四川大学模电期末设计实验报告

模拟电子实验报告

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一、实验目的

1、进一步深入了解放大电路的工作原理

2、学会设计简单放大电路的基本方法和基本思想

3、掌握多级放大电路的原理以及应用

二、实验设备及器件

电阻若干、电容若干、导线若干

双踪示波器DS1022M

实验箱

万用表DF1945

信号发生器DF1641B1

三、阐述初始设计方案并对设计方案进行可行性论证

原始电路如下：

因共射放大电路电路能够很好的放大电压，因此选用共射放大电路，因实验要求电压放大倍数大于100，一级放大不能确保电路达到设计要求，因此采用两级放大电路，同时引入交直流负反馈，加强电路的稳定性，因设计要求输入电阻大于100K ，因此第一级采用单偏置电路，同时引入串联负反馈，以增大输入电阻，在输出级引入电压负反馈以减小输出电阻。

可行性论证，

第一级静态工作点：

I CQ1=[V cc*R b1/(R b1+R b2)–0.7]/R e1=5.78mA

I BQ1=I CQ1/β=72.3μA

U CEQ1=V CC–I CQ1(R C1+R e1)=5.17V

I Rb2=V CC/(R b1+R b2)=0.31mA

第二级静态工作点：

I CQ2=[V cc R b4/(R b3+R b4)-0.7]/R e2=1.02mA

I BQ2=I CQ2/β=12.7μA

U CEQ2=V CC–I CQ1(R C2+R e2)=5.45V

I Rb3≈5.5I BQ2

第一级放大倍数：

r be1=300+(1+β)*26mV/I CQ1=660Ω

A v1=–β(R c1∥R i2)/[r b1+(1+β)R e1]≈–5

R i2=R b3∥R b4∥[r e2+(1+β)R e2]=15KΩ

r be2=300+(1+β)*26mV/ICQ2=2.4KΩ

第二级放大倍数：

A v2=–β(R c2∥R f)/r be2≈–187

A v=A v1*A v2=935

A uf=1+R f/R e1=180

D=6

输入阻抗：

R if=D{R b1+R b2∥[r be1+(1+β)R e1]}=103KΩ

输出阻抗：

R of=R c2∥R f/D=0.83KΩ

将电路中相关元件参数带入以上式子计算得，满足设计要求，

综合考虑实际电路相关影响，经分析以上设计是具有可行性的，因元件参数的取值，均为估算，有误差的存在，在安装电路时

应根据实际测试结果为依据，在原电路的基础上进行改动

四、绘制调整后的电路图及元器件参数，用Multisim软件对电路进

行仿真，给出仿真结果；

电路图如下：

在输入32. 527mV时顶部和底部刚好同时失真，波形图如下：

静态工作点调整无误后，输出波形如下图所示：

在不失真的情况下输入输出电压如下图所示：

五、不合格参数的调整，以及原理

1、一级放大电路静态工作点的调整，按要求第一级CE间静态

电压应在6V左右，缓慢调整左侧滑动变阻器，使CE间

电压尽量满足要求，调整完毕后，不允许再次调整

2、加上正弦输入信号后，用示波器测量输出波形，屏幕上显

示出一杂乱的波形，经检测为正弦发生器有故障，更换函

数发生器

3、逐步增大输入电压，观测输出波形，当电压增加到一定幅

值时输出波形首先出现底部失真，因使用的为NPN管，

所以为饱和失真，应调整第二级的滑动变阻，使其缓慢变

化，直至使顶部与底部同时失真，此时整个电路的静态工

作点Q位于交流负载线中部，符合要求

4、以上调整完毕后，不再调整左右两边的滑动变阻，测量输

入输出电压，看是否满足放大倍数要求，第一次经测量低

于100，因放大倍数为1+R f/R e1，增大R f再次测量输入输

出电压，直至满足实验要求，最终确定R f为24KΩ。

5、用示波器两个输入端同时测量输入输出波形时，输出波形

严重失真，当示波器输入端仅有输出信号时，显示波形正

常，最终，示波器输入端仅接输出信号，输入信号的大小

用万用表测量

六、阐述工作点的调整及动态参数的测试条件、原理、方法

1、静态工作点的调整

第一级要求输入信号为零时，CE间电压接近6V，缓慢调

节左侧滑动变阻，使CE间电压在6V左右，第二级，加

上输入信号，逐渐增加输入信号，使输出波形顶部和底部

同时失真，如果不同时失真，调节右侧滑动变阻，当无论

怎样调整变阻器，均无法满足要求时，应考虑将于滑动变

阻器相连的电阻变大

2、动态参数的测试条件、原理、方法

测试条件：以下一切动态参数均在信号源频率为1kHZ，且输出不失真条件下测量

原理：①测量增益，分别用万用表测量输入端电压U i和输出电压U o(不带负载)利用公式A uf=U o/U i，即可得到增益A uf

②测量输入电阻，在输入端添加一个50KΩ的电阻如下图所示，要求输入信号频率为1kHZ,调节输入信号，确保输出不失真，此时左侧万用表测量U i，然后将结点12处的线连接到函数发生器的正接线

处，此时测量的便是U s，将数据带入以下公式即可算出输入电阻

R i=U i*R s/(U s-U i)

③测量输出电阻，要求输入信号频率为1kHZ，调节输入信号，确保输出不失真，在输出端加一2K 负载电阻，电路图如下：

此时右侧万用表测量的即为U ol，在原电路的基础上去掉负载电阻R4，测量输出电压U o，然后将数据带入公式Ro=(U o-U ol)*R l/U ol即可求得输出电阻Ro

④测量通频带，采用三点法测试在保证输出不失真的条件下，先测量在输入频率为1kHZ条件下的输出电压U o，然后逐步减小输入频率，同时观测输出电压，当输出电压为0.7 U o时，记下此时的频率值f L（下限截止频率），然后在1kHZ的基础上逐步增加输入频率，同时观测输出电压，当输出电压为0.7 U o时，记下此时的频率值f H （上限截止频率）

七、对测试结果进行分析；

最大输出不失真U omax以及静态工作点

测量增益

A uf=U o/U i=2.99/25.46*1000=117.6

测量输入电阻

R i=U i*R s/(U s-U i)=22.04*50k/(25.46-22.04)=322.2KΩ

测量输出电阻

Ro=(U o-U ol)*R l/U ol=(2.994-2-046)*2k/2.046=927Ω

三点法测试做理论曲线

数据结果分析：

在做实验时，因受元器件性能，实验仪器的稳定性，环境温度等多方因素的影响使实验数据存在一定的误差，但均在误差允许的范围内，在误差允许的范围内，将数据带入相应的公式中进行运算，分析得，所测量数据均满足实验要求，因此修改后的电路符合实验设计要求，并完整的实现了电路的基本功能，所以此次设计实验符合要求。六、总结电路设计以及设计实验的心得体会：

在课堂上学习了模拟电路的理论知识后，从第六周开始，我们开始做模拟电路实验，实验前认真做好实验预习，实验中认真听老师讲解，在自己动手操作的过程中，有不懂的先自己认真思考，实在解决

不了就问老师，然后自己在动手操作，在这个过程中，锻炼了自己的思维能力，自己的动手能力，以及沟通能力，以及合作精神，使自己能够更加熟练的应用相关方面的电子仪器，扩宽了自己的知识面，使自己所学的理论知识与实践相结合。这次实验是我和我的搭档一起完成，做实验前就做了预习报告，在电路模型确定后，就需计算各个器件的参数，此时我们课上所学知识，在这里得到应用，虽然运算量很大，但最终还是确定下来，然后进行模拟，在模拟中我们逐渐修改元件参数，使其最终达到实验设计要求，最后是电路的组装，在组装的过程中使我感到了理论与实际的差距，虽然在模拟中，一切参数均满足要求，可是安装的电路却并没有达到预期效果。比如当时我们需要的阻值的电阻已经没了，只能大概估计选取一些偏大的电阻。但在静态测试的时候Uce偏小，输出波形也不稳定，第一次放弃重连。第二次是耳机放大的时候e集没有连入电路，知道第三次连好。反复调整两个电位器才符合要求。后面就越做越顺了，最终达到实验设计要求。这次设计实验，是理论与实践的结合，使我充分认识到实践的重要性，以及合作的重要性，在此我也要感谢老师，谢谢你们，在这学期中孜孜不倦的为我们传授知识，使我们的羽翼更加的丰满，使我们以后的道路更加平坦。