小信号阻容耦合放大电路设计(电子仿真)

大连理工大学本科实验报告——小信号耦合放大电路设计课程名称：电子系统仿真实验学院（系）：专业：班级：学号：学生姓名：2011年月日一、实验目的和要求：设计一个工作点稳定的小信号单元放大电路。要求：|Av|40,Ri1k，Ro3kΩ,下限频率为100Hz，上限频率为100kHz。其中Vcc=12V，RL=3KΩ,Vi=10mV,Rs=620Ω。二、实验原理和内容：ICQ26β/(Ri-rbb’)=1.95mA，取ICQ=1.5mA，Re=(VBQ-VBEQ)/ICQ=(3-0.6)/1.5kΩ=1.6kΩ，Re=1.6kΩRb2=βVBQ/(5~10)I1=(12~24)kΩ,取Rb2=20kΩRb1=Rb2(Vcc-VBQ)/VBQ=20(12-3)/3=60kΩ,取Rb1=56kΩ.Rbe=rbb’+26β/ICQ=1240ΩRL’=|Av|rbe/β=0.827kΩ.Rc=RLRL’/(RL-RL’)=1.14kΩ,取Rc=1.2kΩ.Cb2=Cb1(3~10)/ω（Rs+rbe）=(2.6~8.6)μF。取Cb2=Cb1=10μF。Ce(1~3)/[ω(Re//(RS+rbe)/β)]=(53~159)μF，取Ce=100μF。三、主要仪器设备：名称型号主要性能参数电子计算机电路分析软件Multisim10.0.1四、实验步骤及数据处理：器件名称GroupFamily属性VsSourcesPower_sources10mVrms1000HzC1,Cb2BasicCap_electrolit10μFRsBasicResistor620ΩReBasicResistor1.6kΩRb1BasicResistor56kΩRb2BasicResistor20kΩRcBasicResistor1.2kΩRLBasicResistor3kΩCeBasicCap_electrolit100uFVccSourcesPower_sources12VGNDSourcesPower_sourcesT1TransistorsBJT_NPNZTX3251、工作点的测试：设定节点1、节点2、Vcc、节点3和I[ccvcc]为待分析的电路节点。单击仿真按钮进行直流工作点仿真分析，即有分析结果VBEQ=V1-V3=(2.92772-2.18949)V=0.72VVCEQ=V2-V3=(10.37662-2.18949)V=8.19VICQ=(VCC-V2)/RC=[(12-10.37662)/1.2]mA=1.35mA2、仪器仿真测量、分析实验电路的电压放大倍数和输入、输出电阻用示波器测量的输入、输出信号波形参数如图所示由示波器游标可知道T2-T1的值，则实验电路的电压放大倍数为AV=Vop/Vip=-829.132/20.138=-41.17，数值余量不大测得电源信号的峰值约为14.14mV，输入信号约为10.08mV，则实验电路的输入电阻为Ri=Vip/(Vsp-Vip)Rs=1.54kΩ。断开负载电阻RL后测得输出电压峰值Vop的平均数值约为576.5mV，所以输出电阻为R0=(Vop/Volp-1)RL=1.17kΩ3、交流分析功能分析实验电路的频率特性由图可以得出下限频率约为159.103Hz上限频率约为3.8192MHz通带宽度BW=（3819.2-0.159）kHz=3819.04kHz五、结果分析：（一）、问题分析1、放大倍数实验电路中电压放大倍数约为-40.86，数值余量不大。Av几乎与放大电路中的三极管无关，而仅与放大电路中的电阻阻值及环境温度有关，且与ICQ成正比。因此，减小Rb1增大ICQ，是增大阻容耦合共射放大电路放大倍数最有效的办法。ICQ26β/(Ri-rbb’)=2.36mA，取ICQ=2mA。Re=(VBQ-VBEQ)/ICQ=(4-1)/2kΩ=1.5kΩ，Re=1.5kΩRb2=βVBQ/7.5I1=βVBQ/15=24kΩRb1=Rb2(Vcc-VBQ)/VBQ=24(12-4)/4=48kΩ，取E24系列标称值，Rb1=51kΩ2、下限截止频率由仿真分析得到下线截止频率约为159Hz，数值略大于设计要求。要想降低下限截止频率，应增大耦合电容C1、Cb2和旁路电容Ce。旁路电容Ce所在回路的等效电阻最小，影响最大，要想降低下限截止频率应增大Ce，故将Ce从100μF调整为220μF；将耦合电容C1、Cb2从10μF调整为22μF。（二）、问题解决：由上面的计算更改的电路如下图所示此时使用的器件有：器件名称GroupFamily属性VsSourcesPower_sources10mVrms1000HzC1,Cb2BasicCap_electrolit22UfRsBasicResistor620ΩReBasicResistor1.5kΩRb1BasicResistor51kΩRb2BasicResistor24kΩRcBasicResistor1.2kΩRLBasicResistor3kΩCeBasicCap_electrolit220uFVccSourcesPower_sources12VGNDSourcesPower_sourcesT1TransistorsBJT_NPNZTX325用示波器观察电路放大的倍数为Av=Vop/Vip=-997.869/18.446=-54.1此时电路的电压增益明显提高了。上限频率为89Hz下限频率为3.3839MHz通带宽度BW=（3383.9-0.09）kHz=3383.81kHz所以耦合电容和旁路电容，电路的下限截止频率降低了。但由于工作点的改变，电路上限截止频率和通带宽度也降低了。