单级放大电路的设计和仿真
单级放大电路的设计与仿真
单级放大电路的设计与仿真单级放大电路是指只有一个放大器的放大电路。
在设计和仿真单级放大电路时，需要考虑电路中的放大器类型、工作点的选择、输入输出阻抗的设计以及电源电压的确定等因素。
以下是一个关于单级放大电路的设计与仿真的详细步骤和原理。
首先，确定放大器类型。
常见的放大器有晶体管放大器和操作放大器。
晶体管放大器可以分为共射极、共基极和共集电极三种类型。
选择合适的放大器类型取决于电路的具体要求，例如增益、频率响应、输入输出阻抗等。
接下来，确定放大器的工作点。
工作点是放大器在信号输入时的直流工作条件。
通过选择合适的偏置电压，可以确保放大器在正常工作范围内，避免信号失真和过偏等问题。
工作点的选择可以通过分析放大器的静态特性来确定，例如估算晶体管的静态工作电流和电压。
然后，设计输入输出阻抗。
输入输出阻抗是指放大器的输入和输出端口对外部电路的负载影响程度。
合理的输入输出阻抗可以保证信号的传输效果，并防止信号反射和失真。
输入阻抗可以通过调整输入电路的电阻和电容来实现，输出阻抗可以通过调整输出端口的负载电阻和耦合电容来实现。
最后，确定电源电压。
电源电压是放大器工作所需的直流电压。
根据放大器的类型和工作点的选择，可以确定放大器所需的电源电压。
通常情况下，电源电压应足够提供放大器的工作所需电流，同时保持稳定。
在设计和仿真过程中，可以使用软件工具进行辅助。
常用的仿真软件有PSpice、Multisim等，它们可以模拟电路中的各个元件并计算电路的性能。
在仿真过程中，可以通过改变电路参数和元件的值来观察电路的响应和性能，并根据需要进行优化调整。
在完成电路设计和仿真后，还需要进行实际电路的制作和测试。
在制作电路时，需要注意布线和连接的准确性，以及元件的选择和安装质量。
在测试电路时，可以使用信号发生器和示波器等仪器进行输入信号的发生和输出信号的测量，从而评估电路的性能和工作效果。
综上所述，单级放大电路的设计和仿真涉及放大器类型的选择、工作点的确定、输入输出阻抗的设计和电源电压的确定等。
晶体管放大电路仿真
实验步骤
1、按图构建电路 2、接入信号源，示波器和波特图仪 3、将输入信号设为1KHz，10mVp 4、开始仿真，调节R3并观察输出波形 5、测量输入和输出波形的峰峰值 6、测量静态工作点 7、观察放大器的幅频特性
增益（放大倍数）
38.498 20 log10 84.12
射极跟随器 仿真实验
按图构建电路
实验步骤
1、按图构建电路 2、接入信号源，示波器 3、将输入信号设为1KHz，1Vp 4、开始仿真，并观察输出波形 5、测出最大不失真信号源的输入电压 逐渐增大信号源的输入电压，调节甚 至更换R3使波形不失真，直到通过R3 的调节无法使波形不失真。 6、测出静态工作点
上机操作 单级放大器仿真
实验
按图构建电路
上机操作
按图构建电路 将输入信号设为1KHz，10mVp 开始仿真，调节R3并观察到不失真输出 波形 测量输入和输出波形的峰峰值并计算AU 测量静态工作点 观察放大器的幅频特性，测出 fL,fH
打开波特图仪
开始仿真
改变参数
引入负反馈
实验步骤
1、按图构建电路 2、接入信号源，示波器 3、将输入信号设为1KHz，10mVp 4、开始仿真，并观察输出波形 5、测量输入与输出的峰峰值并计算AU 6、闭合开关 J1 再次测量并计算AU 7、测量闭合 J1 前后的带宽 8、测量闭合 J1 前后的失真度
f L 187 Hz
38.5 - 3
f H 28 MHz
38.5 - 3
多级放大器仿真
实验步骤
1、按图构建电路
实验步骤
1、按图构建电路 2、接入信号源，示波器 3、将输入信号设为1KHz，10mVp 4、开始仿真，并观察输出波形
基于Multisim的单极共射放大电路的仿真设计
基于Multisim的单极共射放大电路的仿真设计齐龙友( 安庆师范学院物理与电气工程学院安徽安庆 246011)指导教师：王鹏摘要: 随着计算机技术的发展,计算机辅助分析与设计在电子电路的设计中得到越来越广泛的应用。
文章叙述了利用Multisim软件对NPN型三极管进行输出特性曲线测试的方法和步骤,及对基本共射放大电路进行静态和动态分析的方法和设计过程。
关键词: Multisim，单极共射放大电路，仿真设计一、引言传统的电子线路分析主要是根据经验和成熟的电路数据来分析、计算、判断,若想更进一步地得到电路的相关数据或波形等参数,则需要搭建试验电路来进行测试,但这种方法费用高、效率低。
随着计算机技术的发展,采用计算机仿真来代替实际的实验电路,可以大大减少工作量,提高工作效率，还能保持仿真过程中产生的大量数据、图形，为电子线路整体分析与改进提供方便。
实验所需时间较长,加上仪器本身的缺陷,所采集到的数据量较少且误差较大, 使用Multisim软件能很好的解决这些问题，它具有直观的图形界面、丰富的元器件库、丰富的测试仪器、完备的分析手段和强大的仿真能力等特点。
Multisim 软件用虚拟的元件搭建各种电路、用虚拟的仪表进行各种参数和性能的测试。
本文将以三极管的单极共射放大电路为例，用Multisim 进行单极共射放大电路的性能设计并进行分析。
二、Multisim相关介绍1 Multisim简介Multisim是加拿大图像交互技术公司（Interactive Image Technoligics简称IIT公司)推出的以Windows为基础的仿真工具，适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。
它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力，它以Windows为基础的仿真工具，适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。
它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。
实验一实验报告单级放大电路的设计与仿真
EDA设计(一) 实验报告——实验一单级放大电路的设计与仿真一．实验内容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2kHz(峰值5mV) ，负载电阻Ω，电压增益大于50。
2.调节电路静态工作点，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，要求输入信号峰值增大到10mV电路输出信号均不失真。
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．单级放大电路原理图单级放大电路原理图三．饱和失真、截止失真和不失真1、不失真不失真波形图不失真直流工作点静态工作点：i BQ=, i CQ=, v CEQ=2、饱和失真饱和失真电路图饱和失真波形图饱和失真直流工作点静态工作点：i BQ=,i CQ=,v CEQ=3、截止失真截止失真电路图截止失真波形图截止失真直流工作点静态工作点：i BQ=,i CQ=,v CEQ=四．三极管输入、输出特性曲线和 、r be 、r ce值1、β值静态工作点：i BQ=,i CQ=,v CEQ=V BEQ=β=i C/i B=2、输入特性曲线及r be值:由图：dx=，dy=r be=dx/dy=输入特性曲线3、输出特性曲线及r ce值:由图dx=, 1/dy=r ce=dx/dy=输出特性曲线五．输入电阻、输出电阻和电压增益1、输入电阻测输入电阻电路图由图：v= ，i=μAR i=v/i=μA=Ω2、输出电阻测输出电阻电路图1测输出电阻电路图2 由图：v o’= v o=R o=(v o’/v o-1)R L==Ω3、电压增益测电压增益电路图由图可得A V=六．幅频和相频特性曲线、f L、f H值由图可得f L= f H=Δf= f H - f L=七．实验结果分析1、R iR i理论=[r be+(1+β)R E]//R b1//R b2 =[2976+(1+220)x10]//127k//110k=ΩE1=、R oR o理论=R c=3 kΩE2=/3=1%3、AvI E理论=V B/R E=[ V cc R5/(R2+R5)]/( R6+R1)=[10x110/(127+110)]/2010=r be理论=200+26(1+β)/ I E =2976ΩAv理论=β(R C//R L)/[ r be+(1+β)R E]=220(3kΩ//Ω)/[2976+(220+1)x10]= E3=、V1=10mV时，会出现失真，但加一个小电阻即可减少偏差。
单级阻容耦合晶体管放大器电路设计与仿真
单级阻容耦合晶体管放大器电路设计与仿真单级阻容耦合晶体管放大器是一种常见的放大电路，用于增强信号的幅度。
通过适当的电路设计，我们能够实现理想的电压放大效果，并通过仿真验证其性能。
在电子技术领域中，放大器被广泛应用于各种电子设备中。
单级阻容耦合晶体管放大器具有简单、稳定、易于调整的特点，因此备受关注。
本文将介绍单级阻容耦合晶体管放大器的电路设计原理及其仿真方法，希望能给电子技术爱好者提供一些参考。
二、电路设计原理1. 选择晶体管型号在开始设计之前，我们需要选择适合的晶体管型号。
不同的应用场景可能需要不同的参数要求，因此需要根据具体的需求选择合适的型号。
2. 电路基本原理单级阻容耦合晶体管放大器的基本原理是利用晶体管的放大特性，通过控制基极电流来实现信号放大。
通过阻容耦合方式将输入信号耦合到晶体管的基极，然后通过集电极电阻来输出放大后的信号。
3. 电路参数计算根据放大器的设计要求，我们需要计算出合适的电路参数。
这些参数包括输入电阻、输出电阻、放大倍数等。
通过合理地选择电阻和电容的数值，可以获得较好的电路性能。
三、电路仿真方法1. 选择仿真软件在进行电路仿真之前，需要选择一款合适的仿真软件。
常用的仿真软件有Multisim、LTspice等，可以根据实际情况选择最适合的软件。
2. 构建电路模型根据设计原理和计算结果，利用仿真软件搭建出单级阻容耦合晶体管放大器的电路模型。
确保连接正确并符合设计要求。
3. 设置仿真参数在进行仿真前，需要设置仿真参数。
这些参数包括输入信号的幅度、频率、直流偏置电压等。
确保仿真环境与实际应用场景相符。
4. 仿真结果分析进行仿真后，我们可以分析输出信号的波形、频谱，以及电压增益等性能指标。
通过这些结果，可以评估电路设计的合理性，并在需要时进行调整。
单级阻容耦合晶体管放大器是一种常见且实用的电路结构，通过合理的设计和仿真可以获得较好的放大效果。
在实际应用中，需要根据具体要求选择合适的晶体管型号，并进行电路参数计算和仿真分析，以保证电路的性能。
单管放大电路仿真实验报告
单管放大电路仿真实验报告实验目的：通过搭建单管放大电路并进行仿真实验，掌握单管放大电路的基本原理、电路参数与特性，以及使用仿真软件进行电路设计和分析的能力。
实验器材：电脑、仿真软件（如Multisim、Proteus等）、电源、电阻、电容、二极管、NPN型晶体管、示波器等。
实验原理：共发射极放大模式是指输入信号与晶体管的发射极之间相连，通过控制基极电压来控制管中的电流，从而实现放大作用。
在这种模式下，晶体管的电压放大倍数为低阻输入电阻和高阻输出电阻之商。
共集极放大模式是指输入信号与晶体管的集电极之间相连，通过控制基极电流来控制输出信号的幅度。
晶体管在该模式下的输入电阻很高，输出电阻很低，所以适合用于电压放大和阻抗匹配。
实验步骤：1.搭建共发射极放大模式的单管放大电路。
按照晶体管型号的参数表和电路要求，选择合适的电阻值、电容值和电源电压，并按照电路图进行连线。
2.通过仿真软件验证电路是否正确。
打开仿真软件，选择合适的元件连接到电路中，并设置电路参数。
然后运行仿真，观察输出波形和电流电压等参数。
3.测量并记录电路中各元件的电流、电压值。
使用示波器测量输入信号波形和输出信号波形，记录各点的幅度值。
4.通过仿真结果和实测数据，计算电路的增益、输入电阻、输出电阻、功率增益等参数。
并与理论值进行比较，分析误差原因。
5.调整电路参数，观察电路各项指标的变化，并进行比较分析。
实验结果：根据实验步骤进行操作后，我们得到了如下实验结果：1.得到了理论计算出的电路增益、输入电阻、输出电阻、功率增益等参数，并与仿真结果进行比较。
2.经过调整电路参数的实验，观察到电路中各项指标的变化，并进行了比较分析。
3.实测数据与仿真结果基本吻合，分析了误差产生的原因。
结论：通过单管放大电路的仿真实验，我们掌握了单管放大电路的基本原理、电路参数与特性，以及使用仿真软件进行电路设计和分析的能力。
我们发现，实验结果与理论计算值基本吻合，说明了我们所搭建的电路正确。
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、设计原理2. 放大器参数：设计单级放大电路时，需要根据应用的需求确定一些重要的放大器参数，如放大器的增益（amplification gain）、输入电阻（input resistance）和输出电阻（output resistance）等。
这些参数的选择要根据具体应用来确定。
二、常用类型1.共射放大器：共射放大器是最常用的单级放大电路之一，具有较高的电压增益和输入电阻，适用于电压放大的应用。
它的基本结构是将放大管（一般是NPN型的晶体管）的基极作为输入端，发射极作为输出端，集电极接地。
2.共基放大器：共基放大器是一种低输入电阻、高输入电流和低输出电阻的放大器，适用于电流放大的应用。
它的基本结构是将放大管（一般是NPN型的晶体管）的发射极作为输入端，集电极作为输出端，基极接地。
3.共集放大器：共集放大器是一种输入电阻高、输出电阻低、电压增益小的放大器，适用于低噪声和宽带应用。
它的基本结构是将放大管（一般是NPN型的晶体管）的基极作为输出端，发射极作为输入端，集电极接地。
三、仿真过程仿真是电路设计的重要工具之一，可以通过仿真软件进行单级放大电路的设计验证和性能分析。
1. 选择仿真软件：根据个人偏好和实际需求选择一款电路仿真软件，如Multisim、LTSpice等。
2.绘制电路图：使用仿真软件将所设计的单级放大电路绘制出来。
根据放大器类型和应用需求选择合适的元件和参数。
3.设置仿真参数：为了对电路进行仿真分析，需要设置电源电压、信号源信号频率和幅度等参数。
这些参数应与实际应用相符。
4.运行仿真：运行仿真软件进行电路仿真。
仿真结果会显示电路的输入输出波形、频率响应和频谱分析等。
5.优化和改进：根据仿真结果，分析电路性能，如增益、频率响应等，并进行必要的优化和改进，如调整元件参数、改变电路拓扑等。
6.验证和测试：通过实际的搭建和测试，验证设计的单级放大电路的性能和可靠性。
根据实际测试结果，对仿真模型进行验证。
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静态工作点2、峰值10mV单级放大电路的观测与测量(1) 10mV单级放大电路设计原理图Rb1=160kΩ,Rb2=80.6kΩ,Rc=3.9kΩ,Re=1.65kΩ,C1=C2=10uF,Ce=100uF,RL=3,9kΩ，R1=20Ω（2）静态工作点波形与直流工作分析如下图所示，可得：静态工作点，ICQ=1.74639mA,IBQ=8.35250uA,VCEQ=2.2586V，不失真度2.1%静态工作点（2）输入曲线、输出曲线的观察在VCE=2.2586V下三极管的输入曲线在IBQ=8.35250uA下三极管的输出曲线（2）β、be r、ce r的测量<1 β的测量根据输出曲线及输出数据可算出2.2586 1.74642098.3525|c V V ce bm uii β===≈<2be r 的测量如下图电路测量be r ，据所得数据计算得77.9896 2.83627.4972Vbe ube k Ib nr ∆===Ω∆<2ce r 的测量如下图电路测量ce r ，据所得数据计算得1.315862.521.0526Vce mce k Ic nr ∆===Ω∆(3) 输入电阻、输出电阻与电压增益的测量 <1 输入电阻的测量如下图电路测量输入电阻，据所得数据计算得 6.4227.0711.101k UmRi I u ==Ω=Ω<2输出电阻的测量如下图电路测量输入电阻，据所得数据计算得 3.79707.104186.377k UmRo I u ==Ω=Ω<2电压放大倍数的测量如下图电路测量电压放大倍数，据所得数据计算得385.19454.4757.071mAvm==(4) 电路的频率响应曲线和L f 、H f 的测量对电路做交流分析，可得如下图所示的频率响应曲线，从而可获得转折频率：48.2891L f Hz =15.8012H f MHz =五、数据分析1、误差分析r的误差如下表所示输入电阻、输出电阻、电压增益以及be2、总结本次试验的测量值与理论值相对误差不大，基本都在容许的范围以内。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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
静态工作点
2、峰值10mV单级放大电路的观测与测量(1) 10mV单级放大电路设计原理图
Rb1=160kΩ,Rb2=80.6kΩ,Rc=3.9kΩ,Re=1.65kΩ,C1=C2=10uF,Ce=100uF,RL=3,9kΩ，R1=20Ω
（2）静态工作点
波形与直流工作分析如下图所示，可得：静态工作点，
ICQ=1.74639mA,IBQ=8.35250uA,VCEQ=2.2586V，不失真度2.1%
静态工作点
（2）输入曲线、输出曲线的观察
在VCE=2.2586V下三极管的输入曲线
在IBQ=8.35250uA下三极管的输出曲线
（2）β、be r、ce r的测量
<1 β的测量
根据输出曲线及输出数据可算出
2.2586 1.74642098.3525|c V V ce b
m u
i
i β===
≈
<2be r 的测量
如下图电路测量be r ，据所得数据计算得
77.9896 2.83627.4972Vbe u
be k Ib n
r ∆=
==Ω∆
<2ce r 的测量
如下图电路测量ce r ，据所得数据计算得
1.31586
2.521.0526Vce m
ce k Ic n
r ∆=
==Ω∆
(3) 输入电阻、输出电阻与电压增益的测量 <1 输入电阻的测量
如下图电路测量输入电阻，据所得数据计算得 6.4227.0711.101k U
m
Ri I u ==Ω=Ω
<2输出电阻的测量
如下图电路测量输入电阻，据所得数据计算得 3.79707.104186.377k U
m
Ro I u ==Ω=Ω
<2电压放大倍数的测量
如下图电路测量电压放大倍数，据所得数据计算得
385.194
54.475
7.071
m
Av
m
==
(4) 电路的频率响应曲线和L f 、H f 的测量
对电路做交流分析，可得如下图所示的频率响应曲线，从而可获得转折频率：
48.2891L f Hz =15.8012H f MHz =
五、数据分析
1、误差分析
r的误差如下表所示
输入电阻、输出电阻、电压增益以及be
2、总结
本次试验的测量值与理论值相对误差不大，基本都在容许的范围以内。
用的是实际元件，
r的测量，方法本身就存在一定误差，因而相对误差较误差是不能消除的。
特别地，对于
be
大。
六、实验感想
在这门课之前，对Multisim软件的运用只是最基本的，只是熟悉一些操作环境。
有了Protel的一点基础，要利用Multisim软件强大的仿真，这一个实验做得还蛮顺利，与所学的模电关系密切，相对容易上手。
本实验主要目的是让我们熟悉软件以及单级放大电路的特性，因此实验的一个难点在于软件的运用，譬如交流失真等选项的作用。
当然最重要的是电路图的设计，要满足要求还要可以观察到失真等波形。
观察失真时要注意偏置的调谐，以及适当
辅助调大信号源的幅度，这样可以观察到较明显的失真情况。
假如不改变信号源幅度，仍用5mV的话，可观测到明显的饱和失真波形，但截止失真波形则不那么明显。