模电实验报告

国家电工电子实验教学中心模拟电子技术实验报告实验题目：放大电路的失真研究学院：电信学院专业：学生姓名：学号：任课教师：2014年6月2日国家电工电子实验教学中心模拟电子技术实验实验报告目录实验题目以及要求..........................................................................................................1基本要求................................................................................................................................1发挥部分............................................................................................................................1失真研究....................................................................................................................1实验目的与知识背景......................................................................................................2实验目的................................................................................................................................2知识点................................................................................................................................2实验过程.........................................................................................................................2实验电路与波形....................................................................................................................2键入章标题(第3级)........................................................................................................3失真研究.........................................................................................................................6感悟体会.......................................................................................................................11参考文献.......................................................................................................................11国家电工电子实验教学中心模拟电子技术实验实验报告1一、实验题目及要求1．基本要求（1）输入一标准正弦波，如图1（a），频率2KHz，幅度50mV，输出正弦波频率2KHz，幅度1V。（2）图1（b）是电路输出波形，若达到要求，如何设计电路，并修改。（3）图1（c）是电路输出波形，若达到要求，如何设计电路，并修改。（4）图1（d）是电路输出波形，若达到要求，如何设计电路，并修改。（5）输入一标准正弦波，频率2KHz，幅度5V，设计电路使之输出图1（e）输出波形，并改进。2、发挥部分图1（f）是电路输出失真波形，设计电路并改进。3、失真研究（1）通过图1（b）、（c）和（d）的失真设计，讨论产生失真的机理，阐述解决问题的办法。（2）通过图1（e）的失真设计，讨论产生失真的机理，阐述解决问题的办法。（3）通过图1（f）的失真设计，讨论产生失真的机理，阐述解决问题的办法。（4）讨论npn型组成的共射放大电路和pnp型组成的共射放大电路在截止和饱和失真方面的不同。（5）讨论共基放大电路、共集放大电路与共射放大电路在截止和饱和失真方面的不同。tuootuoo（a）tuio（b）tuoo（c）tuoo（d）tuoo（e）（f）图1国家电工电子实验教学中心模拟电子技术实验实验报告2（6）负反馈可解决波形失真，解决的是哪类失真？（7）双电源供电的功率放大器改成单电源供电会出现哪种失真？如何使单电源供电的功率放大器不失真？（8）由单电源供电的运算放大器组成电路会出现哪种失真？（9）测量增益带宽积fT有哪些方法？（10）提高频率后若失真，属于哪类失真？（11）电阻负载改成大容性负载会出现什么失真？（12）有哪些方法可以克服电阻负载改成大容性负载出现的失真？（13）归纳失真现象，并阐述解决失真的技术。2实验目的与知识背景2.1实验目的1.掌握失真放大电路的设计和解决电路的失真问题——提高系统地构思问题和解决问题的能力。2.掌握消除放大电路各种失真技术——系统地归纳模拟电子技术中失真现象。3.具备通过现象分析电路结构特点——提高改善电路的能力。2.2知识点①共射放大电路②级间共射放大电路、③功率放大电路、④带有负反馈的放大电路设计。3实验过程3.1选取的实验电路及输入输出波形1，共射放大电路国家电工电子实验教学中心模拟电子技术实验实验报告3波形：不失真正弦波形截止失真截止失真双向失真2，交越失真国家电工电子实验教学中心模拟电子技术实验实验报告4交越失真按键后恢复正弦波3，不对称失真外加1KΩ的电阻产生负反馈消除不对称国家电工电子实验教学中心模拟电子技术实验实验报告5附加部分（1）设计一频率范围在20Hz～20kHz语音放大器。（2）将各种失真引入语音放大器，观察、倾听语音输出。加上输入，当改变电压时，声音的大小有明显变化；改变频率时，声音的音调也会发生变化。3.2每个电路的讨论和方案比较共射放大电路:饱和失真和截止失真通过滑动变阻器调阻值能够成功出来明显波形，同时也能恢复正常正弦波形，调大输入电压幅值，可以明显看到出现双向截止的波形。交越失真电路:交越失真电路连通后出来的交越失真波形十分明显，中间有明显截断，按下键后恢复正常正弦波，不过稍有不足是正弦波不够稳不对称失真电路：不对称电路能出来较好的不对称正弦波形，但是不够明显，难以判断，按键后有改变，但是波形不稳，应是电路连接电阻没选合理。国家电工电子实验教学中心模拟电子技术实验实验报告64、失真研究1通过图1（b）、（c）和（d）的失真设计，讨论产生失真的机理，阐述解决问题的办法。双向饱和截止失真的原理分析a、截止失真原理分析二极管的伏安特性曲线得知，直流偏置加上输入信号加到发射结上的电压需高于三级管的门限电压(硅管一般为0.7v；锗管一般为0.3v），发射结才会有电流通过，而发射结加以反向电压时（只要不超过其反向击穿电压），只有很小的反向电流通过，我们认为这种情况下三极管处于截止状态，而在实际应用中，我们会遇到各种各样的信号需要放大，有较强的信号，有较弱的信号，也有反向的信号，根据PN节的特性，当加到发射结上的信号为较弱的信号（小于开启电压），或者是反向信号时，发射结是截止的，三极管不能起到放大的作用，输出的信号，也会出现严重的失真，此种失真称为截止失真。如图（三极管的输出特性曲线）所示，此时，晶体三极管工作在三极管输出特性曲线的截止区，呈现截止失真现象。截止失真图解b、饱和失真原理分析我们知道，当三极管的发射结被加正向电压且（开启电压）时，三极管的发射结有电流通过。发射区通过扩散运动向基区发射电子，形成发射极电流；其中一小部分与基区的空穴复合，形成基极电流，又由于集电极加反向电压，所以从发射极出来的大部分电子在集电极电压作用下通过漂移运动到达集电极，形成集电极电流。当集电极上加不同电压时，有以下三种情况：1).当集电结加反向电压时，集电结反偏。此时，集电极有能力收集从发射极发射出的电子，三极管处于稳定的放大状态。此时，晶体三极管工作在输出特性曲线的放大区，能够正常放大信号。2).当集电极加正向电压，集电极正偏。此时，发射极虽发射电子，但由于集电极收集电子能力不足，即使基极电流增大，发射极发射电子电流增大，集电极电流也不会增大，这种情国家电工电子实验教学中心模拟电子技术实验实验报告7况称为三极管的饱和导通。饱和导通时，三极管对信号也失去了发放大作用，此时三极管的失真称为饱和失真。可见，饱和失真时晶体三极管工作在输出特性曲线的饱和区，输出信号呈现饱和失真。3）.当集电结所加电压为零，即=0时，三极管处于饱和放大的临界状态。c.双向失真原理分析由以上分析可知，三极管对信号的放大倍数是有限的。调整电路使三极管工作在合适的静态工作点，即是放大信号在三极管输出特性曲线的放大区。选取合适的输入信号可以得到正常的放大波形，当增加输入信号的幅度时，放大信号的幅度也成倍增加，此时放大信号的幅度过大，导致放大信号的峰部超出三极管输出特性曲线的放大区，一部分在饱和区，一部分在截止区，于是出现了双向失真。换一种说法，也可以解释为幅值过大导致放大信号同时出现了饱和失真和截止失真。图3-1射级偏置电路解决方法：截止失真：使静态工作点上移。对于射极偏置电路，方法是增加基极的电压。既是减小Rb1或者增大Rb2.饱和失真：使静态工作点下移。对于射极偏置电路，方法是减小基极的电压。既是增大Rb1或者减小Rb2.双向失真：减小输入信号幅值或者换晶体管。国家电工电子实验教学中心模拟电子技术实验实验报告8（2）通过图1（e）的失真设计，讨论产生失真的机理，阐述解决问题的办法。e.交越失真原理分析失真的机理：交越失真是乙类推挽放大器所特有的失真.在推挽放大器中,由2只晶体管分别在输入信号的正、负半周导通,对正、负半周信号进行放大.而乙类放大器的特点是不给晶体管建立静态偏置,使其导通的时间恰好为信号的半个周期.但是,由于晶体管的输入特性曲线在VBE较小时是弯曲的,晶体管基本上不导通,即存在死区电压Vr.当输入信号电压小于死区电压时,2只晶体管基本上都不导通.这样,当输入信号为正弦波时,输出信号将不再是正弦波,即产生了失真..因此在正、负半周交替过零处会出现一些失真，这个失真称为交越失真。解决方法：消除交越失真的办法是给晶体管建立起始静态偏置,使它的基极电压始终不小于死区电压.为了不使电路的效率明显降低,起始静态偏置电流不应太大.这样就把乙类推挽放大器变成了经常使用的甲乙类推挽放大器.在上述电路中，我们可以改变静态工作点，加大电阻阻值，产生0.7V压降的静态工作点电压，使输入信号即使为0是，三极管也工作在线性区域。既是甲乙类功率放大器。（3）通过图1（f）的失真设计，讨论产生失真的机理，阐述解决问题的办法。f.不对称失真失真的机理：不对称失真是差分输入电路和乙类互补推挽功率放大电路所特有的失真。在差分电路中，由于电路结构的不对称，使两个三极管对信号的放大倍数不相同而引起的。在乙类