模拟电子技术仿真与实验报告

四、实验结果
VB 4.201V
VC 4.993V
实际测量值 VE
3.537V
VCE
1.456V
IC
0.728mA
静态工作点 放大电路动态指标测试、计算结果（仿真）
5
参数
Vi
负载开路 14.14mV
RL=2kΩ 14.14mV
实际测量值
V0 1840mV
AV
Vi
Ri
130 7.754mV 1217Ω
)
测量放大电路的闭环特性时，应将反馈电路的 A 点与 B 点断开、与 P 点相连，以构成反馈网
络。此时需要适当增大输入信号电压 Vi，使输出电压 Vo（接入负载 RL 时的测量值）达到开 环时的测量值，然后分别测出 Vi、VN、Vf、BWf 和 Vo’（负载 RL 开路时的测量值）的大小，并 由此得到负反馈放大电路闭环特性的实际测量值为
模拟电子技术仿真与实验 实验报告
姓名： 李浩 学号：2010302418 班级：10011002
2012 年 12 月
0
2.1 晶体管共射极单管放大器
一、实验目的
1、掌握用 multisim 仿真软件分析单级放大器主要性能指标的方法。 2、掌握晶体管放大器静态工作点的调试和调整方法，观察静态工作点对放 大器输出波形的影响。 3、测量放大器的放大倍数、输入电阻和输出电阻。
AV f

AV
1 AV FV

Rif Ri (1 AV FV )

Rof
Ro 1 Av' FV
(其 中 ： AV'

V
' o
)
Vi

BW f

f Hf

f Lf
(其 中 ：

f Hf f Lf

f H (1
AV FV )


fL
1 AV FV
2、电压放大倍数的测量
4
(1)打开信号发生器的电源，输入信号频率为 1KHz、幅度为 20mV 的正弦信号，输出端 开路时，用示波器分别测出 Vi,Vo’的大小，然后根据式（2.1-5）算出电压放大倍数。 （2）放大器输入端接入 2kΩ的负载电阻 R6，保持输入电压 Vi 不变，测出此时的输出电 压 Vo，并算出此时的电压放大倍数，分析负载对放大电路电压放大倍数的影响。 （3）用示波器双踪观察 Vo 和 Vi 的波形，比较它们之间的相位关系。 3、输入电阻和输出电阻的测量 （1）用示波器分别测出电阻两端的电压 V 和 V，利用式（2.1-6）便可算出放大电路的 输入电阻 Ri 的大小。 （2）根据测得的负载开路时输出电压 Vo’和接上负载时的输出电压 Vo，利用式（2.1-7） 便可算出放大电路的输出电阻 Ro。记录实验数据。
（1）输入电阻 Ri 用电流电压法测得，电路如图 2.1-3 所示。在输入回路中串接电阻
R=1kΩ，用示波器分别测出电阻两端电压 Vi 和 Vs，则可求得输入电阻 Ri 为 Ri=Vi/Ri=Vi×R/（Vs-Vi） （2.1-6）
图 2.1-3
电阻 R 不宜过大，否则引入干扰；也不宜过小，否则误差太大。通常取与 Ri 同一数量
电极电流 ICQ 和管压降 VCEQ。其中 VCEQ 可直接用万用表直流电压档测 C-E 极间的电压既得， 而 ICQ 的测量则有直接法和间接法两种： 直接法：将万用表电流档串入集电极电路直接测量。此法精度高，但要断开集电极回路，
比较麻烦。
间接法：用万用表直流电压档先测出 R5 上的压降，然后根据已知 R5 算出 ICQ，此法简单， 在实验中常用，但其测量精度差。为了减小测量误差，应选用内阻较高的电压表。
2、电压放大倍数的测量 输入信号是 1kHz，幅度是 20mVpp 正弦信号，利用实验原理中的公式（2.1-5）分别计 算输出端开路和 R6=2kΩ时的电压放大倍数，并用示波器双踪观察 Vo 和 Vi 的相位关系。
3、输入电阻和输出电阻的测量 （1）用示波器分别测出电阻两端的 Vs 和 Vi，用式（2.1-6）便可计算 Ri 的大小。如图 2.1-11 所示。
三、实验内容
计算机仿真部分： 根据电路画出实验仿真电路图。其中得到的波特图绘制仪的命令为 “SimulateInstrumentBode Plotter”。
（2）调节 J1 将开关打到下面，测试电路的开环基本特性。
10
将信号发生器输出调为 1kHz、10mVp（峰值）正弦波，然后接入放大器的输入端到网络的波 特图如下图。
级。
（2）输出电阻 Ro 可通过测量输出端开路时的输出电压 Vo’，带上负载 R6 后的输出电压
Vo。
Ro=（Vo’/Vo-1）×R6
（2.1-7）
2
三、实验步骤
计算机仿真部分 1、静态工作点的调整和测量
如图所示,介入函数发生器和示波器,示波器 A 通道接放大器输入信号,B 通道接放大器 输出信号。按 Run 键开始仿真。
3
图 2.1-11
（2）根据测得的负载开路时的电压 Vo’和接上 2kΩ电阻时的输出电压 Vo， 用式（2.1-7）可算出输出电阻 Ro。 将 2,3 的结果记录于下表
理论估算
实际测量
参数
Vi
Vo
AV
Ri
Ro
Vi
Vo
AV
Ri
Ro
负载开路
RL=2kΩ
（二）实验室操作部分
1、静态工作点的调整和测量 （1）按照实验电路在面包板上连接好，布线要整齐、均匀，便于检查；镜检查无误接 通 12V 直流电源。 （2）在放大电路输入端加入 1KHz、幅度为 20mV 的正弦信号，输出端接示波器，调节 电位器，使示波器所显示的输出波形不失真，然后关掉信号发生器的电源，使输入电压 Vi=0，用万用表测量三极管三个极分别对地电压，VE，VB，VC，VCEQ，ICQ,根据 I=V/R 算出 I=I。记录测量值，并与估算值进行比较。
在输入端加入 1kHz,幅度为 20mV(峰-峰值)的正弦波,双击函数信号发生器设置信号为 正弦波,频率 1kHz,幅度为 10mV。按 A 或 shift+A 调节电位器,使示波器所显示的输出波 形达到最大不失真。如图所示。
撤掉信号发生器,使输入信号电压 Vi =0,用万用表测量三极管三个极分别对地的电压 VE ， VB ， VC ， VCEQ ， IEQ ，根据 IEQ VEQ R E ,算出 ICQ I EQ 。
（2.1-1） （2.1-2） （2.1-3） （2.1-4）
放大器的基本任务是不失真的放大小信号。为了获得最大不失真输出电压，静态工作点
应选在输出特性曲线上交流负载线的中点。若工作点选的太高，则容易引起饱和失真；
而选的太低，又易引起截止失真。
1
静态工作点的测量是指在接通电源电压后放大器输入端不加信号时，测量晶体管的集
（2）放大器的基本参数：
1）开环参数： 将反馈之路的 A 点与 P 点断开、与 B 点相连，便可得到开环时的放大电路。由此可测出开
环时的放大电路的电压放大倍数 AV、输入电阻 Ri、输出电阻 Ro、反馈网路的电压反馈系数 Fv 和通频带 BW，即：
8
Av

Vo Vi

R i
V i R1
V i
7
流反馈。 交流负反馈有四种组态：电压串联负反馈；电压并联负反馈；电流串联负反 馈；电流并联负反馈。若反馈量取自输出电压，则称之为电压反馈；若反馈 量取自输出电流，则称之为电流反馈。输入量、反馈量和净输入量以电压形 式相叠加，称为串联反馈；以电流形式相叠加，称为并联反馈。 在分析反馈放大电路时，“有无反馈”决定于输出回路和输入回路是否存在 反馈支路。“直流反馈或交流反馈”决定于反馈支路存在于直流通路还是交 流通路；“正负反馈”的判断可采用瞬时极性法，反馈的结果使净输入量减 小的为负反馈，使净输入量增大的为正反馈；“电压反馈或电流反馈”的判 断可以看反馈支路与输出支路是否有直接接点，如果反馈支路与输出支路有 直接接点则为电压反馈，否则为电流反馈；“串联反馈或并联反馈”的判断 可以看反馈支路与输入支路是否有直接接点，如果反馈支路与输入支路有直 接接点则为并联反馈，否则为串联反馈。 引入交流负反馈后，可以改善放大电路多方面的性能：提高放大倍数的稳定 性、改变输入电阻和输出电阻、展宽通频带、减小非线性失真等。 实验电路如图所示。该放大电路由两级运放构成的反相比例器组成，在末级的输 出端引入了反馈网路 Cf、Rf2 和 Rf1，构成了交流电压串联负反馈电路。
当按照上述要求搭好电路，在输入端引入正弦信号，用示波器观察输出。静态工作点具
体的调节步骤如下：
现象
出现截止失真 出现饱和失真 两种失真都出现
无失真
动作
Biblioteka Baidu
减小 R
增大 R
减小输入信号 加大输入信号
根据示波器上观察到的现象，做出不同的调整动作，反复进行。当加大输入信号，两种失
真都出现，减小输入信号，两种失真同时消失，可以认为此时的静态工作点正好处于交流
2）保持输入信号不变，用示波器观察输入和输出的波形。
3）接入负载 RL，用示波器分别测出 Vi、VN、Vf、Vo，记录表 2.5—1 中。 4）将负载 RL 开路，保持输入电压 Vi 的大小不变，用示波器测出输出电 5）从波特图上读出放大器的上限频率 fH 与下限频率 fL 记入表中。
二、实验原理
实验电路如图 2.1－1 所示，采用基极固定分压式偏置电路。电路在接通直流电源 Vcc 而未加入信号（Vi=0）时，三极管三个极电压和电流称为静态工作点，即
VBQ=R2VCC/(R2+R3+R7) ICQ=IEQ=(VBQ-VBEQ)/R4 IBQ=IEQ/β VCEQ＝VCC－ICQ（R5＋R4） 1、 放大器静态工作点的选择和测量
VN

Ro


V V
' o
o

1

R
L


FV
Vf Vo

B W fH fL


式中：VN 为 N 点对地的交流电压；Vo’为负载 RL 开路时的输出电压；Vf 为 B 点对地的交流
电压；fH 和 fL 分别为放大器的上、下限频率，其定义为放大器的放大倍数下降为中频放大倍 数的1 2 时的频率值，即
负载线的中点，就是最佳的静态工作点。去掉输入信号，测量此时的 VCQ,就得到了静态工 作点。
2、电压放大倍数的测量
电压放大倍数是指放大器的输入电压 Ui 输出电压 Uo 之比
AV=UO/Ui （2.1-5） 用示波器分别测出 UO 和 Ui，便可按式（2.1-5）求得放大倍数，电压放大倍数与负载 R6 有关。 3、输入电阻和输出电阻的测量
932.1mV 66 7.794mV 1180Ω
电压放大倍数测量（RL=∞）
6
电压放大倍数测量（RL=2kΩ）
2.5 多级负反馈放大器的研究
一、实验目的
（1）掌握用仿真软件研究多级负反馈放大电路。 （2）学习集成运算放大器的应用，掌握多级集成运放电路的工作特点。 （3）研究负反馈对放大器性能的影响，掌握负反馈放大器性能指标的测试方法。 测试开环和闭环的电压放大倍数、输入电阻、反馈网络的电压反馈系数和 通频带； 比较电压放大倍数、输入电阻、输出电阻和通频带在开环和闭环时的差别； 观察负反馈对非线性失真的改善。
二、实验原理及电路
（1）基本概念： 在电子电路中，将输出量（输出电压或输出电流）的一部分或全部通过一定 的电路形式作用到输入回路，用来影响其输入量（放大电路的输入电压或输 入电流）的措施称为反馈。 若反馈的结果使净输入量减小，则称之为负反馈；反之，称之为正反馈。若 反馈存在于直流通路，则称为直流反馈；若反馈存在于交流通路，则称为交
AV jf H AV jf L
1 2
AV I
0 .7 0 7
A VI


1 2
AV I
0 .7 0 7 A VI

2）闭环参数：
通过开环时放大电路的电压放大倍数 Av、输入电阻 Ri、输出电阻 Ro、反馈网络的电压反馈系 数 Fv 和上、下限频率 fH、fL，可以计算求得多级负反馈放大电路的闭环电压放大倍数 AVf、 输入电阻 Rif、输出电阻 Rof 和通频带 BWf 的理论值，即
9
Avf
Vo Vi

Rif

Vi R1
V i
VN

Rof


V V
' o
o

1

R
L


FV
Vf Vo

BW f

fHf
f Lf


上述所得结果应与开环测试时所计算的理论值近似相等，否则应找出原因后重新测量。 在进行上述测试时，应保证各点信号波形与输入信号为同频率且不失真的正弦波，否则应找 出原因，排除故障后再进行测量。