实验三 单级放大器仿真
实验三晶体管共射极单管放大器
实验三 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A V 、输入电阻Ri 、输出电阻RO 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仪的使用方法。
二、实验原理晶体管单级放大电路有三种基本接法, 即共射电路、共集电路、共基电路。
三种基本接法的特点分别为:1.共射电路既能放大电流又能放大电压, 输入电阻在三种电路中居中, 输出电阻大, 频带较窄；常做为低频电压放大电路的单元电路。
2.共集电路只能放大电流不能放大电压，是三种接法中输入电阻最大、输出电阻最小的电路，具有电压跟随的特点。
常用于电压放大电路的输入级和输出级，在功率放大电路中也常采用射极输出的形式。
3.共基电路只能放大电压不能放大电流，输入电阻小，电压放大倍数和输出电阻与共射电路相当，但频率特性是三种接法中最好的电路，常用于宽频带放大器。
放大电路的主要性能指标有：放大倍数、输入电阻、输出电阻、通频带等。
而保证基本放大电路处于线性工作状态（不产生非线性失真）的必要条件是设置合适的静态工作点Q, Q 点不但影响电路输出是否失真, 而且直接影响放大器的动态参数。
本实验所采用的放大电路为电阻分压式工作点稳定的单管放大电路（图3-1）。
它的偏置电路采用RB1和RB2组成分压电路, 因此基极电位UB 几乎仅决定于RB1与RB2对VCC 的分压, 而与环境温度的变化无关；同时三极管的发射极中接有电阻RE, 它将输出电流IC 的变化引回到输入回路来影响输入量UBE, 以达到稳定静态工作点的目的。
当放大器的输入端加入输入信号ui 后, 在放大器的输出端便可以得到一个与ui 相位相反, 幅值被放大了的输出信号uO, 从而实现了电压放大。
图3-1电路的静态工作点可用下式估算:CC2B 1B 1B B R +R R ≈U Ｖ I E =C EBEB I ≈R U U －U CE =V CC -(R C +R E )而电压放大倍数、输入电阻、输出电阻分别为:A V =- beLC r R //R βbe 2B 1B i r //R //R =RC O R ≈R 注意: 测量放大器的静态工作点时, 应在输入信号ui=0的条件下进行。
实验三单级放大电路
实验任务（3）
三、测量放大电路幅频特性曲线 逐点法操作提示： 1、S1置“2”，S2置“on”， ICQ＝0.5mA ；
2、将10mV 的正弦波信号加入Vi，令频率从 20HZ~200KHZ变化（2-5-10进制），分别测量相 应的VoL
3、频率变化过程中要保持Vi=10mV不变。
选择测试仪器 确认测试条件
记录测试数据
被测量均为交流电压，用交流毫伏表测量
在何条件下测试上述量值：
电源+6V, ICQ在0.5mA时,输入频率f=1kHz，电压Vi＝10mV的信号
与上述实验条件相对应的测量数据。（表4-3）
形成Av、Ri、Ro的测试方案
主要内容
具体方案
1、任务/目的 2、实验设备
（辅助实验条件） ❖ 选择测试仪器——交流、直流、频带。。。。。 ❖ 确认测试条件——被测电路的工作状态正常？影
响被测参数条件是否满足要求？ ❖ 测试并记录数据——测试条件、测试数据
静态工作点测试任务分析（思路）
任务分析
静态工作点含义
实验方案
三极管放大电路直流偏置下，三极管基极电流、集电极电流、基极发射极电压及集电极-发射极电压。
4、实验步骤
5、数据记录
具体方案 测量放大电路的静态工作点。
直流稳压电源、万用表
Vcc=+6V供电；电位器RP分别调至两极端位置；不接交流信 号，开关S1置“2”，S2置“OFF”。
1）给实验装置加+6V的电压， 2）令Vi=0（在没有输入信号的情况下）, 3）调节RP至最大值, 测量此时的静态工作点ICQ和VCEQ的值， 记入表4-1中。 表4-1
阻和负载电容 OFF:输出端开路
实验电参量认知
实验三单调谐回路谐振放大器仿真实验
实验三高频小信号谐振回路仿真实验按图1所示电路参数在Multisim中画出相应的电路。
T1
46.5MHz 0°18.6MHz
0°
注：T1的初次级电感量均为58.3nH 图1 高频谐振回路仿真实验图
一、静态分析
该电路为放大电路，首先需要选择合适的偏置电阻使其工作在放大区。
使用参数扫描法，进行在改变R5情况下的静态工作点分析。
要求R5从12kΩ～20kΩ,10个观测点，观测三极管三个极电压V2、V3、V8。
将分析结果填入下表中。
表1 R5参数扫描的静态工作点
二、谐振频率的计算
C6选择51%，即15pF,T1的初次级电感量均为58.3nH。
可得谐振频率：
三、电压增益
使用双踪示波器（oscilloscopc）观察输入和输出电压波形。
使用电压表测量输入和输出电压的有效值，得到电压增益：
四、幅频特性及通频带
用波特图仪观察频率特性，如图。
移动标尺至幅频下降3dB，得到下限频率，上限频率，通频带为：。
五、负载对频率特性曲线的影响
使用参数扫描法，进行在改变RL情况下的交流分析。
单级放大电路仿真实验报告
单级共射放大电路
一、画电路图
（一）元器件
一个二极管2N222A、直流电压源V2、交流电压源V1、三个电阻、两个电容及接地线。
各元器件的参数设置参见电路图。
（二）电路图如图2-1所示
图2－1 单级共射放大电路
二、分析电路图
（一）直流工作点分析
选择所有的输出变量到分析变量列表，直流工作点仿真结果如图2-2所示
图2－2 直流工作点仿真结果
（二）瞬态分析
由于信号源的频率为1khz，故将终结时间设置为2ms即可得到两个周期的瞬态波形，将输出变量分别设置为V1和V5，即可得到如图2－3、图2－4所示的输入及输出波形。
输入波形
输出波形
对所有数据进行分析后，启动后处理程序，求放大电路电压增益的幅频响应、相频响应及输入阻抗频率响应。
定义输出波形函数为v5/v1，点击“Draw”按钮即可得到如图2－6所示的电压增益的幅频响应及相频响应
电压增益的幅频响应及相频响应
输入阻抗频率响应
有输入阻抗频率响应图，激活游标，如图2－8所示，可读出当频率为1Khz时的输入电阻为2.8093KOhm.
2.求输出电阻
由图2－9所示电路图可获得如图2－10所示的输出阻抗的频率响应图
（之后的图片是课后完成，故有所不同）
输出阻抗电路图
输出电阻的读取，由图可读出输出阻抗为3.7190KOhm
求上、下限频率
由电压增益的幅频响应及相频响应图，可知电压最大增益为146.5022，可求出当电压增益为103.5770时所对应的两个频率分别为上、下限频率。
由图2－10可读出下限频率为6.3096hz；由图2－11可读出上限频率为19.9526Mhz。
三极管单级放大器 实验报告 课程设计
4、输入输出电阻：
输入电阻测量电路输出电阻测量电路
输入电阻：
输入信号
Rt
Ri
=20mV，f=1KHz
20mV
8.8mV
10
7.86
输出电阻
输入信号
Rt
Ri
=20mV，f=1KHz
800mV
540mV
10
4.8
5、输入电压范围：
在测量中，当输入信号 =410mV是出现截止失真。
五、问题总结（实验中遇到的已解决和未解决的问题）
创新实验项目报告书
实验名称
三极管单级放大器
日期
2010-11-30
姓名
专业
电子通信
一、实验目的（详细指明输入输出）
1、自行确定参数设计一个基于通用三极管单级放大器电路。
2、输入信号峰峰值在20mV左右。
3、要求单级放大器能够稳定的放大信号，同时有较好的频幅特性（频率范围从几十HZ几千HZ）。
4、放大器放大能力能达到几十到几百倍。
由于 ,在输入交流信号时,可看作电压信号直接加在发射极端。所以， ， ， ， ，其中 。由 =50得， =50 =80 。由静态参数 =2V， ,得 =1k,取 1k。
电源去耦电容 、 的作用是降低电源和地的交流阻抗，避免在放大器输入交流信号时，电源对其产生影响，为了在较宽的频域上均能够取得较好的效果，取 =0.1 ， =100 。耦合电容 、 取10 ,使电路仅能输入和输出较高频率的信号。旁路电容 取47 ，其作用是使在输入交流信号时将 短路，从而确保电路放大倍数和静态工作点的均处在恰当位置。
Av
10
56
2.8
30
240
12
50
单级放大器的实验报告
电子线路实验报告题目：单级放大电路实验第一部分：multisim仿真一：仿真模型的建立过程1)启动multisim 10.0，在place中点击component的元件库中，将电路所需的元件（信号源[ac power]，直流电源[vcc],三极管[BJT NPN],电阻[resistor],滑线变阻器[potentiometer],电容[cap electrolit]，地端[ground])一一调用，放工作区中。
2)将放置好的元件移动，旋转，然后，按照位置适当的连接完成。
3)在已经连接好的电路中选中一个元件，单击左键，在出现的快捷菜单中，选择属性[properties],在打开的页面中修改元件的参数，选择适当的参数来保证下面的仿真工作顺利进行。
4)最后在操作界面顶端的工作菜单中，点击选项[options],选择sheetproperties,在打开的对话界面中，在Net Name 栏中，选择show all 选项，是电路中每条线路上都显示标号，以便仿真与电路的修改。
5) 完成后的单级放大电路的multisim原理图如下所示。
图1-1二：实际操作中的错误错误最开始仿真过程无法进行，万用表测量值为负值，不符合实际中的电压情况，没有实现放大的功效。
原因在绘制multisim原理图时，忽略了节点的作用，在分压偏置的两个R1，R2中间，没有节点，没有完成正常的分压偏置作用。
三：电路原理分析1)电路中必须根据放大管的类型加入合适的直流电源，以便设置合适的静态工作点，并且作为输出的能源。
对于晶体管放大电路，电源的极性和大小要保证发射结的正向偏置，且基极与发射极之间的静态电压要大于开启电压，保证晶体管导通，集电结要处于反向偏置，保证晶体管工作在放大区。
2)电阻的取值要得当，与电源相配合，是放大管有合适的静态工作点。
3)加入输入信号时候，要能够作用输出回路，改变基极和发射极之间的电压，从而改变基极或发射极的电流。
实验三晶体管共射极单管放大器 (1)
实验二晶体管共射极单管放大器预习部分一、实验目的L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.掌握放大器主要性能指标及其测试方法。
3.熟悉示波器、函数发生器、交流亳伏表、直流稳压电源及模拟实验箱的使用。
二、实验原理1.静态工作点对放大器性能的影响及调试1）静态工作点当放大电路未加输入信号（为=0）时，在直流电源作用下，晶体管基极和集电极回路的直流电流和电压用/BQ、UBEQ、I CQ、UCEQ表示，它们在晶体管输入和输出特性上各自对应一个点，称为静态工作点。
放大器静态工作点Q的位置对放大器的性能和输出波形有很大影响。
以NPN型三极管为例，如工作点偏高（如图2-2・1中的Ql点），放大器在加入交流信号以后易产生饱和失真, 此时儿的负半周将被削底；如工作点偏低（如图2-2-1中的Qz点）则易产生截止失真，即〃”的正半周被缩顶（一般截止失真不如饱和失真明显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加，检查输出电压〃〃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。
图2-2-1静态工作点不合适产生波形失真最后还要申明电笔上面所说的工作点“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。
所以确切地说，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。
若要获得最大的不失真输出电压，静态工作点最好尽量靠近交流负载线的中点，如图2-2-2中的Q点。
图2・2-3共射极单管放大器2）静态工作点的调试和测量方法静态工作点由偏置电路设置。
放大电路常用的偏置电路有固定和分压式偏置电路。
固定偏置电路仅由一个基极电阻构成，要求电阻在兆欧数量级上，Q点易受晶体管参数变化和基极电阻值误差的影响。
图2-2-3所示是分压式偏置的共射极放大电路。
偏置电路由两个千欧数量级的基极电阻RBl和R B2构成，并添加射极电阻，也称射极偏置。
三极管单级放大器
三级管单级放大器实验报告册组别：610-24日期：2009-11-3创新实验项目报告书实验名称三极管单级放大器日期2010-11-3姓名专业通信工程电子科学与技术一、实验目的（详细指明输入输出）1、熟悉三极管单级放大电路的原理，按要求完成不失真放大且放大倍数为几十倍到几百倍。
2、熟练掌握protel multisim 示波器、信号发生器的使用。
3、理解静态工作点的选择对跟随器输入输出的频率影响。
4、根据分析计算得出所需参数选取相应的元器件，设计出正确的电路并做出实物进行调试和相关数据记录与分析。
二、实验原理（详细写出理论计算、理论电路分析过程）本次实验采用的是射极偏置共射极放大电路，该电路具有：输入阻抗高、输出阻抗高、电压增益大、失真系数低、静态工作点稳定等特点。
其基本电路如图1所示：图1 单管放大原理图（1）、元件的选取：1、选择三极管9013，经万用表测得，其HFE值为1702、选择常见的直流电源+15V.3、电容c5选取0.1u的瓷片电容，其他全部是电解电容。
C1=100u , C2=10u, C3=10uC4=10uR1=100K R2=22K Rc=10k Re1=500 Re2=1.5K4、阻容耦合直流偏置共射极放大电路的分析：静态工作点：Ueq=0.7v,Ubeq =15≈+⨯22100222.71vUeq =2.71-0.7v0.02≈Ieq=2/2k=1mAI cq = Ieq=1mAUce=Vcc-1mA⨯12K=3VIbq=5.9uA三、实验步骤。
1、查找资料，确定三级管型号、元件参数等并画出原理图。
2、在multisim上进行仿真并修改参数以确定最适合的参数。
3、根据最终原理图焊接出来实物。
4、进行实物的测量与调试。
5、实验记录和调试。
6、写实验报告。
四、实验结果。
1、仿真原理图。
下图是在multisim上的仿真结果，电压放大倍数是20倍。
实际测量值中，Icq =1.00uA =IeqIbq=6.34uAUbeq =0.597v Uce=2.99vUeq =1.99v UBQ=2.53v仿真原理图幅频特性：平坦处频率范围：47到6MHZ相频特性：输出相位-180度：100HZ到30KHZ输出相位180度：30KHZ到1 MHZ频率特性图以下是实际测量结果：一、在输入信号幅值为240mV Vpp时，输出电压随输入信号频率变化的情况如下：F(HZ) 20 60 100 120 200 300 600 700 900Vpp(v) 4.36 4.60 4.64 4.64 4.60 4.56 4.56 4.56 4.56三、输入信号频率为1khz时，改变输入信号电压幅值，观察输出电压失真情况：50 80 110 140 170 200 230 Vi-pp(mv)0.97 1.55 3.10 2.66 3.22 3.78 4.36 Vo-pp(v)2、输入输出相位图输入输出相位图五、问题总结（实验中遇到的已解决和未解决的问题）实验中遇到并已解决的问题如下：1：确定三极管的型号及静态工作点。
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附录：
1.静态工作点估算
根据给定的电路参数，VCC=9V、VBE=0.75V 、β =100估算 实验电路的静态工作点VB 、VC、VE和 RW 的值。
VE ≈ IC×RE VB = VE +VBE VC = VCC－IC×RC
RW =〔（VCC－VB）÷ IR1〕－ Rb1 IR1 ≈ IR2 = VB ÷ Rb2
操作示范
将示波器的屏幕展开，可看到 二个连续波形，按下暂停键， 拖曳滚动条，将波形周期调整 到显示二至三个。
拖曳指针，可读出它们之间的 频率差，算出它们的相位差。
若用到开关，需按键盘的空格 键，它才起作用。
若用到可变电阻，需对它进行 参数设置（初始值、改变量）， 每按一次R键，电阻值就会改 变。
三三四四三三四四 端端端端端端端端 耗耗耗耗增增增增 沟沟尽尽尽尽强强强强 三三道道型型型型型型型型 极极结结 管管型型
沟沟 道道 砷砷 化化 镓镓
数字器件库
指示器件库
D D JK JK RS
半全
加加 器器
触 发 器
触触 发发 器器 一二 型型
触 发 器 一 型
触 发 器 二 型
多 多 编算 计 移 触
一、实验目的
掌握放大器静态工作点Q的调整、测试方法。
掌握放大器的电压放大倍数AVL 、Av∞的测试 方法。
掌握放大器的输入电阻Ri、输出电阻Ro的 测试方法。
观察放大器输出波形的非线性失真。
学习EWB仿真软件的基本操作方法。
二、单管放大电路
三、实验内容
1. 静态工作点调整及测量
管压压降 变变压 压压变 器器压 器
数 函示 波字 逻逻
字 数波 特信 辑辑
多 信器 图号 分转
用号
仪发 析换
表发
生 仪仪
生
器
器
2.EWB仪器库栏
数字多用表
这是一种自动调整量程的数字多用表。其电压栏、电流档的内 阻、电阻档的电流值和分贝档标准电压值都可任意进行设置。下图 为它的图标和面板（双击图标可弹出）。
接地 触发 B通道
时基控制
面板展开 外触发输入
X轴偏置
Y轴偏置 Y轴输入方式
自动触发
触发控制
为了能够更细致地观察波形，按下示波器面板上的Expand按钮将面板进一步展开成下 图所示。通过拖曳指针可以详细读取波形任一点的读数，以及两个指针间读数的差。
指针1、2处读数差
指针2处读数
指针1处读数 面板恢复
2.静态工作点测量方法：
接通电源，调节RW ，使 VCE = 4 V。
用电压表(DC档)测量晶体管的VCE，使之接近于 要求值,然后测量VB、VC、VE的值；并填入表中。
注意： 静态工作点必须在输入信号（Vi＝0）的情况下
进行测试。
3. 静态工作点调试
放大器的基本任务是不失真地放大信号。要 使放大器能正常工作，必须设置合适的静态 工作点Q。
器件若需旋转，可按Ctrl+R。
6.动态参数估算
电压放大倍数： Av
Vo Vi
rbe
RL '
(1 )RE1
其中
RL '
Rc RL Rc RL
rbe
rbb '
(1
)
26(mV ) I E (mA)
输 入 电 阻 ：Ri Rb // rbc，其中 Rb Rb1 // Rb2 输 出 电 阻 ： Ro Rc
2 . 动态参数测量
3. 测量输入电阻Ri
放大器的输入电阻就是从输入端向放大器看进 去的等效交流电阻。
其大小等于输入电压和输入电流的比值。
即
Ri
Vi Ii
4. 测量输出电阻Ro
放大器在没有输入信号作用时从输出端向放 大器看进去的等效交流电阻为RO。它的大小 表明放大器带负载的能力。
路 路 码术 数 位 发
选 分 器运 器 寄 器
择配
算
存
器器
器
译
电电 压流 表表
灯 指七 泡 示段
灯数 码 管
译峰条
码鸣形
数器光
码
柱
管
码 条 形 光 柱
其它器件库
仪器库
熔 数子 有 无 断 据电 耗 耗 器 写路 传 传
入网 输 输 器表 线 线
晶 直真 开 开 开 体 流空 关 关 关
电三 式 式 式 机极 升 降 升
在输入信号幅度足够大的情况下， Q点应该 选在输出特性曲线上交流负载线的中点，这 样就可获得最大的不失真输出电压。
若Q点选得过高，就会引起饱和失真； 若Q点选得过低，就会产生截止失真 。
4.单级放大电路的负载线
图2-3 静态工作点选得过低的截止失真波形 图2-4 静态工作点选得过高的饱和失真波形
弦角波 脉性
段控源相
波波
冲源
源
关
源
基本器件库
连
变
接 电电电压
点 阻容感器
பைடு நூலகம்
继 电开 器关
延压流上 迟控控拉 开开开电 关关关阻
电排 位电 器阻
压极可 控性调 模电电 拟容容 开 关
可无磁非
调芯芯 线
电线
性
感圈
变
压
器
晶体管库
暂停/恢复
启动/停止
P N
PMOS NMOS PMOS NMOS PMOS NMOS PMOS NMOS P N PNP NPN
背景颜色
ASCⅡ保存
面板功能
幅度或相 位设定
频率范 围设定
幅频选择
相频选择
读数指针可拖曳
读数指针 移动按钮
座标起点
指针垂 直读数 指针水平读
座标终点
三、操作示范
选取电阻和电容，双击后将阻值改为 200Ω，电容值为1uF。
连线时鼠标点中电阻一端，会出一个 小黑点，按住后再将鼠标向外沿伸， 一直拉到电容一端引脚（这时电容的 引脚也会出现一个小黑连接点）。
五、EWB使用介绍
E W B 概述 EWB（Electronics Workbench）即电子工作
台，是加拿大Interactive Image Technologies公司 于八十年代末、九十年代初推出的专门用于电子线 路仿真的“虚拟电子工作台”软件，它界面直观、 操作方便，可大大提高电子设计工作的效率。
负端 正端
参数设置
参数设置
电流档内阻 电压档内阻 电阻档电流 分贝标准电压
函数信号发生器
它可用来产生正弦波、三角波和方波信号，占空比参数主要 用于三角波和方波波形的调整。幅度参数是指信号波形的峰值。
负端
信号波形选择按钮
正端
频率 占空比 幅度 偏值
示波器
示波器的图标和面板如下所示。
A通道
在仪器库中取出信号源和示波器，再 取出接地，按图示完成连线。
若连接点的线不平直，可选中接点 （或任何器件），利用键盘上的 ←↑→↓四个键作调整。
双击仪器的面板，可对信号源和示波 器进行参数设置。
双击连线，可改变连线的颜色。
与示波器相连的线的颜色会显示同色 的波形。
精品课件！
精品课件！
5.电压放大倍数测量方法
接通电源，输入正弦波信号 Vi （频率f =1kHz、幅值=30mV）；
先用示波器观察放大器输出端信号Vo不 失真后，再用电压表测量输出信号VOL( 带载) 和 VO∞(空载) 的值；
计算电压放大倍数 AVL 和 Av∞ 的值,填 入表中。
AVL = VOL / Vi Av∞ = VO∞ / Vi
EWB元器件库栏
EWB仪器库栏 操作示范
信号源库
直交交 流流流 电电电 接电流压流 地池源源源
电电电电 压压流流 控控控控 制制制制 电电电电 压流压流 源源源源
Vdd Vcc
电电时 压压钟 源源源
调调 幅频 源源
压 压 压 受 分 线压 频 多 非
控 控 控 控 段 性控 移 项 线
正 三 方 单 线 源分 键 式 性
测量方法:－－－用带载和空载法。
即
Ro
VO VOL
1 RL
5.观察输出波形的非线性失真
四、实验报告要求
1.记录静态工作点VCE 、VB 、VC、VE 、RW 2.记录输入、输出电压Vi 、 Ii 、 VO∞ 、VOL 3.计算放大倍数Av∞ 、 AvL 4.计算输入电阻Ri 、 Ro 5.观察波形失真并记录VCE 、 RW 、 Vi