2.1晶体管单级放大器

12.1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。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)（2.1-1）ICQ=IEQ=(VBQ-VBEQ)/R4（2.1-2）IBQ=IEQ/β（2.1-3）VCEQ＝VCC－ICQ（R5＋R4）（2.1-4）1、放大器静态工作点的选择和测量2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。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：（1）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。（2）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。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（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）3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）三、实验步骤（一）计算机仿真部分1、静态工作点的调整和测量1.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。42.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。3.撤掉信号发生器,使输入信号电压iV=0,用万用表测量三极管三个极分别对地的电压EV，BV，CV，CEQV，EQI，根据EEQRVIEQ,算出EQCQII。将测量值记录于下表中,并与估算值进行比较。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。理论估算值实际测量值BVCVEVCEVCIBVCVEVCEVCI5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ViVoAVRiRoViVoAVRiRo负载开路RL=2kΩ四、实验结果静态工作点放大电路动态指标测试、计算结果（仿真）实际测量值参数ViV0AVViRi负载开路14.14mV1840mV1307.754mV1217ΩRL=2kΩ14.14mV932.1mV667.794mV1180Ω实际测量值BVCVEVCEVCI2.75V7.811V2.104V5.707V2.09mA6电压放大倍数测量（RL=∞）电压放大倍数测量（RL=2kΩ）72.5多级负反馈放大器的研究一.实验目的5.掌握用仿软件研究多级负反馈放大电路。6.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。二．实验原理4.实验基本原理及电路（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出回路，用来影响其输出量（放大电路的输入电压或输入电流）的措施成为反馈。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；以电流形式相叠加，称为并联反馈。在分析反馈放大电路市，“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而反相比例器组成，在末8级的输出端引入了反馈网络Cf、Rf2和Rf1，构成了交流电压串联负反馈电路。（2）放大器的基本参数：1）开环参数。将反馈支路的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和通频带BW，即1'(1)oVeiiiNooLofVoHLVAVVRRVVVRRVVFVBWff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；Vi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倍时的频率值，即11111()0.70721()0.7072VHVVVLVVAjfAAAjfAA2）闭环参数。通过开环时放大电路的电压放大倍数VA，输入电阻iR，输出电阻oR，反馈网络的电压反馈系数VF和上、下限频率Hf、Lf，可以计算求得多级反馈放大电路的闭环电压放大倍数VfA、输入电阻ifR、输出电压ofR和9通频带fBW的理论值，即''V'V1(1)A1(1)()1VVfVVifiVVooofViHfHVufHfLfLLfVVAAAFRRAFRVRAFVffAFBWffffAF（其中：=）其中：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iV，使输出电压oV（接入负载LR时的测量值）达到开环时的测量值，然后分别测出iV、NV、fV、fBW及'oV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1'(1)oVeiiiNooLofVoHLVAVVRRVVVRRVVFVBWff上述所得结果应与开环测试时由上式所计算的理论值近似相等，否则应该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。10三．实验内容（一）计算机仿真部分（1）根据电路画出实验仿真电路图如图所示。其中得到波特图绘制仪的命令为“SimulateInstrumentBodePlotter”。（2）调节J1，使开关A端与B端相连。测试电路的开环基本特性。1）将信号发生器输出调味1kHz、20mV（峰峰值）正弦波，然后接入放大器的输入端。得到网络的波特图如下图所示。2）保持输入信号不变，用示波器观察输入和输出波形。3）接入负载LR，用示波器分别测出iV，NV，fV，oV，记入表中。4）将负载LR开路，保持输入电压iV的大小不变，用示波器测出输出电压'oV，11记入表中5）从波特图上读出放大器的上限频率Hf与下限频率Lf记入表中。6）由上述测试结果，算出放大电路开环时的,,VioARR和VF的值，并由上式计算出放大器闭环时,VfifAR和ofR的理论值，记入表中。（3）调节J1，使开关A端与P端相连，测试电路的闭环基本特性。1）将信号发生器输出调味1kHz、20mV（峰峰值）正弦波，然后接入放大器的输入端，得到网络的波特度如图所示。2）接入负载LR，逐渐增大输入信号iV达到开环时的测量值，然后用示波器分别测出iV，使输出电压oV达到开环时的测量值，然后用示波器分写测出iV、NV和fV的值，记入表中。3）将负载LR开路，保持输入电压iV大小不变，用示波器分别测出'oV的值，记入表中。124）闭环时放大器的频率特性测试同开环时的测试，即重复开环测试（5）步。5）由上述结果并根据上式计算出闭环时的VfA、ifR、ofR和VF的实际值，记入表中。6）由波特图测出上、下限频率，计算通频带BW。四．负反馈放大电路仿真测试数据（1）实验结论4、画出仿真实验开环网络与闭环网络的波特图，比较它们的异同并简要分析。开环的通频带较窄，且上限频率较低；而闭环的通频带较iVmVNVmVfVmV'oVVoVV''VVfAAVVfAA/iifRR/oofRRVF开环测试200.180.183.883.3120016510k1k0理论计算199.3456164.474410k37.3k1k0.23k1.66%闭环测试72.552.452.53.313.31554633k0.3k1.36%13宽，且上限频率高。5、开环时BW=HLffc42.330kHz闭环时BW=HLffHf146.022kHz6、比较电压放大倍数、输入电阻、输出电阻和通频带在开环闭环时的差别，得到相应结论。开环的电压放大倍数比闭环的大，输出电阻也比闭环的大，而输入电阻却是闭环的比开环的大，BW则是闭环比开环大。144.2直流稳压电源的设计实验报告一、实验目的⑴学习用变压器，整流二极管，滤波电容及集成稳压器设计直流稳压电源。⑵掌握直流稳压电路的调试及主要技术指标的测试方法。⑶利用仿真实验，深入理解整流滤波的原理。二、设计指标与要求设计指标：设计两个电路：⑴电路一：同时输出±12V电压，Iomax=0.8A。⑵电路二：Vo=+3~+9V连续可调，Iomax=.0.8A。⑶两者的性能指标：ΔVop-p≤5Mv,Su≤5×10-3。三、实验原理及参考电路1、直流稳压电源直流稳压电源是一种将220V工频交流电转换成稳压输出的直流电压的装置，它需要变压、整流、滤波、稳压四个环节才能完成。直流稳压电源方框图图1直流稳压电源的方框图其中：（2）电源变压器：是降压变压器，它将电网220V交流电压变换成符合需要的交流电压，并送给整流电路，变压器的变比由变压器的副边电压确定。（2）整流电路：利用单向导电元件，把50Hz的正弦交流电变换成脉动的直流电15（3）滤波电路：可以将整