基本放大电路仿真实验

单管放大电路仿真实验一、实验目的熟悉晶体管和场效应管放大电路以及集成运放的基本设计原则，并理解放大电路性能参数的调试和测试方法、静态工作点对动态参数的影响；熟悉仿真软件的基本分析和测量方法。

二、实验内容及理论分析本部分主要针对仿真电路进行初步的理论分析，以及依据理论预测实验现象，以便于和最后的仿真结果作对比。

1、仿真题2-1（3分）：利用晶体管2N2222A（模型参数中的BF即β=220，RB即r bb’=0.13Ω）设计一个单电源供电的单管放大电路，电源电压为V CC = +15V。

具体要求如下：（1）设计并调整电路参数，使电路具有合适的静态工作点，测量静态工作点。

（2）测量动态参数A u、R i、R o、f L、f H，比较A u、R i、R o的理论计算值与实测值，并说明电路的特点。

注意测量时输出信号不能失真。

（3）调整电路参数，改善某一性能指标（如增大A u、或增大R i、或减小R o、或增大f H）。

要求先进行理论分析，然后再实验验证。

（4）调整电路参数或输入信号大小，使输出波形产生失真，分析是何种失真，可采取哪些措施消除并进行实验验证。

（通常，当失真度较大时，能够观察到波形顶部或底部变平或者曲率变小，而当失真度较小时，则需要借助失真度仪（Distortion Analyzer）来测量。

）设计采用如下图所示的电路实现：（1）分析电路的直流通路和静态工作点I BQ R b+(1+β)I BQ R e+U BEQ=V CCI BQ=V CC−U BEQ R b+(1+β)R eU CEQ=V CC−(1+β)I BQ R e经查阅2N2222A的参数，取U BEQ=0.7V进行估算，并且要求I CQ=βI BQ<10mA，即R b+(1+β)R e>314.6kΩ。

另外，由IV分析仪测得2N2222A的特性，认为4V<U CE<8V时晶体管处在放大区，所以U CEQ =V CC −(1+β)I BQ R e =V CC −221×14.3R e R b +221R e解得，66.3R e <R b <230.47R e 。

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。

基本放大电路仿真实验实验报告四一、实验目的1、通过仿真电路掌握单管共射电路的静态分析和动态分析 ;2、通过对共射电路的仿真实验，分析静态工作点队对电路输出的影响 ;二、实验内容1.测量NPN管分压偏置电路的静态工作点并与估算值进行比较;2.测量放大电路性能指标;3.分析放大电路交流特性;4.通过仿真测试理解单管共射放大电路静态工作点对电路输出的影响;三、实验环境计算机、MULTISIM仿真软件四、实验电路1.实验电路1.1静态分析静态工作点仿真结果:从仿真结果可知:VBQ= 1.799V因此:动态分析:由仿真所得的数据可得: -38.7仿真波形:1、因此:、VoLp仿真Vop仿真因此:放大电路交流仿真分析3、通过仿真测试理解单管共射放大电路静态工作点对电路输出的影响; 在电路图中放入探针从图中可以得出，此时:AV=打开示波器，图形显示:91921.6=42.5从图中的显示数据可以知道，输出波形已有部分失真 ;1、增大Rb(增大至)从图中数据可得，输出失真2、减小Rb(减小至)饱和失真(信号源幅值增大至60，将滑动变阻器滑至) 从图中数据可得，输出失真截止失真(信号源幅值增大至60，将滑动变阻器滑至) 从图中数据可得，输出失真2.理论分析计算1、共射放大电路的静态分析:如图:三极管的2、共射放大电路的动态分析:如图其中:在一般下，rbb’=3)IEQ(mA)将数据代入得:，与实验所得的数据比较:3、求输入输出电阻-38.7，实验值与理论值相差不大，符合 ;代入数据得:，在实验仿真中，有:Vop实验值与理论值相差不大，符合 ;五、分析研究1、在该实验中，调整滑动变阻器的阻值可改变静态工作点和动态参数，在放，，减小滑动变阻器阻值大区内，增大滑动变阻器阻值，，，当滑动变阻器阻值为时，静态工作点较为合适 ;2、关于失真的情况晶体管仿真波形分为三个区:放大区，截止区，饱和区。

当静态工作点设置过低，则信号进入截止区;反之，过高则信号进入饱和区 ;六、总结1、对基本放大电路有了更深层次的了解了，在原来学模电的理论基础上，再加上在实验平台上的学习，让我对基本放大电路认识了更多，但这还远远不够，我必须在课余时间更加认真的研究学习，才能让我真正的掌握基本放大电路。

一、实验目的1.认识并了解Multisim的元器件库；2.学习使用Multisim绘制电路原理图；3.学习使用Multisim里面的各种仪器分析模拟电路；二、实验内容【基本单管放大电路的仿真研究】1.仿真电路如图所示。

2.修改参数，方法如下：双击三极管，在Value选项卡下单击EDIT MODEL；修改电流放大倍数BF为60，其他参数不变；图中三极管名称变为2N2222A*；双击交流电源，改为1mV,1kz；双击Vcc，在Value选项卡下修改电压为12V；双击滑动变阻器，在Value选项卡下修改Increment值为0.1% 或更小。

三、数据计算1.由表中数据可知，测量值和估算值并不完全相同。

可以通过更精细地调节滑动变阻器，使V E更接近于1.2V.2.电压放大倍数测量值A u =−13.852985 ；估算值A u =−14.06 ；相对误差=−13.852985−(−14.06)−14.06×100% =−1.47%由以上数据可知，测量值和估算值并不完全相同，可能的原因有：1) 估算值的计算过程中使用了一些简化处理，如动态分析时视电容为短路，r be =300+(β+1)∙26I E等与仿真电路并不完全相同。

2) 仿真电路的静态工作点与理想情况并不相同，也会影响放大倍数。

3. 输入输出电阻验相同的原因外（不再赘述），还有：万用表本身存在电阻。

4.去掉R E1后，电压放大倍数增大，下限截止频率和上限截止频率增大，输入电阻减小。

说明R E1减小了放大倍数，增大了输入电阻。

四、感想与体会电子实验中，估算值与仿真值、仿真值与实际测量值往往并不完全一致。

在设计电路时可以通过估算得到大致的判断，再在电脑中进行仿真，最后再实际测量运行。

用电脑仿真是很必要的，一方面可以及早发现一些简单错误，防止功亏一篑，另一方面还可以节省材料和制作时间。

但必须考虑实际测量与仿真的不同之处，并应以实测值为准。

实验四放大电路电路频率响应分析和仿真实验1 实验要求与目的（1）. 熟悉Hspice 编程语言和文件格式；（2）. 通过实验掌握Hspice软件的基本用法；（3）. 通过实验了解共源放大器、源极跟随器和共源共栅增益级放大电路频率响应分析和仿真。

2 实验原理（1）. 共源放大器电路分析为了进行高频分析，图1中共源放大器的小信号等效电路如图2 所示。

这里，Cgs1 是M1 的栅极－源极电容。

注意，我们已经假设输入源极的输出电容可以忽略。

电容C2 由M1和M2 的漏极－ 衬底电容与负载电容CL 的并联组成。

CL 一般占主导地位。

图1 电流源负载共源放大器图2 共源放大器高频分析的小信号模型（2）. 源极跟随器放大器电路分析图4 源极跟随器频率响应的结构图5源极跟随器的一个等效小信号模型加补偿后源极跟随器（3） 共源共栅增益级3，实验步骤(1) 共源放大器a) Hspice仿真SP文件如下：.title Common-Source Amp Frequency Test.option post=2 numdgt=7 tnom=27Vdd 1 0 dc 5Ibias 2 0 dc 100uM3 2 2 1 1 pmos w=100u l=1.6uM2 3 2 1 1 pmos w=100u l=1.6uM1 3 4 0 0 nmos w=100u l=1.6uRin 5 4 180kVin 5 0 dc 0.849 ac 1Cl 3 0 0.3p.op.ac dec 20 1k 100Meg.print vdb(3).MODEL nmos NMOS LEVEL=3，TOX=1.8E-8，LD=0.08U，+UO=500，VMAX=2.0E5，PHI=0.6，GAMMA=0.5，+NSUB=2.5E16，VTO=0.7，NFS=8.2E11，CGSO=2.5E-10，+CGBO=2.5E-10，CJSW=2.5E-10，CGDO=2.5E-10，MJ=0.5，+CJ=2.5E-4，PB=0.9，IS=1.0E-16，JS=1.0E-4+KF=600E-27 AF=0.8 NLEV=2 RS=600+RD=600 ETA=0.05 KAPPA=0.007 THETA=0.06+ACM=2 XJ=2.7E-7 DELTA=0.7.MODEL pmos PMOS LEVEL=3，TOX=1.8E-8，LD=0.08U，+UO=165，VMAX=2.7E5，PHI=0.80，GAMMA=0.75，+NSUB=5.5E16，VTO=-0.7，NFS=7.6E11，CGSO=2.5E-10，+CGBO=2.75E-10，CJSW=3.4E-10，CGDO=2.5E-10，MJ=0.5，+CJ=3.7E-4，PB=0.8，IS=1.0E-16，JS=1.0E-4+KF=400E-27 AF=1.0 NLEV=2 RS=1200+RD=1200 ETA=0.12 KAPPA=1.5 THETA=0.135+ACM=2 XJ=2.3E-7 DELTA=0.3.end仿真过程增益随频率变化(2) 源极跟随器放大器a) 源极跟随器HSPICE 频率分析.title source follower frequency test.option post=2 numdgt=7 tnom=27Vdd 1 0 dc 5Vss 2 0 dc -5Ibias 3 2 dc 100uRin 4 0 180kCin 4 0 30fCl 3 0 10pM1 1 4 3 2 nmos w=100u l=1.6uIin 4 0 pulse(0 -5u 10n 0 0).op.tran 0.5n 300n.print v(3).MODEL nmos NMOS LEVEL=3，TOX=1.8E-8，LD=0.08U，+UO=500，VMAX=2.0E5，PHI=0.6，GAMMA=0.5，+NSUB=2.5E16，VTO=0.7，NFS=8.2E11，CGSO=2.5E-10，+CGBO=2.5E-10，CJSW=2.5E-10，CGDO=2.5E-10，MJ=0.5，+CJ=2.5E-4，PB=0.9，IS=1.0E-16，JS=1.0E-4+KF=600E-27 AF=0.8 NLEV=2 RS=600+RD=600 ETA=0.05 KAPPA=0.007 THETA=0.06+ACM=2 XJ=2.7E-7 DELTA=0.7.MODEL pmos PMOS LEVEL=3，TOX=1.8E-8，LD=0.08U，+UO=165，VMAX=2.7E5，PHI=0.80，GAMMA=0.75，+NSUB=5.5E16，VTO=-0.7，NFS=7.6E11，CGSO=2.5E-10，+CGBO=2.75E-10，CJSW=3.4E-10，CGDO=2.5E-10，MJ=0.5，+CJ=3.7E-4，PB=0.8，IS=1.0E-16，JS=1.0E-4+KF=400E-27 AF=1.0 NLEV=2 RS=1200+RD=1200 ETA=0.12 KAPPA=1.5 THETA=0.135+ACM=2 XJ=2.3E-7 DELTA=0.3.end仿真过程源极跟随器的阶跃响应没有补偿.title source follower frequency test.option post=2 numdgt=7 tnom=27Vdd 1 0 dc 5Vss 2 0 dc -5Ibias 3 2 dc 100uRin 4 0 180kCin 4 0 30fCL 3 0 10pM1 1 4 3 2 nmos w=100u l=1.6uIin 4 0 dc 0 ac 1.op.ac dec 20 1k 1GEG.print vdb(3).MODEL nmos NMOS LEVEL=3，TOX=1.8E-8，LD=0.08U，+UO=500，VMAX=2.0E5，PHI=0.6，GAMMA=0.5，+NSUB=2.5E16，VTO=0.7，NFS=8.2E11，CGSO=2.5E-10，+CGBO=2.5E-10，CJSW=2.5E-10，CGDO=2.5E-10，MJ=0.5，+CJ=2.5E-4，PB=0.9，IS=1.0E-16，JS=1.0E-4+KF=600E-27 AF=0.8 NLEV=2 RS=600+RD=600 ETA=0.05 KAPPA=0.007 THETA=0.06+ACM=2 XJ=2.7E-7 DELTA=0.7.MODEL pmos PMOS LEVEL=3，TOX=1.8E-8，LD=0.08U，+UO=165，VMAX=2.7E5，PHI=0.80，GAMMA=0.75，+NSUB=5.5E16，VTO=-0.7，NFS=7.6E11，CGSO=2.5E-10，+CGBO=2.75E-10，CJSW=3.4E-10，CGDO=2.5E-10，MJ=0.5，+CJ=3.7E-4，PB=0.8，IS=1.0E-16，JS=1.0E-4+KF=400E-27 AF=1.0 NLEV=2 RS=1200+RD=1200 ETA=0.12 KAPPA=1.5 THETA=0.135+ACM=2 XJ=2.3E-7 DELTA=0.3.end仿真过程源极跟随器的电压增益曲线b) 加补偿后源极跟随器HSPICE频率分析.title source follower frequency test.option post=2 numdgt=7 tnom=27Vdd 1 0 dc 5Vss 2 0 dc -5Ibias 3 2 dc 100uRin 4 0 180kCin 4 0 30fCL 3 0 10pM1 1 4 3 2 nmos w=100u l=1.6uIin 4 0 dc 0 ac 1C1 4 5 0.17pR1 5 0 49.3k.op.ac dec 20 1k 1GEG.print vdb(3).MODEL nmos NMOS LEVEL=3，TOX=1.8E-8，LD=0.08U，+UO=500，VMAX=2.0E5，PHI=0.6，GAMMA=0.5，+NSUB=2.5E16，VTO=0.7，NFS=8.2E11，CGSO=2.5E-10，+CGBO=2.5E-10，CJSW=2.5E-10，CGDO=2.5E-10，MJ=0.5，+CJ=2.5E-4，PB=0.9，IS=1.0E-16，JS=1.0E-4+KF=600E-27 AF=0.8 NLEV=2 RS=600+RD=600 ETA=0.05 KAPPA=0.007 THETA=0.06+ACM=2 XJ=2.7E-7 DELTA=0.7.MODEL pmos PMOS LEVEL=3，TOX=1.8E-8，LD=0.08U，+UO=165，VMAX=2.7E5，PHI=0.80，GAMMA=0.75，+NSUB=5.5E16，VTO=-0.7，NFS=7.6E11，CGSO=2.5E-10，+CGBO=2.75E-10，CJSW=3.4E-10，CGDO=2.5E-10，MJ=0.5，+CJ=3.7E-4，PB=0.8，IS=1.0E-16，JS=1.0E-4+KF=400E-27 AF=1.0 NLEV=2 RS=1200+RD=1200 ETA=0.12 KAPPA=1.5 THETA=0.135+ACM=2 XJ=2.3E-7 DELTA=0.3.end仿真过程源极跟随器的电压增益曲线(3) 共源共栅增益级a) Hspice仿真.title Cascode AMP frequency test.option post=2 numdgt=7 tnom=27Vdd 1 0 dc 5Ibias 6 0 dc 100uM4 6 6 7 1 pmos w=390u l=2uM5 7 7 1 1 pmos w=390u l=2uM6 8 7 1 1 pmos w=390u l=2uM3 2 6 8 1 pmos w=390u l=2uM2 2 3 4 0 nmos w=100u l=1.6uM1 4 5 0 0 nmos w=100u l=1.6uCl 2 0 0.3pVbias 3 0 dc 2.5Vin 5 0 dc 0.8425 ac 1.op.ac dec 10 0.1 1000Meg.print vdb(2).MODEL nmos NMOS LEVEL=3，TOX=1.8E-8，LD=0.08U，+UO=500，VMAX=2.0E5，PHI=0.6，GAMMA=0.5，+NSUB=2.5E16，VTO=0.7，NFS=8.2E11，CGSO=2.5E-10，+CGBO=2.5E-10，CJSW=2.5E-10，CGDO=2.5E-10，MJ=0.5，+CJ=2.5E-4，PB=0.9，IS=1.0E-16，JS=1.0E-4+KF=600E-27 AF=0.8 NLEV=2 RS=600+RD=600 ETA=0.05 KAPPA=0.007 THETA=0.06+ACM=2 XJ=2.7E-7 DELTA=0.7.MODEL pmos PMOS LEVEL=3，TOX=1.8E-8，LD=0.08U，+UO=165，VMAX=2.7E5，PHI=0.80，GAMMA=0.75，+NSUB=5.5E16，VTO=-0.7，NFS=7.6E11，CGSO=2.5E-10，+CGBO=2.75E-10，CJSW=3.4E-10，CGDO=2.5E-10，MJ=0.5，+CJ=3.7E-4，PB=0.8，IS=1.0E-16，JS=1.0E-4+KF=400E-27 AF=1.0 NLEV=2 RS=1200+RD=1200 ETA=0.12 KAPPA=1.5 THETA=0.135+ACM=2 XJ=2.3E-7 DELTA=0.3.end仿真过程共源共栅增益级的电压增益曲线。

附录
1、电压跟随器
2、上图为Vi=3V、RL=2KΩ时仿真所得数据V0=3V；改变RL,V0不变；改变Vi, 始终有V0=Vi。

3、反相放大电路
4、上图为反相放大电路, 其中输入电压Vi=0.1V, 输出电压V0=-1V。

改变Vi, 当Vi分别为
0.2V,0.3V,0.4V,0.5V时, V0分别为-2V,-3V,-4V,-5V.由此可得AV=V0/Vi=-10.
5、同向输入放大电路
6、上图为同相放大电路, 其中输入电压Vi=0.1V, 输出电压V0=1.1V。

改变Vi, 当Vi分别为
0.2V,0.3V,0.4V,0.5V时, V0分别为2.2V,3.3V,4.4 V,5.5V.由此可得AV=V0/Vi=11.
7、电压比较器
电路图:
（1）当输入电压Vi=50mv（峰值）f=1000Hz的正弦电压时, 输出波形如下:
(2)将Vi降至1Hz, 在输出端以两只反向并接的发光二极管代替负载RL, 输出波形如下图:
8、运放组合
上图为仪用放大器, 由图可知, V1=0.1V,V2=0.2V时, V0=1V;类似的, 改变V1,V2;使V1=0.3,V2=0.2,仿真结果V0=-1V.。

两级放大电路
M u l t i s i m仿真试验报
告
Company Document number：WUUT-WUUY-WBBGB-BWYTT-1982GT
两级放大电路M u l t i s i m仿真试验报告
一、实验目的
1、掌握多级放大电路静态工作点的调整与测试方法
2、学会放大器频率特性的测量方法
3、了解放大器的失真及消除方法
4、掌握两级放大电路放大倍数的测量方法和计算方法
5、进一步掌握两级放大电路的工作原理
二、实验仪器
1、示波器
2、数字万用表
3、函数信号发生器
4、直流电源
三、预习报告
1、电路连接如图
2、静态工作点的调节
先调节第一级放大电路的静态工作点，再调节第二级，过程如下：
第一级的失真波形
第一级最大不失真输出波形
第二级的失真波形
第一级与二级最大不失真输出波形
静态工作点数据记录
电压放大倍数
Au1≈3 Au2≈100 Au=Au1*Au2=300两级放大器幅频特性测试数据
f(Hz)501002505001000250050001000
02000 0
Uo(m V)RL=
∞
2314307669259831001100410041003
RL=3
K
142265508640693711713714713。

实验一单级放大电路的设计与仿真一、实验目的一、把握放大电路的静态工作点的调整和测试方式。

二、把握放大电路的动态参数的测试方式。

3 、观看静态工作点的选择对输出波形及电压放大倍数的阻碍。

二、实验内容和步骤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Ω，电压增益大于50。

2.调剂电路静态工作点(调剂电位计)，观看电路显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.调剂电路静态工作点(调剂电位计)，使电路输出信号不失真，而且幅度尽可能大。

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 、rbe 、rce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fL、fH值。

三、实验步骤（电路图入图1所示）图12．测定饱和失真和截止失真1）饱和失真调剂滑动变阻器，当滑动变阻器的值为15kΩ时，示波器中输出电压的波形底部被削平，显现了饱和失真。

如图2所示图2对电路进行直流分析，取得如下静态工作点的值：Ib=,Ic=11uA,Vce=2) 截止失真由于输入的信号过小，因此很难观看到截止失真的现象，因此将小信号的峰值调至50mV，调剂滑动变阻器，当滑动变阻器的值为50kΩ时，示波器中输出电压的波形顶部被削平，显现截止失真。

如图3所示。

图3对电路进行直流分析，取得如下静态工作点的值：Ib=,Ic=观看不失真并测定参数调剂滑动变阻器，当滑动变阻器的值为30kΩ时，波形大体对称且幅度最大，如图5所示图5再通过对电路图进行直流分析，取得如下静态工作点的值：Ib=,Ic=测试三极管的输入、输出特性曲线和 、r be 、r ce值1)当电路不失真时，可依照Ib与Ic的值测得 =Ic/Ib=2122) 三极管的输入特性曲线：图6为测试三极管输入的实验图，利用直流扫描，可得输入特性曲线如图7所示：图6图7静态时Ib=,在图7中找到静态工作点Q, 在Q点周围取两个点，斜率的倒数即为=dx/dy=Ωrbe,r be3）三极管的输出特性曲线：图8为测试三极管输出的实验图，利用直流扫描，可得输出特性曲线如图9所示：图8图9Ib=通过静态时的Ic找到Q点，在Q点周围取两个点，斜率的倒数即为r ce=dx/dy=68k4.测量电路的输入电阻、输出电阻和电压增益1)测量输入电阻输入电阻的测试电路如图10所示。