(完整word版)单级放大电路的设计与仿真

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。

实验一单级放大电路的设计与仿真一、实验目的1．掌握放大电路静态工作点的调整和测试。

2．掌握放大电路的动态参数的测试方法。

3．观察静态工作点的选择对输出波形及电压放大倍数的影响。

二、实验要求1. 设计一个分压偏置的单管电压放大电路，要求信号源频率5kHz，峰值10mV ，负载电阻5.1kΩ，电压增益大于50。

2. 调节电路静态工作点，观察电路出现饱和失真和截止失真的输出信号波形，并测试对应的静态工作点值。

3. 在正常放大状态下测试：①电路静态工作点值；②三极管的输入、输出特性曲线和 、R be 、R ce值；③电路的输入电阻、输出电阻和电压增益；④电路的频率响应曲线和f L、f H值。

三、实验步骤图1 单级放大电路图A u=1127÷7.007=160.84>50 ，满足实验要求。

1．饱和失真调节电位器的阻值改变静态工作点，当电位器为0%R w时,电路出现饱和失真，如下图图3饱和失真波形图4 饱和失真时的静态工作点此时由图可知静态工作Q点：I b=68.95170uA I c=7.63657mA U ce= U be-U bc 240.208mV2．截止失真调节电位器的阻值改变静态工作点，当电位器为80%R w时,电路出现截止失真图5 截止失真波形图6 截止失真时的静态工作点此时由图可知静态工作Q点：Ib=5.97098uA I c=774.55uA Uce=U be-U bc=21.5913V3．最大不失真调节电位器的阻值，当电位器为10%R w时,电路出现最大不失真图7 最大不失真时的波形图8 最大不失真静态工作点此时由图可知静态工作Q点：Ib=33.4421uA Ic=4.45028mA Uce= U be-U bc =10.234V 失真情况分析：对非线性失真，为观察到饱和失真，应将静态工作点设置的较高，处于三极管的饱和区，即调小电位器以增大基极电流。

为观察到截止失真，应将静态工作点设置的较低，处于三极管的截止区，即调大电位器以减小基极电流。

EDA设计(一) 实验报告——实验一单级放大电路的设计与仿真一．实验内容1.设计一个分压偏置的单管电压放大电路，要求信号源频率2kHz(峰值5mV) ，负载电阻Ω，电压增益大于50。

2.调节电路静态工作点，观察电路出现饱和失真和截止失真的输出信号波形，并测试对应的静态工作点值。

3.调节电路静态工作点，要求输入信号峰值增大到10mV电路输出信号均不失真。

在此状态下测试：①电路静态工作点值；②三极管的输入、输出特性曲线和 、r be 、r ce值；③电路的输入电阻、输出电阻和电压增益；④电路的频率响应曲线和f L、f H值。

二．单级放大电路原理图单级放大电路原理图三．饱和失真、截止失真和不失真1、不失真不失真波形图不失真直流工作点静态工作点：i BQ=, i CQ=, v CEQ=2、饱和失真饱和失真电路图饱和失真波形图饱和失真直流工作点静态工作点：i BQ=,i CQ=,v CEQ=3、截止失真截止失真电路图截止失真波形图截止失真直流工作点静态工作点：i BQ=,i CQ=,v CEQ=四．三极管输入、输出特性曲线和 、r be 、r ce值1、β值静态工作点：i BQ=,i CQ=,v CEQ=V BEQ=β=i C/i B=2、输入特性曲线及r be值:由图：dx=，dy=r be=dx/dy=输入特性曲线3、输出特性曲线及r ce值:由图dx=, 1/dy=r ce=dx/dy=输出特性曲线五．输入电阻、输出电阻和电压增益1、输入电阻测输入电阻电路图由图：v= ，i=μAR i=v/i=μA=Ω2、输出电阻测输出电阻电路图1测输出电阻电路图2 由图：v o’= v o=R o=(v o’/v o-1)R L==Ω3、电压增益测电压增益电路图由图可得A V=六．幅频和相频特性曲线、f L、f H值由图可得f L= f H=Δf= f H - f L=七．实验结果分析1、R iR i理论=[r be+(1+β)R E]//R b1//R b2 =[2976+(1+220)x10]//127k//110k=ΩE1=、R oR o理论=R c=3 kΩE2=/3=1%3、AvI E理论=V B/R E=[ V cc R5/(R2+R5)]/( R6+R1)=[10x110/(127+110)]/2010=r be理论=200+26(1+β)/ I E =2976ΩAv理论=β(R C//R L)/[ r be+(1+β)R E]=220(3kΩ//Ω)/[2976+(220+1)x10]= E3=、V1=10mV时，会出现失真，但加一个小电阻即可减少偏差。

单级放大电路的设计与仿真一、设计原理2. 放大器参数：设计单级放大电路时，需要根据应用的需求确定一些重要的放大器参数，如放大器的增益（amplification gain）、输入电阻（input resistance）和输出电阻（output resistance）等。

这些参数的选择要根据具体应用来确定。

二、常用类型1.共射放大器：共射放大器是最常用的单级放大电路之一，具有较高的电压增益和输入电阻，适用于电压放大的应用。

它的基本结构是将放大管（一般是NPN型的晶体管）的基极作为输入端，发射极作为输出端，集电极接地。

2.共基放大器：共基放大器是一种低输入电阻、高输入电流和低输出电阻的放大器，适用于电流放大的应用。

它的基本结构是将放大管（一般是NPN型的晶体管）的发射极作为输入端，集电极作为输出端，基极接地。

3.共集放大器：共集放大器是一种输入电阻高、输出电阻低、电压增益小的放大器，适用于低噪声和宽带应用。

它的基本结构是将放大管（一般是NPN型的晶体管）的基极作为输出端，发射极作为输入端，集电极接地。

三、仿真过程仿真是电路设计的重要工具之一，可以通过仿真软件进行单级放大电路的设计验证和性能分析。

1. 选择仿真软件：根据个人偏好和实际需求选择一款电路仿真软件，如Multisim、LTSpice等。

2.绘制电路图：使用仿真软件将所设计的单级放大电路绘制出来。

根据放大器类型和应用需求选择合适的元件和参数。

3.设置仿真参数：为了对电路进行仿真分析，需要设置电源电压、信号源信号频率和幅度等参数。

这些参数应与实际应用相符。

4.运行仿真：运行仿真软件进行电路仿真。

仿真结果会显示电路的输入输出波形、频率响应和频谱分析等。

5.优化和改进：根据仿真结果，分析电路性能，如增益、频率响应等，并进行必要的优化和改进，如调整元件参数、改变电路拓扑等。

6.验证和测试：通过实际的搭建和测试，验证设计的单级放大电路的性能和可靠性。

根据实际测试结果，对仿真模型进行验证。

实验二、单级共射放大电路的设计一、实验目的1.掌握共射放大器电路的设计方法2.掌握如何设置放大电路的静态工作点及其调试方法3.学习放大电路性能指标4.观察基本放大电路参数对放大器的静态工作点、电压放大倍数及最大不失真电压、以及频率响应的测量方法5.进一步熟悉函数发生器、等常用仪器的使用方法6.进一步熟悉晶体管参数的测试7.了解负反馈对放大电路性能的影响二、实验仪器与器件：直流稳压电源、万用电表、双踪示波器、交流毫伏表、直流毫安表、频率计、三极管、电阻器、电容器、电位器若干。

三、实验原理：连接电路图如下图，并测量相关数据，了解单级共设放大电路四、实验内容1.静态工作点的调整与测量：将RL 开路；在接通电源钱，将Rb2调至最大，并使ui=0.调节Rb2测量相应数据填入下表2.观察静态工作点对输出波形失真的影响：调节函数信号发生器找到最大不失真输入电压，然后观察u O 输出波形，判断失真情况以及管子工作状态填入下表3.电压放大倍数的测量将频率为1kHz 、u i =300mV （参考）的正弦信号作为输入信号，用交流毫伏表测量U i 和U o 有效值，用示波器观察输入输出电压的波形，把测量结果记入下表 U i =248mV4.观察静态工作点对电压放大倍数的影响将RL 开路，RC=2k欧姆，输入适当ui。

改变Rb2，将数据填入下表Ui=106.06mV注意：测量UCE时它是静态参数。

5.输入电阻和输出电阻的测量输入端开关打开，用交流毫伏表测量Ui 和Us，计算输入电阻R i =Ui/Ii=Rs*Ui/(Us-Ui)闭合输入端开关，打开和闭合输出端开关，用交流毫伏表测量UL 和UO，计算输出电阻R O =（UO/UL-1）*RL6.最大不是真输出电压Vopp的测量同时调节输入信号的幅度和电位器Rb2，用示波器和交流毫伏表测量填表7.幅频特性的测量采用主点法进行测量，填表。

由表知0.707A um =-6.293所以上限截止频率应接近于表中第五组数据，上限截止频率约为300kHz五、 设计题U O =R s //R c *(1+β)I i U i =[（1+B ）*R e +R b ]I i当R e =0时A u =U o /U i ≈β放大倍数可大于等于80。

单级放大电路设计模电实验（DOC）单级放大电路设计模电实验(DOC)东南大学电工电子实验中心实验报告课程名称：电子电路基础第三次实验实验名称：单级电压放大电路设计院：吴健雄专业：电类姓名：学号：实验室:实验组别：同组人员：实验时间：2011 年5 月5 日评定成绩：审阅教师：实验三单级电压放大电路设计一、基本信息实验时数：时间要求：教材：实验检查：6学时第10～11周完成，第11周内交实验报告《电子线路实践》Page 1～6 带班教师检查二、学习目标：1、掌握单级放大电路的设计、工程估算、安装和调试；2、了解三极管各项基本器件参数、工作点、偏置电路、输入阻抗、输出阻抗、增益、幅频特性等的基本概念以及测量方法；3、了解负反馈对放大电路特性的影响。

4、掌握基本的模拟电路的故障检查和排除方法，深化示波器、稳压电源、交流毫伏表、函数发生器的使用技能训练。

三、设计提示：图3-1 射级偏置电路1、对于图3-1中的偏置电路，只有R2支路中的电流I1>>IBQ时，才能保证UBQ恒定实现自动稳定工作点的作用，所以工程中一般取：I1?(5~10)IBQ 。

I1?(10~20)IBQ2、为了提高电路的稳定性，一般要求UBQ>>UBE，工程中一般取UBQ=(5~10)UBE，即UBQ=(3～5)V，UBQ=(1～3)V。

3、电路的静态工作点电流ICQ?UBQ?UBERE，于是小信号放大，所以ICQ一般取~2mA。

4、ICQ确定后通过以下公式可计算R1和R2的值：R2?UBQI1?UBQ?5~10?IBQ?5~10?ICQ’? ?RLUBQ，R1?VCC?UBQI1??VCC?UBQ?R2UBQ。

5、交流电压放大倍数Au??rbe’’??RL??RL。

26mVrb??1?? ?re300??1???ICQ6、交流输入阻抗Ri?rbe//R1//R2?rbe?rb?(1??)re?300?(1??)7、交流输出阻抗RO?ro//RC?RC。

仿真一1.仿真电路名称单级放大电路2.仿真原理图3.仿真结果记录数据，填如下表：★Rp的值，等于滑动变阻器的最大阻值乘上百分比。

原理图波形图由图可知：反相删除负载电阻R6，原理图波形图记录数据如下表：（注此表为RL为无穷）将R6改为5.1kΩ和330Ω填表：其他不变，增大和减小滑动变阻器的值，观察V0的变化，并记录波形。

★如果效果不明显，可以适当增大输入信号.动态仿真三Ri在输入端串联一个5.1k的电阻，如图所示，并且连接一个万用表，如图连接。

启动仿真，记录数据，并填表。

☆万用表要打在交流档才能测试数据填表：R0如图所示：☆万用表要打在交流档才能测试数据，其数据为VL如图所示：☆万用表要打在交流档才能测试数据，其数据为V0填表：思考题1、画出如下电路：2、如何把元件水平翻转和垂直翻转呢？如图所示水平翻转：Flip Horizontal垂直翻转：Flip Vertical3、如何更改元件的数值呢？选取所需的阻值4、如果去掉实验中的R7既是100欧电阻，输出波形有何变化？未去掉R7：去掉R75、元件库中有些元件后带有VIRTUAL，它表示什么意思？表示虚拟元件。

仿真二1.仿真电路名称集成运算放大器运用的测量2.原理图3.仿真结果：频率响应测试输出波形放大倍数记录数据如下表：最大功率测试仿真三1.仿真电路名称负反馈放大电路2.原理图3.启动直流工作点分析，记录数据，填入下表4.交流测试5.负反馈对失真的改善1.在开环情况下适当加大Vi的大小，使其输出失真2.闭合开关S16.测试放大频率特性1. 开环2.闭环仿真四1.仿真电路名称差动放大电路2.原理图1.调节放大器零点把开关J1和J2闭合，J3打在最左端，启动仿真，调节滑动变阻器的阻值，使得万用表的数据为0，填表一：2.测量差模电压放大倍数3.测量共模电压放大倍数.填表二：仿真五1.仿真电路名称串联型晶体管稳压电路2. 整流滤波电路测试1) 取RL＝240Ω，不加滤波电容，测量直流输出电压UL 及纹波电压L，并用示波器观察u2和uL波形。

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。

单管放大电路仿真步骤
1、绘制单管放大电路
2、对电路进行工作点分析和瞬态分析•步骤1：选择仿真方式并设置仿真参数；
步骤2：启动仿真计算过程，显示信号波形；
步骤3：单击窗口工作点分析标签，显示工作点分析结果；
3、对电路进行温度扫描分析
•步骤1：选择温度扫描方式并设置仿真参数。

设置扫描温度范围
步骤2：显示工作点分析结果
步骤3：仅显示Vout波形
4、对电路进行参数扫描分析
•步骤1：选择参数扫描方式并设置仿真参数。

步骤2：观察输出电压波形变化情况。