北郵模電—實(shí)驗(yàn)三共射放大電路測試仿真模板

1、實(shí)驗(yàn)三 共射放大電路計(jì)算、仿真、測試分析報(bào)告（請(qǐng)?jiān)诒疚募袖浫虢Y(jié)果并進(jìn)行各類分析，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，提交電子文檔報(bào)告）實(shí)驗(yàn)?zāi)康模赫莆展采潆娐缝o態(tài)工作點(diǎn)的計(jì)算、仿真、測試方法；掌握電路主要參數(shù)的計(jì)算、中頻時(shí)輸入、輸出波形的相位關(guān)系、失真的類型及產(chǎn)生的原因；掌握獲得波特圖的測試、仿真方法；掌握負(fù)反饋對(duì)增益、上下限截頻的影響，了解輸入輸出間的電容對(duì)上限截頻的影響等。實(shí)驗(yàn)設(shè)備及器件：筆記本電腦（預(yù)裝所需軟件環(huán)境）AD2口袋儀器電容：100pF、0.01F、10F、100F電阻：51*2、300、1k、2k、10k*2、24k面包板、晶體管、2N5551、連接線等實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：電路如圖3-1所示（搭建電路時(shí)應(yīng)注意

2、電容的極性）。圖3-1實(shí)驗(yàn)電路1. 靜態(tài)工作點(diǎn)（1）用萬用表的測試功能，獲取晶體管的值，并設(shè)晶體管的VBEQ=0.64V，rbb=10（源于Multisim模型中的參數(shù)）。準(zhǔn)確計(jì)算晶體管的靜態(tài)工作點(diǎn)（IBQ、IEQ、VCEQ，并填入表3-1）（靜態(tài)工作點(diǎn)的仿真及測量工作在C4為100pF完成）；主要計(jì)算公式及結(jié)果：VBB=VccR2R1+R2=5*1024+101.47V RB=R1R2R1+k2=241024+107.06k IBQ=VBB-VBQRB+1+R3+R4=1.47-0,647.06+176*0.351mA12.058A IcQ=IBQ=2.110mA IEQ=1+IBQ=2.1

3、22mA VCEQ=Vcc-IBQR5-IEQR3+R42.145V晶體管為2N5551C，用萬用表測試放大倍數(shù)（不同的晶體管放大倍數(shù)不同，計(jì)算時(shí)使用實(shí)測數(shù)據(jù)，并調(diào)用和修改Multisim中2N5551模型相關(guān)參數(shù)，計(jì)算靜態(tài)工作點(diǎn)時(shí)，VBEQ=0.64V）。靜態(tài)工作點(diǎn)計(jì)算：（2）通過Multisim仿真獲取靜態(tài)工作點(diǎn)（依據(jù)獲取的值，修改仿真元件中晶體管模型的參數(shù)，修改方法見附錄。使用修改后的模型參數(shù)仿真IBQ、IEQ、VCEQ，并填入表3-1）；（3）搭建電路測試獲取工作點(diǎn)（測試發(fā)射極對(duì)地電源之差獲得IEQ，測試集電極與發(fā)射極電壓差獲取VCEQ，通過計(jì)算IBQ，并填入表3-1）；主要測試數(shù)據(jù)：

4、VEQ=770.2mV vCEQ=2.883VIEQ=VEQR3+R4=770.2351mA2.194mA IBQ=IEQ1+12.433A IcQ=IBQ=2.178mA表3-1靜態(tài)工作點(diǎn)的計(jì)算、仿真、測試結(jié)果（C4為100pF）IBQ（A）IEQ（mA）ICQ（mA）（實(shí)測值）計(jì)算值12.0582.1222.110175仿真值12.12.132.11測試值12.4682.1942.182（4）對(duì)比分析計(jì)算、仿真、測試結(jié)果之間的差異。分析：可以發(fā)現(xiàn)，這三組數(shù)據(jù)基本吻合，測試值均高于計(jì)算值和仿真值，而仿真值比較接近計(jì)算值。產(chǎn)生誤差得原因可能是實(shí)測中在數(shù)據(jù)的讀取時(shí)出現(xiàn)讀數(shù)誤差。2. 波形及增益（

5、1）計(jì)算電路的交流電壓增益，若輸入1kHz 50mV（峰值）正弦信號(hào)，計(jì)算正負(fù)半周的峰值并填入表3-2中（低頻電路的仿真及測量工作在C4為100pF完成）；主要計(jì)算公式和結(jié)果：rbe=rb'b+1+VTIEQ=10+176*262.194k2.095k Av=v0vi=-175R5R6rbe+1+R3-175 * 0.9092.095+8.976-14.37 Av23.14 輸入峰值為50mV的正弦交流信號(hào)時(shí)，輸出電壓峰值為：vop+=14.37*50=718.5mV vop=14.37*50=718.5mV（2）Multisim仿真：輸入1kHz 50mV（峰值）正弦信號(hào)，觀察輸入、

6、輸出波形（波形屏幕拷貝貼于下方，標(biāo)出輸出正負(fù)半周的峰值，將輸出的峰值填入表3-2中）；（3）實(shí)際電路測試：輸入1kHz 50mV（峰值）正弦信號(hào)，觀察輸入、輸出波形（波形屏幕拷貝貼于下方，標(biāo)出輸出正負(fù)半周的峰值，將輸出的峰值填入表3-2）。（信號(hào)源輸出小信號(hào)時(shí)，由于基礎(chǔ)噪聲的原因，其信噪比比較小，導(dǎo)致信號(hào)波形不好，可讓信號(hào)源輸出一個(gè)較大幅值的信號(hào)，通過電阻分壓得到所需50mV峰值的信號(hào)建議使用51和2k分壓）表3-2 波形數(shù)據(jù)（C4為100pF）輸入輸出正半周峰值輸出負(fù)半周峰值輸出正半周峰值與輸入峰值比輸出負(fù)半周峰值與輸入峰值比計(jì)算50mV718.5mV-718.5mV14.37-14.37仿

7、真50mV694.7mV-714.8mV13.894-12.296測試50mV675.3mV-711.8mV13.506-14.236（4）波形與增益分析：（a）仿真與測試的波形有無明顯飽和、截止失真； 答：有失真，但是不是很明顯，負(fù)半周相對(duì)失真嚴(yán)重些。 （b）仿真與測試波形正負(fù)半周峰值有差異的原因； 答：因?yàn)榇嬖诜蔷€性失真。（c）輸出與輸入的相位關(guān)系:答：反相；（d）計(jì)算、仿真、測試的電壓增益誤差及原因； 答：主要還是讀數(shù)的處理上存在誤差，也有可能是元器件在實(shí)際插電路時(shí)存在接觸電阻等引起誤差（猜測）。（e）其他。3. 大信號(hào)波形失真（1）Multisim仿真：輸入1kHz 130mV（峰值）

8、正弦信號(hào)，觀察輸入、輸出波形（波形屏幕拷貝貼于下方）（低頻大信號(hào)的仿真及測量工作在C4為100pF完成）；（2）實(shí)際電路測試：輸入1kHz 130mV（峰值）正弦信號(hào)，觀察輸入、輸出波形（波形屏幕拷貝貼于下方）；（3） 分析對(duì)比仿真與測試的波形，判斷是飽和失真還是截止失真。 分析:我的晶體管在130mV輸入峰值電壓時(shí)并未出現(xiàn)明顯失真，但是負(fù)半周峰值絕對(duì)值和正半周的峰值相差增大。后來調(diào)大輸入峰值，比如50V，輸出的波形類似脈沖波，出現(xiàn)嚴(yán)重截止失真。4. 頻率特性分析4.1 C4為100pF時(shí)電路的頻率特性分析（1）Multisim仿真頻率特性，給出波特圖（波特圖屏幕拷貝貼于下方，標(biāo)定中頻增益、上

9、限截頻、下限截頻，并將數(shù)值填入表3-3）（2）利用AD2的網(wǎng)絡(luò)分析功能實(shí)際測試頻率特性，給出波特圖（波特圖屏幕拷貝貼于下方，標(biāo)定中頻增益、上限截頻、下限截頻，并將數(shù)值填入表3-3）（3）對(duì)比分析仿真與測試的頻率特性：表3-3 100pF電路頻率特性增益（dB）下限截頻上限截頻計(jì)算23.1仿真23.131.459 Hz1.696 MHz測試22.81633.761Hz1.034MHz對(duì)比分析：4.2 C4為0.01F時(shí)電路的頻率特性分析（1）Multisim仿真頻率特性，給出波特圖（波特圖屏幕拷貝貼于下方，標(biāo)定中頻增益、上限截頻、下限截頻，并將數(shù)值填入表3-4）（2）利用AD2的網(wǎng)絡(luò)分析功能實(shí)際

10、測試頻率特性，給出波特圖（波特圖屏幕拷貝貼于下方，標(biāo)定中頻增益、上限截頻、下限截頻，并將數(shù)值填入表3-4）（3）對(duì)比分析仿真與測試的頻率特性：表3-4 0.01F電路頻率特性增益（dB）下限截頻上限截頻計(jì)算仿真22.94351.718Hz13.881kHz測試22.73032.475Hz30.936kHz對(duì)比分析：4.3 C4電容不同時(shí)電路的頻率特性分析與比較思考擴(kuò)展：在本實(shí)驗(yàn)中，三極管2N5551C的基極與集電極之間存在電容C4，在實(shí)驗(yàn)中，C4在電路中起著什么作用，其電容大小是否會(huì)對(duì)電路造成影響，造成了什么影響？表3-5 電路頻率特性比較增益（dB）下限截頻上限截頻計(jì)算仿真（100pF）23

11、.131.459Hz1.696MHz仿真（0.01F）22.94351.718Hz13.881kHz測試（100pF）22.81633.761Hz1.034MHz測試（0.01F）22.73032.475Hz30.936kHz5. 深度負(fù)反饋頻率特性分析將發(fā)射極電阻R3和R4對(duì)調(diào)位置（即：改變交流負(fù)反饋深度，但靜態(tài)工作點(diǎn)不變）。計(jì)算中頻增益：5.1 C4為100pF時(shí)深度負(fù)反饋電路的頻率特性分析（1）電路中C4為100pF時(shí)，Multisim仿真頻率特性，給出波特圖（波特圖屏幕拷貝貼于下方，標(biāo)定中頻增益、上限截頻、下限截頻，并將數(shù)值填入表3-5）（2）利用AD2的網(wǎng)絡(luò)分析功能實(shí)際測試頻率特性，

12、給出波特圖（波特圖屏幕拷貝貼于下方，標(biāo)定中頻增益、上限截頻、下限截頻，并將數(shù)值填入表3-5）（3）對(duì)比分析仿真與測試的頻率特性（含R3和R4未對(duì)調(diào)前的數(shù)據(jù)）：表3-5 100pF電路加深反饋前、后的頻率特性對(duì)比增益（dB）下限截頻上限截頻計(jì)算（淺負(fù)反饋）23.1仿真（淺負(fù)反饋）23.131.459Hz1.696MHz測試（淺負(fù)反饋）22.81633.761Hz1.034MHz計(jì)算（深負(fù)反饋）9.23仿真（深負(fù)反饋）9.2328.018Hz1.842MHz測試（深負(fù)反饋）9.1534.056Hz1.115MHz分析加深負(fù)反饋前后仿真與測試的指標(biāo)差別，包括前后增益的變化、前后上下限截止頻濾的變化等

13、。5.2 C4為0.01uF時(shí)深度負(fù)反饋電路的頻率特性分析（1）電路中C4為0.01uF時(shí)，Multisim仿真頻率特性，給出波特圖（波特圖屏幕拷貝貼于下方，標(biāo)定中頻增益、上限截頻、下限截頻，并將數(shù)值填入表3-6）（2）利用AD2的網(wǎng)絡(luò)分析功能實(shí)際測試頻率特性，給出波特圖（波特圖屏幕拷貝貼于下方，標(biāo)定中頻增益、上限截頻、下限截頻，并將數(shù)值填入表3-6）（3）對(duì)比分析仿真與測試的頻率特性（含R3和R4未對(duì)調(diào)前的數(shù)據(jù)）：表3-6 0. 增益（dB）下限截頻上限截頻計(jì)算（淺負(fù)反饋）23.1仿真（淺負(fù)反饋）22.94351.718Hz13.881kHz測試（淺負(fù)反饋）22.73032.745Hz30.

14、936kHz計(jì)算（深負(fù)反饋）9.23仿真（深負(fù)反饋）9.1287.692Hz18.551kHz測試（深負(fù)反饋）9.1243.994Hz37.189kHz分析加深負(fù)反饋前后仿真與測試的指標(biāo)差別，包括前后增益的變化、前后上下限截止頻濾的變化等。6. 計(jì)算、仿真、測試共射放大電路過程中的體會(huì)。體會(huì)：1、 實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)問題時(shí)，應(yīng)該結(jié)合所學(xué)理論知識(shí)，靜下來分析原因。比如電路的搭建過程中，電路未接通，需要仔細(xì)檢查每條通路。2、 學(xué)會(huì)使用AD2了，體驗(yàn)到熟能生巧的奇妙感覺，AD2在實(shí)驗(yàn)過程中用得次數(shù)多了，慢慢就從生疏變得熟練了。3、 感覺將所學(xué)的課本知識(shí)運(yùn)用到具體的實(shí)驗(yàn)操作過程中很好。就是還不能很好的將理論和實(shí)際進(jìn)行靈活轉(zhuǎn)化，需要多進(jìn)行實(shí)驗(yàn)以訓(xùn)練相應(yīng)能力。附錄：Multisim中晶體管模型參數(shù)修改表：調(diào)用2N5551晶體