大。为了获得足够大的高频输出功率，必须采用高频功率放大器。高频功率放大器是无线电发射设备的重要组成部分。在无线电信号发射过程中，发射机的振荡器产生的高频振荡信号功率很小，
实验1 单级放大电路
实验1 单级放大电路 1．实验目的 1）学习使用电子仪器测量电路参数的方法。 2）学习共射放大电路静态工作点的调整方法。 3）研究共射放大电路动态特性与信号源内阻、负载阻抗、输入信号幅值大小的关系。2．实验仪器 示波器、信号发生器、交流毫伏表、数字万用表。 3．预习内容 1）三极管及共射放大器的工作原理。 2）阅读实验内容。 4．实验内容 实验电路为共射极放大器，常用于放大电压。由于采用了自动稳定静态工作点的分压式偏置电路（引入了射极直流电流串联负反馈），所以温度稳定性较好。 1）联接电路 (1)用万用表判断实验箱上的三极管的极性和好坏。由于三极管已焊在实验电路板上，无法用万用表的h EF档测量。改用万用表测量二极管档测量。对NPN三极管，用正表笔接基极，用负表笔分别接射极和集电极，万用表应显示PN结导通；再用负表笔接基极，用正表笔分别接射极和集电极，万用表应显示PN结截止。这说明该三极管是好的。用万用表判断实验箱上电解电容的极性和好坏。对于10μF电解电容，可选择200kΩ电阻测量档，用万用表的负极接电解电容的负极，用万用表的正极接电解电容的正极，万用表的电阻示数将不断增加，直到超过示数的范围。这说明该电解电容是好的。 ⑵按图1.1联接电路。 ⑶接通实验箱交流电源，用万用表测量直流12V电源电压是否正常。若正常，则将12V 电源接至图1.1的Vcc。 图1.1 共射极放大电路
⑷ 测量电阻R C 的阻值。将V i 端接地。改变R P （有案可查2 2k Ω、100k Ω、680k Ω三个可变电阻可选择），测量集电极电压V C ，求 I C =(V CC －V C )/R C 分别为0.5mA 、1mA 、1.5mA 时三极管的β值。建议使用以下方法。 b B cc 2b B B R V V R V I -=+ p 1b b R R R += B C I I =β （1-1） 请注意，电路断电、电阻从电路中开路后才能用万用表测量电阻值。本实验用测电阻值、电 压值来计算电流值，而不是直接测量电流，是因为本实验电路的电流较小，测量电流的测量误差较测量电压、电阻的误差大。同时还因为测量电流时万用表的内阻趋于零，使用不当很可能损坏万用表。 Vcc=11.992 V 图1.2是示意图。它示意i C 并不严格等于βi B ， 只是近似等于βi B ；或者说β并不是一个常数。通常， β随i B 增大而增大。 对于一个三极管，β随i B 的变化越小越好。用图 解法表示共发射极放大器放大小信号的原理可知，β 随i B 变化而变化是正弦波小信号经共发射极放大器放 大后产生非线性谐波失真的原因。若表1.1中β的数 值较接近，则表1.6中的非线性谐波失真应较小。使 用不同实验箱的同学之间可验证上述分析。由此可见， 在制作小信号放大器时，若要求其非线性谐波失真尽可能小，则应挑选β值随i B 变化而变化尽可能小的三极管。 2) 调整静态 电压放大器的主要任务是使失真尽可能小地放大电压信号。为了使输出电压失真尽可能小，一般地说，静态工作点Q 应选择在输出特性曲线上交流负载线的中点。若工作点选得太高，放大器在加入交流信号后容易引起饱和失真；若选得太低，容易引起截止失真。对于小信号放大器而言，若输出交流信号幅度较小，电压放大器的非线性失真将不是主要问题，因此Q 点不一定要选在交流负载线的中点，而可根据其他要求来选择。例如，希望放大器耗电省、噪声低，或输入阻抗高，Q 点可选得低一些。 将V i 端接地。调整R P ，使V C =6V ，测量计算并填写表1.2，绘制直流负载线，估算静态工作点和放大电路的动态范围；分析发射极直流偏置对放大器动态范围的影响。
单级放大电路知识点
一、三种常见共射放大电路静态分析见下表所示 上表是常见共射电路的静态工作点。对于实际电路不一定完全跟表中电路相同。求解时遵循以下几点可以求出。 1.思路：①画出该电路的直流通路图。 ②从电源经过基极绕到地列出电压方程(有些电路需经过电工知识进行简化，像分压式可用戴维南定理对R b1、R b2部分等效)求出I BQ 。 ③根据电流放大作用求出I CQ 。 ④从电源经过集电极到发射极到地列电压方程求出U CEQ 。 2．静态工作点的稳定 (1)固定偏置电路 没有稳定静态工作点作用，只能用在要求不高的电路中。 (2)分压式偏置电路 ①静态工作点稳定过程 ②工作点稳定对电路元件参数要求 A ．要稳定效果好：V BQ 要一定，就要求I 1≈I 2 I BQ 。这样才能保证V BQ ≈ R b2 R b1＋R b2 V G 。一般情况下 ??? ??I 1≈I 2＝（5～10）I BQ 硅管 I 1≈I 2＝（10～20）I BQ 锗管 B ．稳定静态工作点效果：V EQ ＝I EQ R E 的上升使U BEQ 下降。当R e 越大，U BEQ 下降越快，调整灵敏度
越高，这样就有V EQ U BEQ ，一般有?????V BQ ＝（3～5）U BEQ 或（3～5）V 硅管 V BQ ＝（5～10）U BEQ 或（1～3）V 锗管。 (3)集—基反馈式 静态工作点稳定过程：V CQ ＝V G －(I CQ ＋I BQ )R c 二、三种常见共射放大电路动态分析见下表所示
几点说明： 1.r be 是三极管的输入电阻，属动态电阻，即交流阻抗，但其大小跟晶体管的静态电流大小有关，一般的估算公式为r be ＝r ′bb ＋(1＋β)26mV I E mA ＝r ′bb ＋26mV I BQ mA 单位为欧姆(Ω)。 (2)r′bb 为三极管基极的等效 电阻，小功率一般约为300Ω，近似计算时，按给出值代入，不给出值时取300Ω代替。 2．输入电阻r i 和输出电阻r o 的物理意义。 r i 表征放大器输入端，相对于信号源而言是信号源的等效负载电阻。r i 越大，则向信号源索取的电流越小，信号源负担越轻。r o 表征放大器的输出端，相对于负载而言是负载的信号源，r o 即为信号源内阻，显然r o 越小，带负载的能力越强。 三、射极输出器 1、静态工作点 I BQ R b ＋I BQ (1＋β)R e ＋U BEQ ＝V G ， I CQ ＝βI BQ ， U CEQ ＝V G －I EQ R e ≈V G －I CQ R e 2、动态分析 ①电压放大倍数：A u ＝(1＋β)R L ′/[r be ＋(1＋β)R L ′]，其中R L ′＝R e ∥R L ②输入电阻：r i ＝[r be ＋(1＋β)R L ′]∥R b ③输出电阻：r o ＝∥R e ，其中R s ′＝R b ∥R s 3、射极输出器的特性： 射极输出器是共集电极电路，又称射极跟随器(uo ≈ui ，且同相) 电压放大倍数略小于1，电压跟随特性好，输入阻抗高，输出阻抗低，具有一定的电流放大能力和功率放大能力。 射极输出器的反馈类型为电压串联负反馈，且反馈系数为1，属深度负反馈，Auf ≈1/F ＝1。 4、射极输出器的应用 在多级放大电路中，射极输出器可作为输入级，以减轻信号源的负担；也可用作输出级，提高带负载的能力；还可作为放大器的中间隔离级，减小后级对前级电路的影响；另外，还可以用作阻抗变换器。
运算放大器的电路仿真设计
运算放大器的电路仿真设计 一、电路课程设计目的 错误!深入理解运算放大器电路模型,了解典型运算放大器的功能,并仿真实现它的功能; 错误!掌握理想运算放大器的特点及分析方法(主要运用节点电压法分析）； ○3熟悉掌握Muｌtisiｍ软件。 二、实验原理说明 （1）运算放大器是一种体积很小的集成电路元件,它包括输入端和输出端。它的类型包括:反向比例放大器、加法器、积分器、微分器、电 压跟随器、电源变换器等. （2） (３)理想运放的特点:根据理想运放的特点,可以得到两条原则： (a）“虚断”:由于理想运放,故输入端口的电流约为零，可近似视为断路,称为“虚断”。 （b)“虚短”:由于理想运放Ａ,，即两输入端间电压约为零,可近似视为短路,称为“虚短”. 已知下图，求输出电压。
理论分析: 由题意可得:(列节点方程) 011(1)822A U U +-= 0111 ()0422 B U U +-= A B U U = 解得: 三、 电路设计内容与步骤 如上图所示设计仿真电路. 仿真电路图：
V18mV R11Ω R22Ω R32Ω R44Ω U2 DC 10MOhm 0.016 V + - U3 OPAMP_3T_VIRTUAL U1 DC 10MOhm 0.011 V + - 根据电压表的读数,， 与理论结果相同． 但在试验中，要注意把电压调成毫伏级别，否则结果误差会很大, 致结果没有任何意义。如图所示,电压单位为伏时的仿真结 果:V18 V R11Ω R22Ω R32Ω R44Ω U2 DC 10MOhm 6.458 V + - U3 OPAMP_3T_VIRTUAL U1 DC 10MOhm 4.305 V + - ，与理论结果相差甚远。 四、 实验注意事项 1)注意仿真中的运算放大器一般是上正下负,而我们常见的运放是上负下正,在仿真过程中要注意。
高输入阻抗放大电路的设计仿真与实现
课程设计任务书 学生姓名：专业班级：电信1101班 指导教师：工作单位：信息工程学院 题目: 高输入阻抗放大电路的设计仿真与实现 初始条件： 可选元件：运算放大器，三极管，电阻、电位器、电容、二极管若干，直流电源Vcc= +12V，V EE= -12V，或自选元器件。 可用仪器：示波器，万用表，直流稳压源，毫伏表等。 要求完成的主要任务: （1）设计任务 根据要求，完成对高输入阻抗放大电路的设计、装配与调试，鼓励自制稳压电源。（2）设计要求 ①电压增益>=100，输入信号频率<100HZ,共模抑制比≥60dB； ② 选择电路方案，完成对确定方案电路的设计； ③ 利用Proteus或Multisim仿真设计电路原理图，确定电路元件参数、掌握电 路工作原理并仿真实现系统功能； ④ 安装调试并按规范要求格式完成课程设计报告书； ⑤ 选做：利用仿真软件的PCB设计功能进行PCB设计。 时间安排： 1、前半周，完成仿真设计调试；并制作实物。 2、后半周，硬件调试，撰写、提交课程设计报告，进行验收和答辩。 指导教师签名：年月日 系主任（或责任教师）签名：年月日
目录 摘要 (3) 1.电路方案选择 (4) 2.高输入阻抗放大电路设计 (5) 2.1差分放大电路 (5) 2.1.1零点漂移 (5) 2.1.2差模信号与共模信号 (5) 2.1.3.共模抑制比 (6) 2.1.4差分放大电路的分析 (6) 2.2镜像恒流源 (7) 2.2.1镜像电流源电路特点 (8) 2.2.2镜像电流源电路分析 (8) 2.3同向比例放大电路 (8) 2.4电压串联负反馈 (9) 2.5电路原理设计图 (10) 3．直流稳压电源的设计 (10) 3.1理论分析 (10) 3.2原理图 (11) 3.3直流稳压电源仿真结果 (11) 4高输入阻抗放大电路仿真 (12) 5实物安装和调试 (17) 5.1布局焊接 (17) 5.2调试方法 (17) 5.3测试结果分析 (17) 5.4实物展示 (18) 6. PCB制作 (19) 7．个人总结 (23) 参考文献 (24)
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。
可编程仪器放大器设计
可编程仪器放大器设计 ——低频电子线路课程设计实验报告 一．实验概述 采用通用运放LM324设计和模拟开关CD4051构成一个可编程增益放大器，其中放大器由仪器放大器（测量放大器）构成，增益控制部分由CD4051模拟开关和电阻构成。 二．技术指标 1.电压放大倍数：1.、2、4、8、16五档可控。 2.输入电阻：Ri>=100KΩ。 3.输入信号电压：正弦波，有效值50mv。 4.电源电压：±12v范围内可任选。 三．实验仪器 1．熟悉电路的工作原理。 2．根据技术指标通过分析计算确定电路行驶和元器件参数。 3．画出电路原理图（元器件标准化，电路图规范化）。 4．计算机仿真。 四．实验仪器 函数信号发生器、数字万用表、交流电压表、直流稳压源、LM324芯片、CD4051芯片、面包板、导线、电阻。 五．设计原理 1．模拟开关CD4051芯片 1）芯片管脚 CD4051芯片引脚图 2）芯片原理 CD4051芯片在电路中起模拟开关的作用，在电路中通过对开关A到G的控制实现对输入信号不同倍数的放大。 CD4051是单8通道数字控制模拟电子开关，有三个二进控制输入端A、B、C和INH输入，具有低导通阻抗和很低的截止漏电流。C、B、A依次为高、中、低位，控制X0到X7的输出。幅值为4.5～20V的数字信号可控制峰值至20V的模拟信号。这些开关电路在整个VDD-VSS和VDD-VEE电源范围内具有极低的静态功耗，与控制信
号的逻辑状态无关。当INH输入端＝“1”时，所有的通道截止。三位二进制信号选通8通道中的一通道，可连接该输入端至输出。 3 2．放大电路LM324 1）芯片管脚 LM324芯片引脚图 2）芯片原理 LM324是一个四运算放大器。与单电源应用场合的标准运算放大器相比，它们有一些显著优点。该四放大器可以工作在低到3.0伏或者高到32伏的电源下，静态电流为MC1741的静态电流的五分之一。共模输入范围包括负电源，因而消除了在许多应用场合中采用外部偏置元件的必要性。每一个放大器有5个引出脚，其中“+”、“-”为
单级放大电路
实验二 单级放大电路 一、实验目的 1． 掌握放大器静态工作点的调试方法，学会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、实验仪器及器材 双踪示波器、低频函数信号发生器、低频交流毫伏表、数字万用表、模拟电路实验箱 三、实验原理 图2-1 共射极单管放大器 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 B2和R B1 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，U CC 为供电电源，此为+12V 。 CC B B B B U R R R U 2 11 +≈ （2-1） C E BE B E I R U U I ≈-= （2-2） )(E C C CC CE R R I U U +-= （2-3） 电压放大倍数 be L C V r R R A β -= （2-4）
输入电阻 be B B i r R R R 21= （2-5） 输出电阻 C R R ≈0 （2-6） 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数字万用表，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，然后算出I C 的方法，例如，只要测出U E ，即可用E E E C R U I I = ≈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E C CE E B BE U U U U U U -=-=,。 2） 静态工作点的调试 放大器静态工作点的调试是指对三极管集电极电流I C （或U CE ）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的影响。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)饱和失真 (b)截止失真 图2-2 静态工作点对U0波形失真的影响 改变电路参数U CC ，R C ，R B （R B1，R B2）都会引起静态工作点的变化，如图2-3所示，但通常多采用调节偏电阻R B2的方法来改变静态工作点，如减小R B2，则可使静态工作点提高等。 最后还要说明的是，上面所说的工作点“偏高”或“偏低”不是绝对的，应该是相对信号的幅度而言，如信号幅度很小，即使工作点较高或较低也不一定会出现失真。所以确切的说，产生波形失真是信号幅度与静态工作点设置配合不当所致。如须满足较大信号的要求，静态工作点最好尽量靠近交流负载线的中点。
心电放大器的设计与仿真
电子线路CAD短学期 设计报告 学院：电子信息学院 学号： 15041523 班级： 15040211 姓名：卢虎林 日期： 2017年3月11日
一、实验目的 通过一个实例来说明Pspice对设计方案和具体电路进行分析的过程，理解电路的自上而下的设计方法。 二、实验原理 设计一个心电图信号放大器。已知: (1）心电信号幅度在50μV～5mV之间，频率范围为0.032Hz～250Hz。 (2）人体内阻、检测电极板与皮肤的接触电阻(即信号源内阻)为几十千欧。 (3）放大器的输出电压最大值为-5V～+5V。 1、确定总体设计目标 由已知条件（1)可知该放大器的输入信号属于微弱信号,所要求的放大器应具有较高的电压增益和低噪声、低漂移特性。由已知条件（2)可知,为了减轻微弱心电信号源的负载,放大器必须有很高的输入阻抗。另外，为了减小人体接收的空间电磁场的各种信号(即共模信号)，要求放大器应具有较高的共模抑制比。因此，最后决定的心电放大器的性能指标如下： 差模电压增益：1000(5V/5mV)； 差模输入阻抗： >10MΩ； 共模抑制比：80dB； 通频带：0.05Hz～250Hz。 2、方案设计 根据性能指标要求,要采用多级放大电路，其中前置放大器的设计决定了输入阻抗,共模抑制比和噪声,可选用BiFET型运放,本设计采用了LF4111型运放(其中Avo=4 10 ,Rid≈4 10 Ω,Avc=2)，由
于单极同相放大器的共模抑制比无法达到设计要求(可通过Pspice 仿真波形看出)，本设计采用了由三个LF411型运放构成的仪用放大器。 第二级放大器的任务是进一步提高放大电路的电压增益，使总增益达到1000。其次为了消除高、低噪声，需要设计一个带通滤波器。因为滤波器没有特殊要求，本设计可采用较简单的一阶高通滤波器和一阶低通滤波器构成的带通滤波器。 3、详细设计 根据上述设计方案，确定了心电放大电路的原理图，如图5-1所示。A1、A2、A3及相应的电阻构成前置放大器，其差模增益被分配为40，其中A1、A2构成的差放被分配为16，其计算公式为：Avd1=(Vo1-Vo2)/Vi=(R1+R2+R3)/R1，Avd2=Vo3/(Vo1-Vo2)=- R6/R4=1.6。 为了避免输入端开路时放大器出现饱和状态,在两个输入端到地之间分别串接两个电阻R11、R22，其取值很大，以满足差模输入阻抗的要求。第二级由 A4及相应的电阻、电容构成。在通带内，其被分配的差模增益应为(1000/40=25)，即 Avd3=vo/vo3=1+R10/R9=25 取R9=1KΩ，R10=24KΩ。C1、R8 构成高通滤波器，要求 f =0.05Hz。取R8=1MΩ，则可算出C1=4.58μF，取标称值电容 C1=4.7μF，算得fL=1/(2л C1 R8)=0.034Hz。C2，R10构成低通滤波器,要求f =200Hz。取R10=24KΩ,可算出C2=0.03316μF,取标称值电容C2=0.033μF，最后算出f =1/(2л C2 R10)=251.95Hz。可见满足带宽要求。
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。
实验一-仪器放大器设计与仿真
南昌大学实验报告 学生姓名：刘 阳 学 号: 6110116158 专业班级： 电子165 实验类型： □验证 □综合 ■设计 □创新实验日期：12.22实验成绩： 实验八仪器放大器设计与仿真 一、实验目的 1、掌握仪器放大器的设计方法 2、理解仪器放大器对共模信号的抑制能力 3、熟悉仪器放大器的调试功能 4、掌握虚拟仪器库中关于测试模拟电路仪器的使用方法，如示波器，信号发生器等虚拟仪器的使用 二、实验原理 下图是由三个集成运放构成的仪器放大器电路。其中，集成运放U2C 组成减法电路，即差值放大器，集成运放U2A 和U2B 各对其相应的信号源组成对称的同相放大器，且645321R R R R R R ===，，。
由于v -→v +，因而加在RG （即R7)两端的电压为 ，相应通过RG 的电流G l l G R v v i 21-=，由于-i 0，因而 当R 3=R 2=R 时， 对于U2C 而言，U2B 加在反相输入端，U2A 加在同相输入端，利用叠加原理，合成的输出电压： 25 4134o -o o v R R v R R v += 由于R3=R5,R4=R6,因而 仪器放大器的差模电压增益： 因此改变电阻的值可以改变仪器放大器的差值电压增益，此仪器放大器的增益是负的，要使增益为正的，则可在输出时加一个反相器，即可得到增益为正的仪器放大器。 三、实验器材 Multisim 虚拟仪器中的函数发生器、运算放大器、示波器。 四、实验内容 1、采用运算放大器设计并构建一起放大器： （1）输入信号u i ＝2sinwt(mV)时，要求输出电压信号u o ＝0.4sinwt(V)， A vd =200，f=1kHZ ； （2）输入阻抗要求R i >1M Ω。 2、用虚拟仪器库中关于测试模拟电路仪器，按设计指标进行调试。 主要虚拟仪器中的函数发生器、运算放大器、示波器。
单级交流放大电路
深圳大学实验报告课程名称：模拟电路 实验项目名称：单级交流放大电路 学院：信息工程学院 二、实验仪器 1.示波器 2.信号发生器 3.数字万用表 三、预习要求 1.复习三极管及单管放大电路工作原理。
2.进行放大电路静态工作点和电压放大倍数的估算。 四、实验内容及步骤 1.装接电路与简单测量 图1.l 基本放大电路 如三极管为3DG6，放大倍数β一般是25—45；如为9013，一般在150以上 (1)用万用表判断实验箱上三极管V的极性和好坏，电解电容C的极性和好坏。 U BE=0.7V、U BC=0.7V，反向导通电压无穷大。 所示，连接电路(注意：接线前先测量+12V电源，关断电源后再连线)， 、 (2)按图1.2接线，调整R P使V E=2.2V，计算并填表1.1。 图1.2 工作点稳定的放大电路 为稳定工作点，在电路中引入负反馈电阻R e，用于稳定静态工作点，即当环境温度变化时，保持静态集电极电流I CQ和管压降U CEQ基本不变。依靠于下列反馈关系： T↑—β↑—I CQ↑—U E↑—U BE↓—I BQ↓—I CQ↓，反过程也一样,其中R b2的引入是为了稳定U b。但此类工作电路的放大倍数由于引入负反馈而减小了，而输入电阻r i变大了，输出电阻r o不变。
e be L c u R r R R A )1()(ββ++-= ，))1((21e be b b i R r R R r β++=，c o R r = 由以上公式可知，当β很大时，放大倍数u A 约等于 e L c R R R ，不受β值变化的影响。 输出波形时要调节R b1，使输出波形最大且不失真时开始测量。输入输出波形两者反相，相差180度。 (3) 信号源频率不变，逐渐加大信号源幅度，观察V O 不失真时的最大值并填表1.2。 分析图1.3的交流等效电路模型，由下述几个公式进行计算： E be I mV r 26) 1(200β++≈，be ce c L V r r R R A β-=，c ce o be b b i R r r r R R r ==,2
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
运算放大器的设计与仿真
集成运算放大器放大电路仿真设计 1集成运算放大器放大电路概述 集成电路是一种将“管”和“路”紧密结合的器件，它以半导体单晶硅为芯片，采用专门的制造工艺，把晶体管、场效应管、二极管、电阻和电容等元件及它们之间的连线所组成的完整电路制作在一起，使之具有特定的功能。集成放大电路最初多用于各种模拟信号的运算（如比例、求和、求差、积分、微分……）上，故被称为运算放大电路，简称集成运放。集成运放广泛用于模拟信号的处理和产生电路之中，因其高性价能地价位，在大多数情况下，已经取代了分立元件放大电路。 2 电路原理分析 2.1 电路如图1所示 R1 10kΩV1 500mV U1A TL082CD 3 2 4 8 1 R2 9.1kΩ RF 100kΩ V2 12 V V3 12 V XMM1 1 此电路为反向比例运算电路，这是电压并联负反馈电路。输入电压V1通过电阻R1作用于集成运放的反相输入端，故输出电压V0与V1反相。 图2 仿真结果图 输入输出关系理论输仿真输出值电路功能
其中 1 //2R RF R = 2.2电路如图3所示 R1 10kΩ Ui2 200mV U1A TL082CD 3 2 4 8 1 R24.7kΩ RF 100kΩ V212 V V312 V XMM1 Ui1 100mV R310kΩ 3 此电路为反相求和运算电路，其电路的多个输入信号均作用于集成运放的反相输入端，根据“虚短”和“虚断”的原则，0==p N u u ，节点N 的电流方程为F i i i =+31 所以)1 2 31( 0R Ui R Ui RF U +-= 输入输出关系 理论输出值 仿真输出值 电路功能 )1 2 31( 0R Ui R Ui RF U +-= -3V 2.999V 反相求和放大电路 其中RF R R R //3//12= 2.3电路如图5所示 出值 11 0V R RF V -= -5V -5V 反相比例运算电路
单管放大器的设计与仿真及误差分析
课程设计报告 题目：单管放大器的设计与仿真 学生姓名： 学生学号： 系别： 专业：电子信息工程 届别： 指导教师： 电气信息工程学院制 2013年3月
淮南师范学院电气信息工程学院2014届电子信息工程专业课程设计报告 目录 引言……………………………………………………………1任务与要求…………………………………………………2系统方案制定………………………………………………3系统方案设计与实现………………………………………4系统仿真和调试……………………………………………5数据分析……………………………………………………6总结…………………………………………………………7参考文献……………………………………………………8附录………………………………………………………… 第1 页
单管放大器的设计与仿真 学生: 指导教师： 电气信息工程学院电子信息工程专业 引言：放大现象存在于各种场合中，例如，利用放大镜放大微小的物体，这是光学中的放大；利用杠杆原理用小力移动重物，这是力学中的放大；利用变压器将低电压变换为高电压，这是电学中的放大。而作为电子电路中的放大晶体管放大器是放大电路的基础【1】，也是模拟电子技术、电工电子技术等课程的经典实验项目，实验内容涉及方面广泛。本文已常见的作为集成运放电路的中间级的共射放大电路为讨论对象，一方面，对具体包括模拟电路的一般设计步骤、单管共射放大电路设计方案的拟定、静态工作点的设置与电路元件参数的选取、放大电路性能指标的测量、稳定静态工作点的措施等做阐述。本文采用的是分压式电流负反馈偏置电路设计成的共发射极放大器，对分压式电流负反馈偏置电路能稳定静态工作点的原理作了说明，并将对晶体管放大器静态工作点的设置与调整方法、放大电路的性能指标与测试方法、放大器的调试技术做阐述。介绍模拟电子电路的一般设计方法和思路，以及Multsim 和Matlab软件的一些基本操作和仿真功能。
实验1单级放大电路
实验 1 单级放大电路 1．实验目的 1)学习使用电子仪器测量电路参数的方法。 2)学习共射放大电路静态工作点的调整方法。 3)研究共射放大电路动态特性与信号源内阻、负载阻抗、输入信号幅值大小的关系。2．实验仪器 示波器、信号发生器、交流毫伏表、数字万用表。 3．预习内容 1)三极管及共射放大器的工作原理。 2)阅读实验内容。 4．实验内容实验电路为共射极放大器，常用于放大电压。由于采用了自动稳定静态工作点的分压式偏置电路(引入了射极直流电流串联负反馈) ，所以温度稳定性较好。 1) 联接电路 (1) 用万用表判断实验箱上的三极管的极性和好坏。由于三极管已焊在实验电路板上，无法用万用表的h EF 档测量。改用万用表测量二极管档测量。对NPN 三极管，用正表笔接 基极，用负表笔分别接射极和集电极，万用表应显示PN 结导通；再用负表笔接基极，用正表笔分别接射极和集电极，万用表应显示PN 结截止。这说明该三极管是好的。用万用表判断实验箱上电解电容的极性和好坏。对于10μF 电解电容，可选择200k Ω电阻测量档，用万用表的负极接电解电容的负极，用万用表的正极接电解电容的正极，万用表的电阻示数将不断增加，直到超过示数的范围。这说明该电解电容是好的。 ⑵ 按图1.1 联接电路。 ⑶ 接通实验箱交流电源，用万用表测量直流12V 电源电压是否正常。若正常，则将12V 电源接至图1.1 的Vcc 。 图1.1 共射极放大电路
⑷ 测量电阻 R C 的阻值。将 V i 端接地。改变 R P （有案可查 2 2k Ω、 100k Ω、 680k Ω三 个可变电阻可选择） ，测量集电极电压 V C ，求 I C =（V CC －V C ）/R C 分别为 0.5mA 、1mA 、1.5mA 时三极管的 β值。建议使用以下方法。 I B 请注意，电路断电、 压值来计算电 流值， 误差较测量电压、 可能损坏万用表。 Vcc=11.992 V 表 1.1 测量 β 值 I C (mA) V C (V) 测量值 计算值 V B (V) R b (k ) I B ( A) 0.5 9.442 1.5821 147.436 4.685 106.72 1 6.892 2.5657 82.236 7.72 138.89 1.5 4.342 3.5445 52.950 11.85 126.58 图 1.2 是示意图。它示意 i C 并不严格等于 βi B ， 只是近似等于 βi B ；或者说 β并不是一个常数。通常， β随 i B 增大而增大。 对于一个三极管， β随 i B 的变化越小越好。用图 解法表示共发射极放大器放大小信号的原理可知， β 随 i B 变化而变化是正弦波小信号经共发射极放大器放 大后产生非线性谐波失真的原因。若表 1.1中 β的数 值较接近，则表 1.6 中的非线性谐波失真应较小。使 用不同实验箱的同学之间可验证上述分析。由此可见， 在制作小信号放大器时，若要求其非线性谐波失真尽可能小，则应挑选 化尽可能小的三极管。 2） 调整静态 电压放大器的主要任务是使失真尽可能小地放大电压信号。为了使输出电压失真尽可 能小，一般地说，静态工作点 Q 应选择在输出特性曲线上交流负载线的中点。若工作 点选 得太高，放大器在加入交流信号后容易引起饱和失真；若选得太低，容易引起截止失真。对 于小信号放大器而言， 若输出交流信号幅度较小， 电压放大器的非线性失真将不是主要问题， 因此 Q 点不一定要选在交流负载线的中点，而可根据其他要求来选择。例如，希望放大器 耗电省、噪声低，或输入阻抗高， Q 点可选得低一些。 将 V i 端接地。调整 R P ，使 V C =6V ，测量计算并填写表 1.2，绘制直流负载线，估算静 态工作点和放大电路的动态范围；分析发射极直流偏置对放大器动态范围的影响。 表 1.2 调整静态 测量值 测量计算值 V B V cc V B I C R R R b R b1 R p C （1-1） R b2 R b I B 电阻从电路中开路后才能用万用表测量电阻值。本实验用测电阻值、电 而不是直接测量电流， 是因为本实验电路的电流较小， 测量电流的测量 电阻的误差大。 同时还因为测量电流时万用表的内阻趋于零， 使用不当很 CE β值随 i B 变化 而变