共发射极放大电路的设计与实验预习报告

1共发射极放大电路的设计与实验预习报告学号姓名实验台号预习日期一、实验目的1.学会各种测量仪器的使用方法；2.掌握各种元器件的识别及其测量方法；3.进一步熟悉单管低频小信号放大基本原理；4.学习掌握放大器静态工作点的测量方法及电路的调整方法；5.学习掌握放大电路各种交流参数的测量方法；6.通过实验进一步掌握放大器静态工作点与放大器工作状态之间的关系；静态工作点对放大器交流参数的影响；7.通过实验进一步了解放大电路中各种失真的现象及产生的原因；二、实验仪器及备用元器件（1）实验仪器（2）实验备用器件三、电路设计根据给定的条件设计实验电路：已知条件是：用NPN型三极管设计单管共发射极小信号放大电路，要满足以下主要技术指标的要求：输入信号：有效值：6mV——10mV；频率：1kHz。放大倍数：-60±5供电电压：+12V负载3kΩ保证信号不失真放大。序号名称型号备注1.函数信号发生器2.示波器3.数字万用表4.交流毫伏表5.模拟实验板序号名称说明备注1.三极管2N5551；9012；90132.电阻见附件3.电容见附件4.21、电路形式的选择选择图1所示电路的形式，其直流偏置电路如图2所示。图1常用的单管共发射极放大电路图2放大器的直流偏置电路2、电路参数的计算根据质量指标要求，605oiA，现取60oiA，若选择3kΩCR，由于给定的材料中，三极管采用2N5551，故其可达到100以上，现令100，那么根据'oLibeRAr得到'100(3//3)2.5kΩ60LbeRkkrA又知26(1)bebbEQrrI，若设200bbr，则可以得到25002000.88mA26(1)26100bebbEQrrI，取1mAEQI从而可以得到110μA1100EQBQII由图2知，电路选择的是分压偏置，故应满足的条件是1(510)()1020)()BQBQIII硅管（锗管因为采用硅管，现选择110100μABQII同时应满足BQCCVV11（）53，现取311123V44BQCCVV由图2知，112CCBBVIRR，于是得到12112V120k100μACCBBVRRI而212BBQCCBBRVVRR所以可以得到122120330kΩ12BBBBQCCRRRVV那么121201203090kBBRR；将1BR、2BR取标称值得到1100BRk为电位器、230BRk电阻3R的选择，根据式()3BQBEonEQCQVVIIR得到()330.72.3kΩ1BQBEonEQVVRI取标称值32.kΩR。又由于要保证放大器实现线性放大，所以要求16V2CEQCCVV左右，根据式3()CEQCCCQCVVIRR知得到3()121(32)7CEQCCCQCVVIRRV，基本满足要求。根据上述计算得到的实验电路参数为图3中所示。图3所设计的电路43、电路指标的验证（1）求Q点21230123V9030BBQCCBBRVVRR()330.71.15mA2.BQBEonCQEQVVIIR3()121.15(32.)6.25VCEQCCCQCVVIRR（2）计算质量指标2626(1)2001012.481.15bebbEQrrkI'100(3//3)602.48oLibeRAr四、电路仿真用Multisim仿真软件进行仿真A、改变上偏置电阻，进行静态工作点的仿真并记录；B、改变输入信号幅值，测量输出信号的幅值并记录；根据仿真结果选择最佳电路元器件参数，再仿真并记录仿真结果。五、测试方法、步骤1、根据设计电路插接元器件（1）检查实验仪器；（2）根据自行设计的电路图及仿真所得到的最佳电路元件参数，选择实验器件；（3）检测器件和导线；（4）根据自行设计的电路图插接电路；2、测试方案；1）测量直流工作点，与仿真结果、估算结果对比；将电路调整至满足技术指标要求，用万用表测量各极电压及集电极电流，测量结果如表1中所示。表1直流工作点（估算时设100）测试条件12VCCVCEQVBEQVCQIBQI1BR估算值仿真值5实测值注1：1BR为上偏置电阻注2：测量CQI时，用万用表测发射极电阻3R两端的电压，则33RCQVIR;2）在输入端加输入信号，测量输入、输出信号的幅值并记录，计算放大倍数并与仿真结果、估算结果比较；在负载分别为3kLR和1kLR的情况下在放大器输入端加入有效值为10mV（幅值为14imVmV），频率为1kHz的正弦信号，用示波器观察输出信号波形，在输出波形不失真（若失真可适当调节输入信号幅值）的情况下，测量输出信号的幅值omV，则放大倍数为omuimVAV测量结果如填入表2中所示。表2放大倍数3kLR/mViV/mVoVuA波形仿真值估算值实测值1kLR/mViV/mVoVuA波形仿真值估算值实测值3）输入电阻的测量在放大器输入端串接电阻1kxR，如图4所示，测量图中的imV、smV，则输入电6阻为iiiXisiisiXVVVRRVVIVVR测量结果如表3中所示。图4测量输入电阻的电路表3输入电阻的测量/mViV/mVsV/kxR/kiR仿真值估算值实测值4）输出电阻的测量测量放大器的空载（LR）时的输出电压oV，有载（3LRk）时的输出电压LV，测量结果如表4所示。则放大器的输出电阻为1ooLooLooLoLLoLLVVVVVRRVIVR表4输出电阻的测量/mVoV/mVoLV/kLR/koR仿真值估算值实测值75）静态工作点对放大器性能的影响改变上偏置电阻1BR的大小，测量静态工作点，并观察输出波形，将结果填在表5中。表5直流工作点变化对放大性能的影响测试条件20mViV（有效值）1BR/VCQV/VEQV/VCEQV/mACQI最大输出/mVomV1____kBR时出现饱和失真，波形1____kBR时出现截止失真，波形仿真值实测值仿真值实测值仿真值实测值仿真值实测值仿真值实测值100k60k40k注：1BR为上偏置电阻六、实验后的总结（1）设计中遇到的问题及解决过程（2）调试中遇到的问题及解决过程（3）根据设计技术指标及实验记录总结实验体会。如：A、偏置电阻变化对静态工作点的影响；B、静态工作点的变化对放大性能的影响；C、负载变化对放大性能的影响；六、拓展内容（1）设计一个满足上述指标要求的共发射极拖尾巴放大电路，重复内容五的要求；（2）设计一个满足上述指标要求的共基极放大电路，重复内容五的要求；（3）设计一个共集电极放大电路，重复内容五的要求（技术指标自拟）；七、思考题1、电路参数CCV、CR、LR发生变化的情况下，对输出信号的动态范围将产生何种影8响？2、为什么测量放大电路的放大倍数时，用晶体管毫伏表，而不用万用表？3、测量放大器的输入电阻时，串入的电阻过大或过小都会出现测量误差，试对测量误差进行分析。八、实验报告要求1、画出满足设计要求的原理图；2、写出设计步骤及结果；3、列出元器件表，要求有编号、型号名称；4、写出调试步骤；5、对实验结果要有正规的记录及分析；6、认真回答思考题；7、写出调试中遇到的问题及解决的方法；8、一定要有实验后的总结。