实验三 单级放大器仿真

实验三 晶体管共射极单管放大器一、实验目的1.学会放大器静态工作点的调试方法, 分析静态工作点对放大器性能的影响2.掌握放大器电压放大倍数A V 、输入电阻Ri 、输出电阻RO 及最大不失真输出电压的测试方法。

3.熟悉常用电子仪器及模拟电路实验仪的使用方法。

二、实验原理晶体管单级放大电路有三种基本接法, 即共射电路、共集电路、共基电路。

三种基本接法的特点分别为:1.共射电路既能放大电流又能放大电压, 输入电阻在三种电路中居中, 输出电阻大, 频带较窄；常做为低频电压放大电路的单元电路。

2.共集电路只能放大电流不能放大电压，是三种接法中输入电阻最大、输出电阻最小的电路，具有电压跟随的特点。

常用于电压放大电路的输入级和输出级，在功率放大电路中也常采用射极输出的形式。

3.共基电路只能放大电压不能放大电流，输入电阻小，电压放大倍数和输出电阻与共射电路相当，但频率特性是三种接法中最好的电路，常用于宽频带放大器。

放大电路的主要性能指标有：放大倍数、输入电阻、输出电阻、通频带等。

而保证基本放大电路处于线性工作状态（不产生非线性失真）的必要条件是设置合适的静态工作点Q, Q 点不但影响电路输出是否失真, 而且直接影响放大器的动态参数。

本实验所采用的放大电路为电阻分压式工作点稳定的单管放大电路（图3-1）。

它的偏置电路采用RB1和RB2组成分压电路, 因此基极电位UB 几乎仅决定于RB1与RB2对VCC 的分压, 而与环境温度的变化无关；同时三极管的发射极中接有电阻RE, 它将输出电流IC 的变化引回到输入回路来影响输入量UBE, 以达到稳定静态工作点的目的。

当放大器的输入端加入输入信号ui 后, 在放大器的输出端便可以得到一个与ui 相位相反, 幅值被放大了的输出信号uO, 从而实现了电压放大。

图3-1电路的静态工作点可用下式估算:CC2B 1B 1B B R +R R ≈U Ｖ　I E =C EBEB I ≈R U U －U CE =V CC -(R C +R E )而电压放大倍数、输入电阻、输出电阻分别为:A V =-　beLC r R //R βbe 2B 1B i r //R //R =RC O R ≈R 注意: 测量放大器的静态工作点时, 应在输入信号ui=0的条件下进行。

实验三高频小信号谐振回路仿真实验按图1所示电路参数在Multisim中画出相应的电路。

T1
46.5MHz 0°18.6MHz
0°
注：T1的初次级电感量均为58.3nH 图1 高频谐振回路仿真实验图
一、静态分析
该电路为放大电路，首先需要选择合适的偏置电阻使其工作在放大区。

使用参数扫描法，进行在改变R5情况下的静态工作点分析。

要求R5从12kΩ～20kΩ,10个观测点，观测三极管三个极电压V2、V3、V8。

将分析结果填入下表中。

表1 R5参数扫描的静态工作点
二、谐振频率的计算
C6选择51%，即15pF,T1的初次级电感量均为58.3nH。

可得谐振频率：
三、电压增益
使用双踪示波器（oscilloscopc）观察输入和输出电压波形。

使用电压表测量输入和输出电压的有效值，得到电压增益：
四、幅频特性及通频带
用波特图仪观察频率特性，如图。

移动标尺至幅频下降3dB，得到下限频率，上限频率，通频带为：。

五、负载对频率特性曲线的影响
使用参数扫描法，进行在改变RL情况下的交流分析。

单级共射放大电路
一、画电路图
（一）元器件
一个二极管2N222A、直流电压源V2、交流电压源V1、三个电阻、两个电容及接地线。

各元器件的参数设置参见电路图。

（二）电路图如图2-1所示
图2－1 单级共射放大电路
二、分析电路图
（一）直流工作点分析
选择所有的输出变量到分析变量列表，直流工作点仿真结果如图2-2所示
图2－2 直流工作点仿真结果
（二）瞬态分析
由于信号源的频率为1khz，故将终结时间设置为2ms即可得到两个周期的瞬态波形，将输出变量分别设置为V1和V5，即可得到如图2－3、图2－4所示的输入及输出波形。

输入波形
输出波形
对所有数据进行分析后，启动后处理程序，求放大电路电压增益的幅频响应、相频响应及输入阻抗频率响应。

定义输出波形函数为v5/v1，点击“Draw”按钮即可得到如图2－6所示的电压增益的幅频响应及相频响应
电压增益的幅频响应及相频响应
输入阻抗频率响应
有输入阻抗频率响应图，激活游标，如图2－8所示，可读出当频率为1Khz时的输入电阻为2.8093KOhm.
2.求输出电阻
由图2－9所示电路图可获得如图2－10所示的输出阻抗的频率响应图
（之后的图片是课后完成，故有所不同）
输出阻抗电路图
输出电阻的读取，由图可读出输出阻抗为3.7190KOhm
求上、下限频率
由电压增益的幅频响应及相频响应图，可知电压最大增益为146.5022，可求出当电压增益为103.5770时所对应的两个频率分别为上、下限频率。

由图2－10可读出下限频率为6.3096hz；由图2－11可读出上限频率为19.9526Mhz。

电子线路实验报告题目：单级放大电路实验第一部分：multisim仿真一：仿真模型的建立过程1)启动multisim 10.0，在place中点击component的元件库中，将电路所需的元件（信号源[ac power]，直流电源[vcc],三极管[BJT NPN],电阻[resistor],滑线变阻器[potentiometer],电容[cap electrolit]，地端[ground])一一调用，放工作区中。

2)将放置好的元件移动，旋转，然后，按照位置适当的连接完成。

3)在已经连接好的电路中选中一个元件，单击左键，在出现的快捷菜单中，选择属性[properties],在打开的页面中修改元件的参数，选择适当的参数来保证下面的仿真工作顺利进行。

4)最后在操作界面顶端的工作菜单中，点击选项[options],选择sheetproperties,在打开的对话界面中，在Net Name 栏中，选择show all 选项，是电路中每条线路上都显示标号，以便仿真与电路的修改。

5) 完成后的单级放大电路的multisim原理图如下所示。

图1-1二：实际操作中的错误错误最开始仿真过程无法进行，万用表测量值为负值，不符合实际中的电压情况，没有实现放大的功效。

原因在绘制multisim原理图时，忽略了节点的作用，在分压偏置的两个R1，R2中间，没有节点，没有完成正常的分压偏置作用。

三：电路原理分析1)电路中必须根据放大管的类型加入合适的直流电源，以便设置合适的静态工作点，并且作为输出的能源。

对于晶体管放大电路，电源的极性和大小要保证发射结的正向偏置，且基极与发射极之间的静态电压要大于开启电压，保证晶体管导通，集电结要处于反向偏置，保证晶体管工作在放大区。

2)电阻的取值要得当，与电源相配合，是放大管有合适的静态工作点。

3)加入输入信号时候，要能够作用输出回路，改变基极和发射极之间的电压，从而改变基极或发射极的电流。

实验二晶体管共射极单管放大器预习部分一、实验目的L学会放大器静态工作点的调试方法，分析静态工作点对放大器性能的影响。

2.掌握放大器主要性能指标及其测试方法。

3.熟悉示波器、函数发生器、交流亳伏表、直流稳压电源及模拟实验箱的使用。

二、实验原理1.静态工作点对放大器性能的影响及调试1）静态工作点当放大电路未加输入信号（为=0）时，在直流电源作用下，晶体管基极和集电极回路的直流电流和电压用/BQ、UBEQ、I CQ、UCEQ表示，它们在晶体管输入和输出特性上各自对应一个点，称为静态工作点。

放大器静态工作点Q的位置对放大器的性能和输出波形有很大影响。

以NPN型三极管为例，如工作点偏高（如图2-2・1中的Ql点），放大器在加入交流信号以后易产生饱和失真, 此时儿的负半周将被削底；如工作点偏低（如图2-2-1中的Qz点）则易产生截止失真，即〃”的正半周被缩顶（一般截止失真不如饱和失真明显这些情况都不符合不失真放大的要求。

所以在选定工作点以后还必须进行动态调试，即在放大器的输入端加入一定的加，检查输出电压〃〃的大小和波形是否满足要求。

如不满足，则应调节静态工作点的位置。

图2-2-1静态工作点不合适产生波形失真最后还要申明电笔上面所说的工作点“偏高”或“偏低”不是绝对的，应该是相对信号的幅度而言，如信号幅度很小，即使工作点较高或较低也不一定会出现失真。

所以确切地说，产生波形失真是信号幅度与静态工作点设置配合不当所致。

若要获得最大的不失真输出电压，静态工作点最好尽量靠近交流负载线的中点，如图2-2-2中的Q点。

图2・2-3共射极单管放大器2）静态工作点的调试和测量方法静态工作点由偏置电路设置。

放大电路常用的偏置电路有固定和分压式偏置电路。

固定偏置电路仅由一个基极电阻构成，要求电阻在兆欧数量级上，Q点易受晶体管参数变化和基极电阻值误差的影响。

图2-2-3所示是分压式偏置的共射极放大电路。

偏置电路由两个千欧数量级的基极电阻RBl和R B2构成，并添加射极电阻，也称射极偏置。

三级管单级放大器实验报告册组别：610-24日期：2009-11-3创新实验项目报告书实验名称三极管单级放大器日期2010-11-3姓名专业通信工程电子科学与技术一、实验目的（详细指明输入输出）1、熟悉三极管单级放大电路的原理，按要求完成不失真放大且放大倍数为几十倍到几百倍。

2、熟练掌握protel multisim 示波器、信号发生器的使用。

3、理解静态工作点的选择对跟随器输入输出的频率影响。

4、根据分析计算得出所需参数选取相应的元器件，设计出正确的电路并做出实物进行调试和相关数据记录与分析。

二、实验原理（详细写出理论计算、理论电路分析过程）本次实验采用的是射极偏置共射极放大电路，该电路具有：输入阻抗高、输出阻抗高、电压增益大、失真系数低、静态工作点稳定等特点。

其基本电路如图1所示：图1 单管放大原理图（1）、元件的选取：1、选择三极管9013，经万用表测得，其HFE值为1702、选择常见的直流电源+15V.3、电容c5选取0.1u的瓷片电容，其他全部是电解电容。

C1=100u , C2=10u, C3=10uC4=10uR1=100K R2=22K Rc=10k Re1=500 Re2=1.5K4、阻容耦合直流偏置共射极放大电路的分析：静态工作点：Ueq=0.7v,Ubeq =15≈+⨯22100222.71vUeq =2.71-0.7v0.02≈Ieq=2/2k=1mAI cq = Ieq=1mAUce=Vcc-1mA⨯12K=3VIbq=5.9uA三、实验步骤。

1、查找资料，确定三级管型号、元件参数等并画出原理图。

2、在multisim上进行仿真并修改参数以确定最适合的参数。

3、根据最终原理图焊接出来实物。

4、进行实物的测量与调试。

5、实验记录和调试。

6、写实验报告。

四、实验结果。

1、仿真原理图。

下图是在multisim上的仿真结果，电压放大倍数是20倍。

实际测量值中，Icq =1.00uA =IeqIbq=6.34uAUbeq =0.597v Uce=2.99vUeq =1.99v UBQ=2.53v仿真原理图幅频特性：平坦处频率范围：47到6MHZ相频特性：输出相位-180度：100HZ到30KHZ输出相位180度：30KHZ到1 MHZ频率特性图以下是实际测量结果：一、在输入信号幅值为240mV Vpp时，输出电压随输入信号频率变化的情况如下：F(HZ) 20 60 100 120 200 300 600 700 900Vpp(v) 4.36 4.60 4.64 4.64 4.60 4.56 4.56 4.56 4.56三、输入信号频率为1khz时，改变输入信号电压幅值，观察输出电压失真情况：50 80 110 140 170 200 230 Vi-pp(mv)0.97 1.55 3.10 2.66 3.22 3.78 4.36 Vo-pp(v)2、输入输出相位图输入输出相位图五、问题总结（实验中遇到的已解决和未解决的问题）实验中遇到并已解决的问题如下：1：确定三极管的型号及静态工作点。

EDA实验报告单极放大电路的设计和仿真一、实验目的本实验旨在通过设计和仿真单极放大电路，掌握电路设计及仿真的方法和技巧，了解单极放大电路的工作原理以及参数的计算方法。

二、实验设备和材料1.EDA仿真软件2.电脑三、实验原理在单极放大电路中，电源电压通过电阻分压形成集电极电压，而输入信号通过耦合电容经过耦合电容C1进入晶体管的基极，从而实现对输入信号的增强。

四、实验步骤及数据记录1.确定电源电压：根据实验要求，选择适当的电源电压。

2.选择晶体三极管型号：根据实验要求和设计要求，选择适合的晶体三极管型号。

3.计算电阻值：根据单极放大电路的工作原理，计算电阻的取值范围，并选择合适的电阻值。

4.设计电路连接方式：将电源、电阻、晶体三极管按照电路原理进行连接并设计电路图。

5.仿真电路：使用EDA仿真软件，将设计好的电路连接到仿真软件中。

6.设置仿真参数：设置仿真参数，包括电源电压、工作频率等。

7.运行仿真：运行仿真程序，获取仿真结果。

8.分析结果：根据仿真结果，分析电路的工作情况，包括输出电压增益、输入输出阻抗等。

9.修改参数：根据分析结果，对电路参数进行调整，重新进行仿真。

10.重复步骤6-9，直到仿真结果满足设计要求。

五、实验结果分析通过仿真，得到了单极放大电路的工作情况如下：1.输出电压增益：根据仿真结果，计算得到了单极放大电路的输出电压增益为X。

2.输入输出阻抗：根据仿真结果，计算得到了单极放大电路的输入阻抗为Y，输出阻抗为Z。

3.波形分析：通过仿真软件，获取到了输入信号和输出信号的波形，并进行比较分析。

六、实验结论通过设计和仿真单极放大电路，了解了电路设计及仿真的方法和技巧。

掌握了单极放大电路的工作原理以及参数的计算方法，并通过仿真分析得到了相关结果。

实验三单级放大电路实验
一、实验目的
1.了解单级放大电路的工作原理。

2.掌握单级放大电路的设计方法。

二、实验原理
单级放大电路也称为一级放大电路。

单级放大电路是指只有一个增益放大器的放大电路。

单级放大电路的构成如图1所示。

单级放大电路由一个输入端和一个输出端组成。

输入端接收信号输入，输出端输出经放大的信号。

信号源S1提供输入信号Vin，通过耦合电容C1进入共集电极配置的晶体管T.晶体管T 的输入端构成了共集极配置，输出端构成了共射极配置，中间的集电极连接负载RL。

自激振荡条件为，放大器输出与输入之间具有接反馈回路，使得放大器反馈回路增益等于1且相位差为0。

三、实验器材
1.信号发生器A：输出电压可调范围：10Hz~1MHz，最大输出电压幅度 l0 V，输出阻抗50 Ω。

2.晶体管（3DD201）1个。

3.容性：C1=10nF，C2=10 nF，C3=10 nF，C4=220μF。

4.电阻：R1=18 kΩ，R2=15 kΩ，R3=1.0 kΩ，RL=1.5 kΩ。

5.示波器B：频率范围为：DC~10MHz，灵敏度：5mV/cm。

6.实验面包板。

四、实验步骤
1.在实验面包板上按照电路图连接电路。

2.用示波器B的输入端接在输出端的上方，用信号发生器A的输出端接在输入端的上方，通过调节信号发生器的输出幅度和频率，使晶体管工作在放大状态。

3.记录输入和输出电压，并计算出电压增益。

4.调整输入幅度和频率，并记录相应的输入和输出电压，以得到该放大器的输入和输出特性曲线。

实验三单管共发射极放大电路仿真实验【实验目的】1、掌握用Multisim10分析单管放大电路主要指标的方法。

2、熟悉仿真软件中直流工作点分析法。

3、测量放大器的电压放大倍数。

【实验原理】图2.3.1是一种实用的静态工作点稳定的基极分压式的共射极放大电路。

其中Rb1、Rb2是分压式偏置电阻，在晶体管的发射极到地之间接有Re与Ce的并联电路，其中Ce称为旁路电容，要求在信号频率上呈现的容抗很小，近似短路。

因此Re上仅有发射极电流中的直流分量所产生的直流压降。

C1、C2是耦合电容。

要求该放大器能对输入信号不失真地放大，必须设置一个合适的静态工作点，这项工作要靠调节基极偏置电阻Rw来完成。

L + Vo _图2.3.1 单管共射极放大电路一、静态分析在Multisim10中测得小信号时三极管（2N222A）的V BE = 0.65V，由估算法可知静态工作点：2121012 1.84V50 5.1101.840.651.19mA 11.19220mA 5.4A220()12 1.19(21)8.43Vβμβ==⨯≈++++--≈=≈==≈=≈≈-+≈-⨯+≈取，b BQ CC b b w BQ BECQ EQ eCQBQ CEQ CCCQ c e R V V R R R V V I I R I I V V I R R二、动态分析电压放大倍数是衡量放大器放大信号能力的重要指标。

实际测量中，将其定义为在不产生非线性失真的条件下，输出电压与输入电压的有效值之比。

对于图2.3.1所示实验电路图，由其对应的微变等效电路分析、估算可知：2626200(1)2002215572 5.57k 1.19//2//222039.55.57be EQ o C L v i be r I U R R A U r ββ=Ω++=+⨯≈Ω≈Ω==-=-⨯=-【实验器材】计算机、Multisim10软件【实验步骤】一、 静态工作点测试按图2.3.2从Multisim10的基本工具栏中调出所需的电阻、电位器、电容、三极管、电源等元件。

单管放大器仿真分析与实验报告一、实验目的1. 掌握放大电路静态工作点的调试方法及其对放大电路性能的影响。

2. 掌握低频小信号放大器主要性能指标的综合测试方法。

3. 了解单级共射放大电路的特性。

4. 掌握Multisim 仿真实验方法，逐步理解仿真实验和真实实验的差别。

二、实验电路图1. 电路组成原理共射单级放大电路是单级放大器的三种组态之一，而共射单级放大电路的组成形式也有多种。

图5-1-1是电阻分压式偏置、稳定静态工作点的单级共射低频放大器。

放大是最基本的模拟信号处理能力，包含两个方面：一是能将微弱的低频小信号增强到所需要的数值，即放大电信号以方便测量和使用；二是要求放大后的信号波形与放大前波形的形状相同，即信号不能失真，否则要丢失传送的信息，失去了放大的作用。

基于以上分析可以知道，电阻组成的基本原则也包括两个方面，首先要给电路中的晶体管加上合适的直流偏置电路，即发射结正偏、集电结反偏，使其工作在放大状态，同时施加合适范围的电源和电流，即合适的静态工作点。

其次要保证信号发生器、放大电路和负载之间的信号能够正常传递，即有动态输入u i 时，应该有输出响应u o 。

基极偏置电阻R B1、R B2以及集电极电阻R C 取值得当，与电源V CC 配合，为晶体管设置合适的静态工作点，使之工作于放大区。

它的主要特点是电路的结构能自行稳定由温度的变化带来的静态工作点的变化。

对耦合电路的要求第一、信号发生器和负载接入放大电路时，不能影响晶体管的直流偏置。

第二，在交流信号的频率范围内，耦合电路应能使信号正常地传输。

在分立元件阻容耦合电子电路中，起传递作用的电容器称为耦合电容，如C b 和C c 。

只要电容器的容量足够大，即在信号频率范围内的容抗X C （1/ωc ）足够小，就可以保证信号几乎毫无损失地传输。

同时，电容器对直流量的容抗无穷大，使输入端信号发生器的接入以及输出端负载的连接都不会影响放大电路的直流偏置。

单级放大电路的设计与仿真单级放大电路是指只有一个放大器的放大电路。

在设计和仿真单级放大电路时，需要考虑电路中的放大器类型、工作点的选择、输入输出阻抗的设计以及电源电压的确定等因素。

以下是一个关于单级放大电路的设计与仿真的详细步骤和原理。

首先，确定放大器类型。

常见的放大器有晶体管放大器和操作放大器。

晶体管放大器可以分为共射极、共基极和共集电极三种类型。

选择合适的放大器类型取决于电路的具体要求，例如增益、频率响应、输入输出阻抗等。

接下来，确定放大器的工作点。

工作点是放大器在信号输入时的直流工作条件。

通过选择合适的偏置电压，可以确保放大器在正常工作范围内，避免信号失真和过偏等问题。

工作点的选择可以通过分析放大器的静态特性来确定，例如估算晶体管的静态工作电流和电压。

然后，设计输入输出阻抗。

输入输出阻抗是指放大器的输入和输出端口对外部电路的负载影响程度。

合理的输入输出阻抗可以保证信号的传输效果，并防止信号反射和失真。

输入阻抗可以通过调整输入电路的电阻和电容来实现，输出阻抗可以通过调整输出端口的负载电阻和耦合电容来实现。

最后，确定电源电压。

电源电压是放大器工作所需的直流电压。

根据放大器的类型和工作点的选择，可以确定放大器所需的电源电压。

通常情况下，电源电压应足够提供放大器的工作所需电流，同时保持稳定。

在设计和仿真过程中，可以使用软件工具进行辅助。

常用的仿真软件有PSpice、Multisim等，它们可以模拟电路中的各个元件并计算电路的性能。

在仿真过程中，可以通过改变电路参数和元件的值来观察电路的响应和性能，并根据需要进行优化调整。

在完成电路设计和仿真后，还需要进行实际电路的制作和测试。

在制作电路时，需要注意布线和连接的准确性，以及元件的选择和安装质量。

在测试电路时，可以使用信号发生器和示波器等仪器进行输入信号的发生和输出信号的测量，从而评估电路的性能和工作效果。

综上所述，单级放大电路的设计和仿真涉及放大器类型的选择、工作点的确定、输入输出阻抗的设计和电源电压的确定等。

模电实验三单管交流放大器六．思考题1．如何测量Rb1电阻的数值？不关闭电源或不断开Rc电阻行吗？为什么？答：测量电阻Rb1:先将表棒搭在一起短路，使指针向右偏转转，随即调整“Ω”调零旋钮，使指针恰好指到0,根据电路图表棒分别接在Rb1两端读数即可。

不关闭电源或不断开Rc电阻无影响。

因为万用表测量电阻一般采用比例法，被测电阻与标准电阻串联，测量标准电阻和被测电阻的电压，两者电流相同，根据标准电阻的阻值换算出被测电阻的阻值，故无影响。

2.如何正确选择放大电路的静态工作点，在调试中应注意什么？答：应将静态工作点设置在交流负载线的中点；对于前置放大器，由于处理的信号幅度较小，不容易出现截幅现象，而应着重考虑放大器的噪声、增益、输入阻抗、稳定性等方面，所以一般设置静态工作点在交流负载线中点以下偏低位置.3.放大电路中，那些元件是决定电路的静态工作点的？答：上下偏置电阻，反馈元件，三极管本身。

4.下列各种输出电压波形是什么类型的失真？是什么原因造成的？如何解决？答:b）顶部失真，图（c）截至饱和失真；这两种波形失真都属于非线性失真的范畴，解决的思路就是调剂晶体管的静态工作点，使其尽可能工作在线性范围。

输出电压波形底部失真属于截止失真，3极管静态工作点设置太低而至。

可适当增大下拉电阻的阻值或适当下降上拉电阻的阻值。

输出电压波形顶部失真属于饱和失真，1般是由于3极管静态工作点设置较高而至。

可适当下降下拉电阻的阻值或适当增加上拉电阻的阻值。

图（c）：由于静态工作点Q较高，输出易进入饱和区，输出波形将出现下削波；Q点设置较低时，输出又易进截止区，输出波形则出现上削顶。

显然无论是上削顶还是下削顶，都造成了输出波形的失真，为消除这些失真，应将Q点下移或上移。

上、下削波同时出现时，说明静态工作点设置的比较合理，只是输入信号太强不能完全通过，应减小输入信号。