江璐微电子实验三剖析

微电子器件与电路实验报告姓名江璐学号1315212017合作人无实验时间2015.11.26实验成绩教师签名实验名称实验三放大器模型基础实验实验设备(1)计算机(2)Multisim121.掌握使用双端口网络模型描述放大器特性的方法实验目的2.掌握放大器双端口网络模型转换3.掌握放大器的幅频特性和相频特性基础知识4.掌握开路短路时间法估算网络的3dB频率1.使用电压放大器、电流放大器、跨导放大器双端口网络模型描述放大器电路实验内容2.放大器输入输出阻抗对级联放大器的影响3.将小信号等效电路转换为双端口网络4.开路、短路时间法估算网络3dB频率实验报告要求实验前按要求阅读器件说明文档，阅读实验操作文档，熟悉实验过程及操作步骤按实验报告要求操作、记录数据(波形)、处理数据(波形)实 验 记 录：实验3.1放大器双端口网络模型(预习)估算放大器的输入/输出阻抗，电压增益②使用瞬态分析法计算电路的输入/输出阻抗，电压增益，并记录相关波形③使用传递函数分析电路的输入/输出阻抗，电压增益实验3.2双端口网络放大器级联①(预习)估算SABL和SBAL结构级联放大器的输入 /输出阻抗，电压增益②传递函数分析法分析 SABL和SBAL结构级联放大器的输入 /输出阻抗，电压增益，并用瞬态分析法验证增益实验3.3小信号等效电路使用传递函数法分析电路的输入 /输出阻抗，电压增益，构建电压放大器双端口网络，并瞬态分析对比小信号电路和双端口网络电路的输出波形实验3.4RC网络频率响应①(预习)根据指标设计指定通带频率的 RC网络②交流分析设计的网络，并分析其幅频特性曲线和相频特性曲线③仿真不同频率的信号在 RC网络中的延迟和相位的关系实验3.5放大器频率响应模型(预习)根据指标设计指定通带频率的网络②交流分析设计的网络，并分析其幅频特性曲线和相频特性曲线③仿真不同频率的信号在放大器网络中的延迟和相位的关系微电子器件与电路实验 (电子)LAB3 放大器模型基础实验实验报告 1实验3.1放大器双端口网络模型电路设计过程(预习的时候完成，请将计算过程写在下面点划线方框中 )：Rin1=Rin2=Rs+Rin=11KΩRout1=Rout2=Rout//RL=5//20=4KΩAv1=(1/Rin1)*(-7)*(Rout1) ≈-2.545V/VAv2=(Rin/(Rs+Rin))*(-7)*(Rout2) ≈-25.454KV/V表格3-1双端口网络模型参数(电流放大器)估算输入阻抗11KΩ输出阻抗4KΩ电压增益-2.545V/V电流放大器瞬态分析电压增益-2.545411V/V输入阻抗RT11KΩV(s)1VV(T)0.48978VVTRT=0.48978*11KΩ=10.5593KΩRin=VS-VT1-0.48978输出阻抗RT4KΩVout2.52564VVout’1.2632VRout=Vout-V'outRT=2.52564-1.2632*4KΩ=3.9976KΩV'out1.2632传递函数输入阻抗11KΩ输出阻抗4KΩ电压增益-2.54545V/V表格3-1双端口网络模型参数(跨导放大器)估算输入阻抗11KΩ输出阻抗4KΩ电压增益-25.454KV/V电流放大器瞬态分析电压增益-25.45455KV/V输入阻抗RT11KΩV(s)1VV(T)0.49264VRin=VTRT=0.49264*11KΩ=10.6808KΩVS-VT1-0.49264输出阻抗RT4KΩVout25.2894KVVout’12.6782KVRout=Vout-V'outRT=25.2894-12.6782*4KΩ=3.9789KΩV'out12.6782传递函数 输入阻抗 11KΩ 输出阻抗 4KΩ 电压增益 -25.45455KV/V微电子器件与电路实验 (电子)LAB3 放大器模型基础实验实验报告 2(1)电流放大器①电流放大器瞬态分析增益，波形放在下面虚方框中，需按照要求处理波形，并抓取 输入和输出波形的峰值电压 【波形打印出来必须清晰】。②电流放大器传递函数仿真结果，结果放在下面虚方框中。(2)跨导放大器①跨导放大器瞬态分析增益，波形放在下面虚方框中，需按照要求处理波形，并抓取 输入和输出波形的峰值电压 【波形打印出来必须清晰】。②跨导放大器传递函数仿真结果，结果放在下面虚方框中。微电子器件与电路实验 (电子)LAB3 放大器模型基础实验实验报告 3实验3.2双端口网络放大器级联表3-2SABL结构级联放大器估算(预习)输入阻抗15KΩ输出阻抗11.11KΩ电压增益-24.69KV/V传递函数输入阻抗15KΩ输出阻抗11.11111KΩ电压增益-24.69136KV/V表3-2SBAL结构级联放大器估算(预习)输入阻抗25KΩ输出阻抗7.14KΩ电压增益-19.05KV/V传递函数输入阻抗25KΩ输出阻抗7.14286KΩ电压增益-19.04762KV/V①SABL结构级联放大器瞬态分析增益，波形放在下面虚方框中，需按照要求处理波形，并抓取输出波形的峰值电压【波形打印出来必须清晰】。②SBAL结构级联放大器瞬态分析增益，波形放在下面虚方框中，需按照要求处理波形，并抓取输出波形的峰值电压【波形打印出来必须清晰】。③思考：SABL级联结构和SBAL结构最终的电压增益是否一致？什么原因会导致级联顺序微电子器件与电路实验 (电子)LAB3 放大器模型基础实验实验报告 4影响电压增益？在什么情况下，级联放大器级联顺序不会影响增益？①不一致 ②级与级之间的传输效率受输入输出电阻之比影响③所有级输入电阻相等，所有级输出电阻相等实验3.3小信号等效电路表3-3小信号等效电路双端口网络模型参数输入阻抗 463.3087KΩ 输出阻抗 6.6444KΩ 电压增益 3.3168V/V构建电压放大器双端口网络，加载相同正弦信号分析该网络和小信号模型结果是否一致，波形放在下面虚方框中，需按照要求处理波形，并抓取两个电路 输出波形的峰值电压【波形打印出来必须清晰】。实验3.4RC网络频率响应表格3-4RC网络参数R139.8KΩR279.6KΩC150nF------C2100pF设计指标fL40Hz设计指标fH40KHz-----------------------实测指标fL39.9922Hz实测指标fH40.0559KHz------1Hz峰峰T0.254s谷谷T0.278s等效相位角88.566delaydelay1kHz峰峰Tdelay0谷谷Tdelay0等效相位角859.3m1MHz峰峰Tdelay0.25us谷谷Tdelay0.25us等效相位角-87.70电路设计过程(预习的时候完成，请将计算过程写在下面点划线方框中)：1=(R1+R2)*C12=(R1//R2)*C2?L=1=40Hz1=40KHz2?H=122因为C1>100*C2，取C1=240*C2,设R1=20KΩ，R2=30KΩ代入上式可得C1=79.6nF,C2=331.6pF①交流分析电路的幅频特性，相频特性，波形放在下面虚方框中，需按照要求处理波形，并抓取通带增益及上限截止频率和下限截止频率处的幅度【波形打印出来必须清晰】。微电子器件与电路实验 (电子)LAB3 放大器模型基础实验实验报告 5②交流分析电路的相频特性，波形放在下面虚方框中，需按照要求处理波形，并抓取1Hz，1kHz,1MHz频率处的相位角【波形打印出来必须清晰】。③交流分析1Hz输入输出信号延迟，波形放在下面虚方框中，需按照要求处理波形，并抓取峰值延迟时间和谷值延迟时间【波形打印出来必须清晰】。微电子器件与电路实验 (电子)LAB3 放大器模型基础实验实验报告 6④交流分析1kHz输入输出信号延迟，波形放在下面虚方框中，需按照要求处理波形，并抓取峰值延迟时间和谷值延迟时间【波形打印出来必须清晰】。⑤交流分析1MHz输入输出信号延迟，波形放在下面虚方框中，需按照要求处理波形，并抓取峰值延迟时间和谷值延迟时间【波形打印出来必须清晰】。实验3.5放大器频率响应模型表格3-5放大器频率响应设计指标fL40Hz设计指标fH40KHz估算电压增益-166.7V/V------实测fL40.0646Hz实测fH39.9779KHz实测电压增益-166.5V/V------CC66.3mFCL39.8mF1Hz峰峰Tdelay0.25s谷谷Tdelay0.25s等效相位角-91.41kHz峰峰Tdelay0.5ms谷谷Tdelay0.5ms等效相位角-179.1delay谷谷T等效相位角1MHz峰峰T0.25usdelay0.25us92.29电路设计过程(预习的时候完成，请将计算过程写在下面点划线方框中)：Cc=11r*(-0.02)*RL=-166.7=0.663uF,CL==0.398nF,AV=2（Rsr)fL2RLfHRsr①交流分析电路的幅频特性，相频特性，波形放在下面虚方框中，需按照要求处理波形，微电子器件与电路实验 (电子)LAB3 放大器模型基础实验实验报告 7并抓取通带增益及上限截止频率和下限截止频率处的幅度 【波形打印出来必须清晰】。②交流分析电路的相频特性，波形放在下面虚方框中，需按照要求处理波形，并抓取1Hz，1kHz,1MHz频率处的相位角【波形打印出来必须清晰】。③交流分析1Hz输入输出信号延迟，波形放在下面虚方框中，