南京理工大学单级放大电路的设计与仿真2（精选）.doc

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、实验元件
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),10电阻(2个),,,,250电位器,万用表,示波器等。
三、实验原理
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。
由于电路中有电抗元件电容,另外三极管中的PN结有等效电容存在,因此,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。
参数选择:为保证电压放大倍数大于50,R4不能太小,。R5为负反馈电阻,太大会减小放大倍数,太小又会使电路不稳定,。R1,R2的大小影响输入电阻的大小,选取10的电阻。另外电容选用10uF。
图1 实验原理图
四、输出信号的动态分析
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。用示波器观察时,只需将一条导线连在9号节点即可。
图2 三极管放大电路动态分析
1、饱和失真情况下的输出信号
调节电位器的百分比至0%,观察波形。
a)输出信号波形图
图3 饱和失真时的输出信号波形图
b) 饱和失真情况下电路的静态工作点值
测试此时静态工作点值,其值如下:IB=,IC=, UCE=。
图4 饱和失真情况下电路的静态工作点值
2、截止失真情况下的输出信号
调节电位器的百分比至90%,观察波形。
a)输出信号波形图
图5 截止失真时的输出信号波形图
b)截止失真情况下电路的静态工作点值
测试此时静态工作点值,其值如下:IB=,IC= uA, UCE=。
图6 截止失真情况下电路的静态工作点值
3、不失真且信号幅度最大时的输出信号
将电位器调为4%,观察波形,输出波形不失真。而在3%和5%时分别出现饱和失真和截止失真,加大输入信号,输出波形出现明显的失真,因此最大不失真输出在输入信号等于15mV时。把输入信号的幅度调为1mV。
a)输出信号波形图
图7 不失真时的输出信号波形图
b)不失真情况下电路的静态工作点值
测试此时静态工作点值,其值如下:IB=,IC=, UCE=。
图8 不失真情况下电路的静态工作点值
五、测试该电路的电压放大倍数、输入电阻、输出电阻和频率特性。
经测试,该三极管的参数如下:rbe=, β=213.
1、测量放大电路的电压放大倍