“模拟电子电路实例”教案——单管放大电路的仿真实现

模电课程设计---单管共基放大电路仿真及二极管单向导电性分析成绩评定表课程设计任务书目录1 课程设计的目的与作用 01.1课程设计的目的 01.2 课程的设计作用 02 设计任务、及所用multisim软件环境介绍 (1)3 电路模型的建立 (2)4 理论分析及计算 (3)1.共集放大电路电路分析 (3)2半导体二极管的单向导电性 (4)5 仿真结果分析 (4)6 设计总结和体会 (7)7 参考文献 (7)1 课程设计的目的与作用1.1课程设计的目的1.学会在Multisim软件环境下建立模型2.熟悉Multisim的基本操作3.熟悉掌握Multisim设计的仿真电路4.掌握分析仿真结果1.2 课程的设计作用通过解决比较简单的实际问题，巩固和加深在课程中所学的理论知识和实验技能。

训练我们运用学过的电子基础知识，在教师指导之下完成查找资料，选择，论证方案，设计电路，安装调试，分析结果，撰写实验报告等工作。

使我们初步掌握模拟电子电路设计的一般方法，通过理论联系实际培养和提高我们分析，解决实际问题的能力和创新能力，为后续课程的学习，毕业设计和毕业后的工作打下一定的基础。

2 设计任务、及所用multisim软件环境介绍2.1 设计任务1.单极共集放大电路仿真2.研究半导体二极管单向导电性2.2 Multisim软件环境介绍Multisim是美国国家仪器（NI）有限公司推出Windows为基础的仿真工具，适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。

它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述、语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。

工程师们也可以使用Multisim交互式地搭建电路原理图，并对电路进行仿真。

Multisim 提炼了SPICE仿真的复杂内容，这样工程师也无需懂得深入的SPICE技术就可以很快进行捕获、仿真和分析新的设计，这也使其更适合电子教育，通过Multisim和虚拟仪器技术，PCB设计工程师和电子教育工作者可以完成从理论到原理图捕获与仿真再到圆形设计和测试这样一个完整的综合设计流程。

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 。

“模拟电子电路实例”教案——单管放大电路的仿真实现一、本节课的地位、作用：模拟电子技术是电子信息专业与通信工程专业的专业必修课程，是进入电子与通信领域的基础理论和必备技能。

该课程的核心内容就是研究如何将模拟信号不失真地放大与传输，所以放大电路是模拟电路中最基本也最重要的电路。

本节课重点讨论如何利用计算机仿真软件，实现带发射极稳定电阻的电容耦合型三极管单管放大电路的电路性能仿真，在基本原理讲解的基础上，配以形象的电路仿真和生动的互动交流，以期让学生更好的理解电路的工作原理与特性，并为后续差动放大电路的学习打下基础。

二、本节课的教学方法与手段：在教学过程中，充分利用多媒体课件、软件仿真、人机互动等多种手段，提高学生学习兴趣与自觉性，发挥学生的主观能动性，力争做到“教、学、做”一体三、视频特点介绍本视频主要使用Ulead VideoStudio进行视频编辑，并配以Photoshop、Goldwave、Format Factory、屏幕录像大师、powerpoint等多种多媒体软件剪辑而成，片长15分43秒，在视频中使用了多种多媒体技术，如画中画、画外音、字幕、屏幕录像等等。

由于课程内容主要以软件操作为主，所以PPT部分较为简单。

另外，为便于学习与观看本视频全程附带字幕，共2646字。

四、本节课的教学组织与安排：本节课分为基本介绍、工作界面介绍、电路图绘制、原理讲解、电路仿真、互动环节和课程总结七个部分，首先介绍实验所用的基本电路，然后简单介绍仿真软件，再在软件中绘制仿真电路图，并在绘制过程中逐步介绍各电器元件的功能与作用。

在讲解、演示、实验的过程中强调各个部分的相互关系与重点、难点分析，用幽默诙谐的语言与生动形象的比喻加深学生对课程的理解与印象，并充分利用新型的多媒体软件进行演示，邀请学生参与到仿真中来，抓住学生的注意力和学习兴趣。

R668 k五、基本教学内容1、基本电路如图所示，这是一个带发射极稳定电阻的电容耦合型三极管单管放大电路。

目录1 模拟电子实验与虚拟仿真实验案例 (1)1.1 单管低频电压放大电路简介 (1)1.2 网上虚拟实验室系统 (6)2 空调自控系统实验 (14)3 基于CAN总线的电能计量及管理系统 (20)1 模拟电子实验与虚拟仿真实验案例文件名：10430_4_d_11.1 单管低频电压放大电路简介单管低频电压放大电路实验目的是使学生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；掌握放大器电压放大倍数、输入电阻、输出电阻及最大不失真输出电压的测试方法；熟悉常用电子仪器及模拟电路实验设备的使用。

放大器就是用于不失真的放大信号的电路，要使放大器完成这一基本任务，就必须设置合适的静态工作点，保证在不失真的条件下输出尽可能的大信号。

图2－1为电阻分压式工作点稳定单管放大器实验电路图。

它的偏置电路采用R B1和R B2组成的分压电路，并在发射极中接有电阻R E，以稳定放大器的静态工作点。

当在放大器的输入端加入输入信号u i后，在放大器的输出端便可得到一个与ui相位相反，幅值被放大了的输出信号u0，从而实现了电压放大。

图1 共射极单管放大器实验电路在图1电路中，当流过偏置电阻RB1和RB2 的电流远大于晶体管T 的基极电流I B 时（一般5～10倍），则它的静态工作点可用下式估算 CC B2B1B1B U R R R U +≈CEBEB E I R U U −I ≈≈ U CE ＝U CC －I C （R C ＋R E ） 电压放大倍数beL C V r R R βA // −=输入电阻 R i ＝R B1 // R B2 // r be 输出电阻 R O ≈R C1．放大器静态工作点的测量与调试1) 静态工作点的测量测量放大器的静态工作点，应在输入信号u i ＝0的情况下进行， 即将放大器输入端与地端短接，然后选用量程合适的直流毫安表和直流电压表，分别测量晶体管的集电极电流I C 以及各电极对地的电位U B 、U C 和U E 。

实验报告一 单管分压式放大电路设计设计题目：在 Ri>=5k ， Ro<=3k ， Vce=6v ， R l =20k ， 在f=20Hz ， Av=60的情况下设计一个分压式稳定放大电路一、放大电路的选择：①共射极放大电路②共集电极放大电路③共基极放大电路 CR +V C C R - + R ++ R+ ~ - s U o U C C O U V CR b R b + ++ + + _ _ R C R i U R放大电路的主要技术指标是：放大倍数,最大输出幅度，输入电阻，输出电阻，最大输出功率与效率，非线性失真系数，通频带。

二、题目要求：①输入电阻较大②温度对三极管静态工作点不影响③电路确定为分压式、直流负反馈、共射极放大电路三、实验仪器：示波器、信号发生器、交流毫安表、交流微安表、直流稳压源四、电路选择：根据电路特性和参数的需要，应选择共射极放大电路。

五、电路图分析⑴静态U b=[V cc/(R be+R2b)]*R2bI e=(U b-V be)/R eI b=I e/(1+B) I c=βI bU ce= V cc- I c（R c+ R e）⑵动态R i=R1b//R2b//r beR o=R`l( R`l=R c//R l)(当R l=∞，R o= R c)A v=-βI b R`l/ I b r be= -βR`l/r be（3）、直流反馈形式（r b不受温度影响）T↑→I c↑→U e↑→U be↓→I b↓→I c↓T↓→I c↓→U e↓→U be↑→I b↑→I c↑六、确定电路Rb1、Rb2稳压作用，且分压给三极管的b点提供偏值电压R c给集电极提供偏置电压Re是直流负反馈返回电阻，消除温度对电路的影响R l为负载，C b、C c交流耦合作用，C e旁路交流，三极管为放大作用令Rc=3k=R0,足够大的Rb=1000k.测β调节Rb最大，得I bmin调节Rb ，Rc 无明显变化时I bmax即I b=（I bmin+I bmax）∕2=11.91uA令I b=11.91uA有Ic=1.35mA所以β=Ic∕I b=113本实验仿真图如下：从示波器中可看出，输入信号U i=5mv,输出信号U o=300mv所以放大倍数Au=300/5=60，和实验要求一致。

模拟电子线路实验实验二晶体管共射极单管放大器【实验名称】晶体管共射极单管放大器【实验目的】1.学习单管放大器静态工作点的测量方法。

2.学习单管放大电路交流放大倍数的测量方法。

3.了解放大电路的静态工作点对动态特性的影响。

4.熟悉常用电子仪器及电子技术实验台的使用。

【预习要点】1.复习课件中有关单管放大电路工作点稳定问题的内容。

2.放大电路输出信号波形在哪些情况下可能产生失真？应如何消除失真？【实验仪器设备】【实验原理】实验电路图如图2-1所示。

温度的变化会导致三极管的性能发生变化，致使放大器的工作点发生变化，R和射极电阻影响放大器的正常工作。

图2-1所示电路中通过增加下偏置电阻B2R来改善直流工作点的稳定性，其工作原理如下：E图2-1 分压偏置共射极放大电路①利用B1R 和B2R 的分压作用固定基极电压V B 。

当B1R 、B2R 选择适当，满足I B1>> I B 时，有B2B CC B1B2R V V R R =+式中B1R 、B2R 和CC V 都是固定的，不随温度变化，所以基极电位V B 基本上为一定值。

②通过E R 的负反馈作用，限制C I 的改变，使工作点保持稳定。

具体稳定过程如下：CT ︒I电容C 1、C 2有隔直通交的作用，C 1滤除输入信号的直流成份，C 2滤除输出信号的直流成份。

射极电容C E 在静态时稳定工作点；动态时短路R E ，增大放大倍数。

当流过偏置电阻B1R (b1R 和电位器W R 的阻值和)的电流I B1远大于晶体管的基极电流B I (一般5～10倍)，基极电压V B 远大于V BE 时，它的静态工作点可用下式估算B1B CC B1B2R V V R R =+B BEC E E=V V I I R ≈－ CE CC C C E =(+)V V I R R －当放大器的输入端加交流输入信号i v 后，基极回路便有交流输入b i 产生，经过放大在集电极回路产生β倍的c i ，同时在负载输出o c L 'v i R =，从而实现了电压放大。

单管放大电路仿真实验报告实验目的：通过搭建单管放大电路并进行仿真实验，掌握单管放大电路的基本原理、电路参数与特性，以及使用仿真软件进行电路设计和分析的能力。

实验器材：电脑、仿真软件（如Multisim、Proteus等）、电源、电阻、电容、二极管、NPN型晶体管、示波器等。

实验原理：共发射极放大模式是指输入信号与晶体管的发射极之间相连，通过控制基极电压来控制管中的电流，从而实现放大作用。

在这种模式下，晶体管的电压放大倍数为低阻输入电阻和高阻输出电阻之商。

共集极放大模式是指输入信号与晶体管的集电极之间相连，通过控制基极电流来控制输出信号的幅度。

晶体管在该模式下的输入电阻很高，输出电阻很低，所以适合用于电压放大和阻抗匹配。

实验步骤：1.搭建共发射极放大模式的单管放大电路。

按照晶体管型号的参数表和电路要求，选择合适的电阻值、电容值和电源电压，并按照电路图进行连线。

2.通过仿真软件验证电路是否正确。

打开仿真软件，选择合适的元件连接到电路中，并设置电路参数。

然后运行仿真，观察输出波形和电流电压等参数。

3.测量并记录电路中各元件的电流、电压值。

使用示波器测量输入信号波形和输出信号波形，记录各点的幅度值。

4.通过仿真结果和实测数据，计算电路的增益、输入电阻、输出电阻、功率增益等参数。

并与理论值进行比较，分析误差原因。

5.调整电路参数，观察电路各项指标的变化，并进行比较分析。

实验结果：根据实验步骤进行操作后，我们得到了如下实验结果：1.得到了理论计算出的电路增益、输入电阻、输出电阻、功率增益等参数，并与仿真结果进行比较。

2.经过调整电路参数的实验，观察到电路中各项指标的变化，并进行了比较分析。

3.实测数据与仿真结果基本吻合，分析了误差产生的原因。

结论：通过单管放大电路的仿真实验，我们掌握了单管放大电路的基本原理、电路参数与特性，以及使用仿真软件进行电路设计和分析的能力。

我们发现，实验结果与理论计算值基本吻合，说明了我们所搭建的电路正确。

模拟电路应用实验—晶体管单级放大电路实验报告实验目的：1. 理解晶体管的结构与基本特性2. 掌握晶体管单级放大电路的构成方法与基本性能3. 学习测量电路中的关键参数4. 熟悉使用实验仪器（万用表、示波器、信号发生器等）实验原理：晶体管是由三个层（P、N、N或P、P、N）构成的半导体三极管。

由于晶体管有较高的输入电阻和较低的输出电阻，且电压放大系数大，因此被广泛应用于电子放大、开关、调制等方面。

晶体管单级放大电路是将晶体管作为电压放大器的基本电路。

其基本电路图如下：晶体管单级放大电路可以分为两种工作状态：放大状态和截止状态。

当输入信号较小时，晶体管工作于放大状态；当输入信号较大时，晶体管工作于截止状态。

实验步骤：1. 按照电路图连接晶体管单级放大电路，连接好信号源，示波器和万用表。

2. 打开电源并调节工作电压，保证晶体管正常工作。

3. 测量输入电压和输出电压的大小，计算增益。

4. 改变输入信号的频率，观察输出信号的频率变化并做相关测量。

5. 改变负载电阻的大小，观察输出信号的变化并做相关测量。

实验结果：1. 在输入电压为300mv时，输出电压为1.2v，计算增益为4。

2. 在变化输入信号频率时，输出信号的频率也随之变化；当输入信号频率到达10KHz 时，输出信号的频率无法再跟随增加。

3. 在改变负载电阻的大小时，输出信号的电压随之变化，当负载电阻小于100欧时，输出信号失真，不能正常工作。

实验结论：通过本次实验，我们了解了晶体管单级放大电路的基本原理和电路构成方法，在实际操作中熟悉了各种仪器的使用方法。

同时我们还学会了测量了电路中的关键参数，如输入电压、输出电压、增益等。

实验的结果表明，晶体管单级放大电路是一种有效的电压放大器，在实际应用中有着广泛的应用前景。

实验4 基本放大电路的研究（仿真） （一） 共发射极放大电路的特性[实验目的]1． 分析电路的结构和工作原理。

2． 学习静态工作点Q 的测量和调整方法。

3． 了解共发射极放大电路的特性。

[实验内容]图4-1在图4-1所示单级阻容耦合共射放大电路电原理图中，各元件参考值为：Ｔ 3DG44A, β＝30, Rs=5kΩ, Rb=470kΩ, Rc=Rl=5kΩ, Cl=C2=50μF, U I =10mV/1kHz , Vcc=+12V , Ube=0.75V, r bb’=300Ω。

调节Rb 可调整放大器的静态工作点。

由图可算得静态工作点： (1) (2) (3)其中CQ I 为集电极静态工作电流，ceQ U 为集电集静态工作电压。

在中频段不需要考虑耦合电容和分布电容、晶体管结电容的影响。

利用微变等效电路法可得三极管输入端的微变等效电阻： (4)中频段电压放大倍数: (5)其中等效负载电阻: (6)由Au 表达式可知当Rc 、Ic 变化时，Au 随之变化。

1、测量不同Rb 时的Ib 、IcQ 、和 UceQ 的值并与理论值进行比较，并填充完成表格内容。

根据实验电原理图，用EWB 软件进行模拟连线，在基极和集电极串接一内阻(1nΩ)可不计的模拟电流表，在集电极和发射极并联一内阻为１ＧΩ的模拟电压表。

实际测试的EWB 计算机模拟界面如图4-2所示：图4-2依次改变Rb 的值将测试结果和理论计算值填入表中。

可以看出，测试结果与理论计算具有很好的一致性。

2、以Rb＝270kΩ，输入信号频率为１千赫，幅度为10毫伏。

测量放大器的电压放大倍数并与理论值进行比较。

并讨论放大电路参数变化对倍数的影响。

根据实验电原理图，用EWB软件进行模拟连线后的测量电路及结果如图4-3所示：图4-3通过交流毫伏表MV测得输出电压U0，与输入电压比较可以算得电压放大倍数Au=128.5/10=12.85倍。

而电压放大倍数的理论值由(1)-(6)式计算可得：R b=270 kΩ，I b=0.042mA, I c=1.25mA,r be=824Ω, Au=倍，理论计算与模拟实验具有很好的一致。

实验一单管放大电路（仿真）工物92 杨超2009011697 实验目的：⑴掌握放大电路直流工作点的调整和测量方法。

⑵掌握放大电路的主要性能指标的测量方法。

⑶了解直流工作点对放大电路动态特性的影响。

实验原理：如右图为实验电路图：图中可变电阻是为了调节晶体管静态工作点而设置的。

本实验需要做如下操作：1.静态工作点的估算与调整2.放大电路的电压增益，输入电阻和输出电阻的测量3.放大电路增益的幅频特性和频带实验内容：1.工作点的调整调节R W分别使I CQ=1.0mA,2.0mA，对应的V CEQ的值。

VCC实验结果：当I CQ=1mA时，V CEQ=7.238mV. 当I CQ=2mA时，V CEQ=2.461mV.2.工作点对放大电路的动态特性的影响分别在I CQ=1mA，I CQ=2mA情况下测量动态电路的动态特性，包括电压增益，输入电阻，输出电阻和幅频特性。

实验结果：①I CQ=1mA时a.电压增益：A U=U0/U i=512.7162/5=145.02b.输入电阻：R i= R1V O2/(V O2-V O1)=10*135.156/(512.748-135.156)=3.6Kc.输出电阻：R O=(V O’/V O-1)R L=(878.43/512.692-1)4.7k=3.35kd.幅频特性：78.223Hz----67.091MHz②I CQ=2mA时a.电压增益：A U=U0/U i=944.3232/5=267.09b.输入电阻：R i= R1V O2/(V O2-V O1)=10*150.578/(944.323-150.578)=1.9Kc.输出电阻：R O=(V O’/V O-1)R L=(1550/955.323-1)4.7k=2.93kd.幅频特性：243.594Hz----67.091MHz3.射极负反馈电阻对动态特性的影响将电容U CE与R E2并联，测试此时放大电路在I CQ=1mA下的动态特性。