晶体管单级放大器

1、2.1晶体管共射极单管放大器一、实验目的1、掌握用multisim仿真软件分析单级放大器主要性能指标的方法。2、掌握晶体管放大器静态工作点的调试和调整方法，观察静态工作点对放大器输出波形的影响。3、测量放大器的放大倍数、输入电阻和输出电阻。二、实验原理实验电路如图2.11所示，采用基极固定分压式偏置电路。电路在接通直流电源Vcc而未加入信号（Vi=0）时，三极管三个极电压和电流称为静态工作点，即VBQ=R2VCC/(R2+R3+R7) （2.1-1）ICQ=IEQ=(VBQ-VBEQ)/R4 （2.1-2）IBQ=IEQ/ （2.1-3）VCEQVCCICQ（R5R4） （2.1-4）1、 放

2、大器静态工作点的选择和测量放大器的基本任务是不失真的放大小信号。为了获得最大不失真输出电压，静态工作点应选在输出特性曲线上交流负载线的中点。若工作点选的太高，则容易引起饱和失真；而选的太低，又易引起截止失真。静态工作点的测量是指在接通电源电压后放大器输入端不加信号时，测量晶体管的集电极电流ICQ和管压降VCEQ。其中VCEQ可直接用万用表直流电压档测C-E极间的电压既得，而ICQ的测量则有直接法和间接法两种：（1） 直接法：将万用表电流档串入集电极电路直接测量。此法精度高，但要断开集电极回路，比较麻烦。（2） 间接法：用万用表直流电压档先测出R5上的压降，然后根据已知R5算出ICQ，此法简单，

3、在实验中常用，但其测量精度差。为了减小测量误差，应选用内阻较高的电压表。当按照上述要求搭好电路，在输入端引入正弦信号，用示波器观察输出。静态工作点具体的调节步骤如下：现象出现截止失真出现饱和失真两种失真都出现无失真动作减小R增大R减小输入信号加大输入信号根据示波器上观察到的现象，做出不同的调整动作，反复进行。当加大输入信号，两种失真都出现，减小输入信号，两种失真同时消失，可以认为此时的静态工作点正好处于交流负载线的中点，就是最佳的静态工作点。去掉输入信号，测量此时的VCQ,就得到了静态工作点。2、电压放大倍数的测量电压放大倍数是指放大器的输入电压Ui输出电压Uo之比AV=UO/Ui （2.1-

4、5）用示波器分别测出UO和Ui，便可按式（2.1-5）求得放大倍数，电压放大倍数与负载R6有关。3、输入电阻和输出电阻的测量（1）输入电阻Ri用电流电压法测得，电路如图2.1-3所示。在输入回路中串接电阻R=1k，用示波器分别测出电阻两端电压Vi和Vs，则可求得输入电阻Ri为Ri=Vi/Ri=Vi×R/（Vs-Vi） （2.1-6）图2.1-3电阻R不宜过大，否则引入干扰；也不宜过小，否则误差太大。通常取与Ri同一数量级。（2）输出电阻Ro可通过测量输出端开路时的输出电压Vo，带上负载R6后的输出电压Vo。Ro=（Vo/Vo-1）×R6 （2.1-7）三、实验步骤（一） 计

5、算机仿真部分1、静态工作点的调整和测量1. 如图所示,介入函数发生器和示波器,示波器A通道接放大器输入信号,B通道接放大器输出信号。按Run键开始仿真。2. 在输入端加入1kHz,幅度为20mV(峰-峰值)的正弦波,双击函数信号发生器设置信号为正弦波,频率1kHz,幅度为10mV。按A或shift+A调节电位器,使示波器所显示的输出波形达到最大不失真。如图所示。3. 撤掉信号发生器,使输入信号电压=0,用万用表测量三极管三个极分别对地的电压，根据 ,算出。理论估算值实际测量值将测量值记录于下表中,并与估算值进行比较。2、电压放大倍数的测量输入信号是1kHz，幅度是20mVpp正弦信号，利用实验

6、原理中的公式（2.1-5）分别计算输出端开路和R6=2k时的电压放大倍数，并用示波器双踪观察Vo和Vi的相位关系。3、输入电阻和输出电阻的测量（1）用示波器分别测出电阻两端的Vs和Vi，用式（2.1-6）便可计算Ri的大小。如图2.1-11所示。图2.1-11（2）根据测得的负载开路时的电压Vo和接上2k电阻时的输出电压Vo，用式（2.1-7）可算出输出电阻Ro。将2,3的结果记录于下表理论估算实际测量参数ViVoAVRiRoViVoAVRiRo负载开路RL=2k实际测量值2.75V7.811V2.104V5.707V2.09mA四、实验结果静态工作点放大电路动态指标测试、计算结果（仿真）实际

7、测量值参数ViV0AVViRi负载开路14.14mV1840mV1307.754mV1217RL=2k14.14mV932.1mV667.794mV1180电压放大倍数测量（RL=）电压放大倍数测量（RL=2k）2.5 多级负反馈放大器的研究一. 实验目的5. 掌握用仿软件研究多级负反馈放大电路。6. 学习集成运算放大器的应用，掌握多级集成运放电路的工作特点。2 实验原理4. 实验基本原理及电路（1） 基本概念。在电子电路中，将输出量（输出电压或输出电流）的一部分或全部通过一定的电路形式作用到输出回路，用来影响其输出量（放大电路的输入电压或输入电流）的措施成为反馈。 若反馈的结果使净输入量减小

8、，则称之为负反馈；反之，称之为正反馈。若反馈存在于直流通路，则称为直流反馈；若反馈存在于交流通路，则称为交流反馈。 交流负反馈有四种组态：电压串联负反馈，电压并联负反馈，电流串联负反馈，电流并联负反馈。若反馈量取自输出电压，则称之为电压反馈；以电流形式相叠加，称为并联反馈。 在分析反馈放大电路市，“有无反馈”决定于输出回路和输入回路是否存在反馈支路。“直流反馈或交流反馈”决定于反馈支路存在于直流通路还是交流通路：“正负反馈”的判断可采用瞬时极性法，反馈的结果使净输入量减小的为负反馈，使净输入量增大的为正反馈；“电压反馈或电流反馈”的判断可以看反馈支路与输出支路是否有直接接点，如果反馈支路与输出

9、支路有直接接点则为电压反馈，否则为电流反馈；“串联反馈或并联反馈”的判断可以看反馈支路与输入支路是否有直接直接接点，如果反馈支路与输入支路有直接接点则为并联反馈，否则为串联反馈。引入交流反馈后，可以改善放大电路多方面的性能：提高放大倍数的稳定性、改变输入电阻和输出电阻、展宽通频带、减小非线性失真等。实验电路如图所示。该放大电路由两级运放构成的而反相比例器组成，在末级的输出端引入了反馈网络Cf、Rf2和Rf1，构成了交流电压串联负反馈电路。（2） 放大器的基本参数： 1）开环参数。将反馈支路的A点与P点断开，与B点相连，便可得到开环时的放大电路。由此可测出开环时放大电路的电压放大倍数Av、输入电

10、阻Ri，输出电阻Ro、反馈网络的电压反馈系数Fv和通频带BW，即式中：VN为N点对地的交流电压；Vo为负载RL开路时的输出电压；Vi为B点对地的交流电压；fH和fL分别为放大器的上、下限频率，其定义为放大器的放大倍数下降为中频放大倍数的倍时的频率值，即 2）闭环参数。通过开环时放大电路的电压放大倍数，输入电阻，输出电阻，反馈网络的电压反馈系数和上、下限频率、，可以计算求得多级反馈放大电路的闭环电压放大倍数、输入电阻、输出电压和通频带的理论值，即测量放大电路的闭环特性时，应将反馈电路的A点与B点断开、与P点相连，以构成反馈网络。此时需要适当增大输入信号电压，使输出电压（接入负载时的测量值）达到开

11、环时的测量值，然后分别测出、及的大小，并由此得到负反馈放大电路闭环特性的实际测量值为上述所得结果应与开环测试时由上式所计算的理论值近似相等，否则应该找出原因后重新测量。在进行上述测试时，应保证各点信号波形与输入信号为同频率且不失真的正弦波，否则应找出原因，排除故障后再进行测量。3 实验内容（1） 计算机仿真部分（1） 根据电路画出实验仿真电路图如图所示。其中得到波特图绘制仪的命令为“Simulate Instrument Bode Plotter”。（2） 调节J1，使开关A端与B端相连。测试电路的开环基本特性。 1）将信号发生器输出调味1kHz、20mV（峰峰值）正弦波，然后接入放大器的输入

12、端。得到网络的波特图如下图所示。 2）保持输入信号不变，用示波器观察输入和输出波形。 3）接入负载，用示波器分别测出，记入表中。 4）将负载开路，保持输入电压的大小不变，用示波器测出输出电压，记入表中 5）从波特图上读出放大器的上限频率与下限频率记入表中。 6）由上述测试结果，算出放大电路开环时的和的值，并由上式计算出放大器闭环时和的理论值，记入表中。（3） 调节J1，使开关A端与P端相连，测试电路的闭环基本特性。 1）将信号发生器输出调味1kHz、20mV（峰峰值）正弦波，然后接入放大器的输入端，得到网络的波特度如图所示。 2）接入负载，逐渐增大输入信号达到开环时的测量值，然后用示波器分别测

13、出，使输出电压达到开环时的测量值，然后用示波器分写测出、和的值，记入表中。 3）将负载开路，保持输入电压大小不变，用示波器分别测出的值，记入表中。 4）闭环时放大器的频率特性测试同开环时的测试，即重复开环测试（5）步。 5）由上述结果并根据上式计算出闭环时的、和的实际值，记入表中。 6）由波特图测出上、下限频率，计算通频带BW。四负反馈放大电路仿真测试数据开环测试200.180.183.883.3120016510k1k0理论计算199.3456164.474410k37.3k1k0.23k1.66%闭环测试72.552.452.53.313.31554633k0.3k1.36%（1） 实验结

14、论4、 画出仿真实验开环网络与闭环网络的波特图，比较它们的异同并简要分析。开环的通频带较窄，且上限频率较低；而闭环的通频带较宽，且上限频率高。5、 开环时BW= c42.330kHz 闭环时BW=146.022kHz6、 比较电压放大倍数、输入电阻、输出电阻和通频带在开环闭环时的差别，得到相应结论。 开环的电压放大倍数比闭环的大，输出电阻也比闭环的大，而输入电阻却是闭环的比开环的大，BW则是闭环比开环大。4.2直流稳压电源的设计实验报告一、实验目的学习用变压器，整流二极管，滤波电容及集成稳压器设计直流稳压电源。掌握直流稳压电路的调试及主要技术指标的测试方法。利用仿真实验，深入理解整流滤波的原理

15、。二、设计指标与要求设计指标：设计两个电路：电路一：同时输出±12V电压，Iomax=0.8A。电路二：Vo=+3+9V连续可调，Iomax=.0.8A。两者的性能指标：Vop-p5Mv,Su5×10-3。三、实验原理及参考电路1、直流稳压电源直流稳压电源是一种将220V工频交流电转换成稳压输出的直流电压的装置，它需要变压、整流、滤波、稳压四个环节才能完成。直流稳压电源方框图 图1 直流稳压电源的方框图其中：（2） 电源变压器：是降压变压器，它将电网220V交流电压变换成符合需要的交流电压，并送给整流电路，变压器的变比由变压器的副边电压确定。（2）整流电路：利用单向导电元件

16、，把50Hz的正弦交流电变换成脉动的直流电（3）滤波电路：可以将整流电路输出电压中的交流成分大部分加以滤除，从而得到比较平滑的直流电压。（4）稳压电路：稳压电路的功能是使输出的直流电压稳定，不随交流电网电压和负载的变化而变化。2、整流电路（1）直流电路常采用二极管单相全波整流电路，电路如图2所示。图2 单相桥式整流电路（2）工作原理设变压器副边电压u2=2U2sint，U2为有效值。 在u2的正半周内，二极管D1、D2导通，D3、D4截止；u2的负半周内，D3、D4导通，D1、D2截止。正负半周内部都有电流流过的负载电阻RL，且方向是一致的。如图3图3单相桥式整流电路简易画法及波形图 在桥式整

17、流电路中，每个二极管都只在半个周期内导电，所以流过每个二极管的平均电流等于输出电流的平均值的一半，即 电路中的每只二极管承受的最大反向电压为 (U2是变压器副边电压有效值)。3、滤波电路电容滤波电路 采用滤波电路可滤除整流电路输出电压中的交流成分，使电压波形变得平滑。常见的滤波电路有电容滤波、电感滤波和复式滤波等。 在整流电路的输出端，即负载电阻RL两端并联一个电容量较大的电解电容C，则构成了电容滤波电路，如图5所示电路，由于滤波电容与负载并联，也称为并联滤波电路。图4单相桥式整流电容滤波电路从图4可以看出，当u2为正半周时, 电源u2通过导通的二极管VD1、VD3向负载RL供电，并同时向电容

18、C充电（将电能存储在电容里，如t1t2），输出电压uouc u2；uo达峰值后u2减小，当uou2时，VD1、VD3提前截止，电容C通过RL放电，输出电压缓慢下降（如t2t3），由于放电时间常数较大，电容放电速度很慢，当uC下降不多时u2已开始下一个上升周期，当u2uo时，电源u2又通过导通的VD2、VD4向负载RL供电，同时再给电容C充电（如t3t4），如此周而复始。电路进入稳态工作后，负载上得到如图中实线所示的近似锯齿的电压波形，与整流输出的脉动直流（虚线）相比，滤波后输出的电压平滑多了。显然，放电时间常数RLC越大、输出电压越平滑。若负载开路（RL=），电容无放电回路，输出电压将保持为u

19、2的峰值不变。（1）输出电压的估算 显然，电容滤波电路的输出电压与电容的放电时间常数=RLC有关，应远大于u2的周期T，分析及实验表明，当 =RLC（35）T /2时，滤波电路的输出电压可按下式估算，即 UO1.2U2 （2）整流二极管导通时间缩短了，存在瞬间的浪涌电流，要求二极管允许通过更大的电流，管子参数应满足 IFM2IV=IO （3）在已知负载电阻RL的情况下，根据式子选择滤波电容C的容量，即C（35） T /2RL若容量偏小，输出电压UO将下降，一般均选择大容量的电解电容；电容的耐压应大于u2的峰值，同时要考虑电网电压波动的因素，留有足够的余量。电容滤波电路的负载能力较差，仅适用于负

20、载电流较小的场合。7、 稳压电路 在设计中，常利用电容器两端的电压不能突变和流过电感器的电流不能突变的特点，将电容器和负载电容并联或电容器与负载电阻串联，以达到使输出波形基本平滑的目的。选择电容滤波电路后，直流输出电压：Uo1=(1.11.2)U2，直流输出电流：（I2是变压器副边电流的有效值），稳压电路可选集成三端稳压器电路。稳压电路原理电路见图4.2-5图4.2-5 稳压电路原理图5.稳压电源的性能指标及测试方法最大输入电流：指稳压电源正常工作是能输出的最大电流，用Iomax表示。输出电压：指稳压电源的输出电压，用Vo表示。采用如图4.2-6的测量图4.2-6 稳压系数的测量电路测量Vo、Iomax。测量过程是：输出端接负载电阻RL，输入端接220V的交流电压，数字电压表的测量即为Vo。再使RL逐渐减小，直到Vo的值下降5%，此时流经负载RL的电流即为Iomax。纹波电压：指叠加在输出电压Vo上的交流分量，一般为mV级。稳压系数：指在负载电流Io、环境温度T不变的情况下，输入电