单级阻容耦合放大电路仿真实验

实验二 单级阻容耦合放大电路仿真实验实验二 单级阻容耦合放大电路仿真实验 放大电路要实现不失真放大 必须设置合适的静态工作点 放大电路的适放大电路要实现不失真放大 必须设置合适的静态工作点 放大电路的适 用范围是低频小信号 电压放大倍数 输入和输出电阻是放大电路的核心指标 用范围是低频小信号 电压放大倍数 输入和输出电阻是放大电路的核心指标 1 1 11 1 1 实验目的 实验目的 1 进一步熟悉 multisim10 软件的使用方法 2 学会用 multisim10 软件分析单管放大电路的主要性能指标 3 了解仿真分析法中的直流工作点分析法 4 掌握测量放大器的电压放大倍数 5 了解不同的负载对放大倍数的影响 6 学会测量放大器输入 输出电阻的方法 1 1 21 1 2 计算机仿真实验内容 计算机仿真实验内容 1 静态工作点的测试 1 在电子仿真软件 Multisim 10 基本界面的电子平台上组建如图 1 所示的仿真电路 2 从电子仿真软件 Multisim 10 基本界面虚拟仪器工具条中调出虚拟万用表并将它并 联在集电极电阻 R3 两端 如图 2 所示 调节 RP 大约在 35 左右时 虚拟万用表大面板屏 幕上显示 6V 左右的电压 根据欧姆定律 可知电路的静态工作点 mARUI CRCCQ 2 C1 10uF C3 10uF Rp 200k Key A 50 R1 5 1k R3 3k R2 24k R4 1k R5 10k C2 10uF Q1 2N2222 V1 12 V 1 2 3 4 5 6 0 图 1 单级阻容耦合放大电路仿真电路图 C1 10uF C3 10uF Rp 200k Key A 35 R1 5 1k R3 3k R2 24k R4 1k R5 10k C2 10uF Q1 2N2222 V1 12 V 3 4 5 6 0 XMM1 2 1 图 2 测静态工作点 3 先关闭仿真开关 将虚拟万用表分别接入电路相关位置 然后重新开启仿真开关 测出 和 并将测试结果填入表 1 中 比较理论估算与仿真分析结果 CEQ U BEQ U 表 1 静态工作点数据 V 1 V C R U mA CQ I mA BQ I V CEQ U V BEQ U 125 95724 0420 643 2 电压放大倍数测试 1 先关闭仿真开关 然后删除虚拟万用表 再从电子仿真软件 Multisim 10 基本界面虚 拟仪器工具条中 调出虚拟函数信号发生器和虚拟双踪示波器 将虚拟函数信号发生器接 到电路输入端 将虚拟示波器两个通道分别接到电路的输入端和输出端 如图 3 所示 2 开启仿真开关 双击虚拟函数信号发生器图标 XFG1 将打开虚拟函数信号发生器 放大面板 首确认 Waveforms 栏下选取的是正弦信号 然后再确认频率为 1kHZ 再确 认幅度为 10mVp 如图 4 所示 C1 10uF C3 10uF Rp 200k Key A 35 R1 5 1k R3 3k R2 24k R4 1k R5 10k C2 10uF Q1 2N2222 V1 12 V 3 4 5 2 1 XFG1 0 XSC1 A B Ext Trig 7 6 图 3 动态测量仿真电路 图 4 虚拟函数信号发生器放大面板 3 双击虚拟示波器图标 XSC1 打开虚拟双踪示波器放大面板 可以看到输入信号和 放大后的输出信号波形如图 5 所示 注意 须保持电位器的百分比为 35 不变 图 5 虚拟双踪示波器放大面板 4 用鼠标按住屏幕左上角的两个读数指针 将它们分别拉倒如图 5 所示的输入和输出正 弦波的波峰位置 从屏幕下方 T1 右侧 Channel A 下方可以读出输入信号的幅值为 9 994mV 从屏幕下方 T2 右侧 Channel B 下方可以读出输出信号的幅值为 928 298mV 从而得到单级阻容耦合放大电路的电压放大倍数约为 93 比较理论估算与比较理论估算与 仿真分析结果仿真分析结果 5 先关闭仿真开关 在电路输出端再并联一个负载电阻 R6 10K 然后开启仿真开 关进行仿真 关闭仿真开关后 重新调整读数指针位置并读出电路输出的正弦波幅值 算 出电压放大倍数 Au 输入信号不变 将它们填入表 2 中 表 2 测试放大倍数数据 K L R Ui mVp UoL mVp Au 3 109 979928 657 3 59 993776 732 3 观察静态工作点变化对放大器输出波形的影响 1 关闭仿真开关 先删除并联负载电阻 R6 10k 再开启仿真开关 改变电位器 Rp 的百分比为 15 左右时 屏幕波形 如果失真 此波形属于何种失真 说出判别理由 饱和失真 2 将电位器 Rp 的百分比调到 100 然后将虚拟函数发生器的信号幅度增加到 30mV 屏幕波形 如果失真 此波形属于何种失真 说出判别理由 4 测放大器的输入 输出电阻 1 测放大器的输入电阻 在如图 3 所示电路中 关闭仿真开关 删除虚拟万用表 虚拟函数发生器的信号幅度 恢复到 10mVp 电位器 Rp 的百分比恢复到 35 放大器输入端串接一个 5 1k 的电阻 调出两个虚拟万用表 按图 6 将仿真电路连 好 C1 10uF C3 10uF Rp 200k Key A 50 R1 5 1k R3 3k R2 24k R4 1k R5 10k C2 10uF Q1 2N2222 V1 12 V XFG1 1 2 5 3 7 R6 5 1k 6 XMM1XMM2 8 0 4 图 6 测量输入电阻仿真电路 开启仿真开关 双击虚拟万用表 XMM1 和 XMM2 图标 将它们切换到交流电压档 再双击虚拟函数信号发生器图标 连续按 Amplitude 右侧箭头 直到虚拟万用表 XMM2 屏幕显示 10mV 左右为止 双击虚拟万用表 XMM1 图标 读出它的值 将它 们填入表 3 中 根据式 1 即可求出输入电阻 2 测放大器的输出电阻 在如图 3 所示的仿真电路中 删除原负载电阻 R5 10K 电 位器百分比调整为 35 开启仿真开关 用示波器屏幕上读数指针读出空载时的输出电压 将它填入表 3 中 关闭仿真开关 然后将负载电阻 R5 10K 接回输出端 再开启仿真 开关 读出带负载时的输出电压 Uol 将它填入表 3 中 根据式 1 可求出输出电阻 表 1 3 3 测放大器输入电阻和输出电阻 Us mV Ui mV Ri k Uo V Uol V Ro K 31 8210 0581 1670 927 1 S is i i R uu u R L o O R ul ulu R 5 直流工作点分析 DC Operating Point Analysis 仿真法 直流工作点分析 DC Operating Point Analysis 是用来分析和计算电路静态工作点 的 进行分析时 Multisim 10 自动将电路分析条件设为电感 交流电压源短路 电容断 开 1 在电子仿真软件 Multisim 10 电子平台中组建如图 1 3 15 所示的仿真电路 可以 利用图 1 将电位器 Rp 的百分比调为 35 即可 2 如图 1 3 15 所示的仿真电路中各节点编号添加操作如下 在电子仿真软件 Multisim 10 基本界面主菜单中选择 Options 命令 然后在其下 拉菜单选择 Sheet Properties 命令 如图 1 3 16 所示 在弹出的 Sheet Properties 对话框中 将 Net Names 栏下的 Show All 单选 按钮选中 如图 7 所示 最后单击对话框下方的 OK 按钮退出 仿真电路上的每个节点 即自动产生编号 注意 读者进行以上操作后 有可能出现节点编号与图 1 3 15 不完全吻 合的现象 但不影响下面的工作点分析 图 7 选中 Net Names 栏下的 Show All 单选按钮 3 选择主菜单中 Simulate 仿真 命令 在出现的下拉菜单中再选择 Analyses 命令 然后选取下级菜单中的 DC Operating Point 命令 如图 8 所示 图 8 选择直流工作点 4 在弹出的 DC Operating Point Analyses 对话框中 将左面的节点全部选中呈蓝 色 然后单击中间的 Add 按钮 此时会将全部节点移至到右面框内 最后单击下方的 Simulate 按钮即可出现直流工作点分析法的分析结果数据 如图 9 局部截图 所示 图 9 DC Operating Point Analyses 对话框 5 图 9 中列出了单级阻容耦合放大电路各节点对地电压数据 根据各节点对地电压数 据 可以得到电路的静态工作点 Icq Uceq 和 Ubeq 的值 比如节点 1 的电压 V 1 12 00000V 节点 5 的电压 V 5 6 04259 6 从而可算得 Icq 6V Rc 2mA 与前 面的计算结果吻合 用图 9 中各节点计算电路的直流工作点并将它们与表 1 3 1 中数据作 比较 R1 5 1k R2 24k R4 1k R3 3k C1 10uF C3 10uF Q1 2N2222 V1 12 V RP 200k Key A 35 C2 10uF 1 5 3 4 2 R5 10k 7 0 1 1 3 实验报告要求实验报告要求 1 实验目的 实验目的 2 简述实验原理 简述实验原理 3 简述实验步骤 给出仿真实验电路图 简述实验步骤 给出仿真实验电路图 4 完成