共射放大器分析與設(shè)計

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上實驗一:共射放大器分析與設(shè)計一、實驗?zāi)康模?1) 進(jìn)一步了解Multisim的各項功能，熟練掌握其使用方法，為后續(xù)課程打好基礎(chǔ)。(2) 通過使用Multisim來仿真電路，測試如圖1所示的單管共射放大電路的靜態(tài)工作點、電壓放大倍數(shù)、輸入電阻和輸出電阻，并觀察靜態(tài)工作點的變化對輸出波形的影響。(3) 加深對放大電路工作原理的理解和參數(shù)變化對輸出波形的影響。(4) 觀察失真現(xiàn)象，了解其產(chǎn)生的原因。二、實驗結(jié)果：1） 實驗電路圖根據(jù)實驗要求，畫出實驗電路圖如下所示2） 靜態(tài)工作點分析Ube = V(3) - V(6) = 2.96644 - 2.34087 = 0.6255

2、7 (V) Uce = V(4) - V(6) = 9.08733 - 2.34087 = 6.74646 (V)Ucb = V(4) - V(3) = 9.08733 - 2.96644 = 6.12089 (V)又因為該三極管為NPN型管, Ube>Uon, Uce>Ube，故該管處于放大狀態(tài)。3） 輸入電阻測試將作為信號源內(nèi)阻，測試結(jié)果如下：由電流表和電壓表示值可知：4） 輸出電阻測試電路帶載時測得輸出電壓Uo1：電路空載時測得輸出電壓Uo2：輸出電阻：5） 交流分析功能測試幅相特性6） 儀表測試幅相特性曲線1.幅頻特性曲線由標(biāo)尺可得：fL=10.622Hz，fH=1.869

3、GHz2.相頻特性曲線7） 五個頻點測試放大倍數(shù)和相位差a）30hz 10mv輸入 b）1khz 10mv輸入c）100khz 10mv輸入d）4Mhz 10mv輸入e）100Mhz 10mv輸入一、 問題回答：1) 根據(jù)直流工作點分析的結(jié)果，說明該電路的工作狀態(tài)。答：利用直流分析，給出電路靜態(tài)工作點，由圖可知，Uce=6.v，Ube=0.61887v，Ib=6.21482u A，Ic=966.50464u A：UbeUon且UceUbe，故此時三極管工作在放大區(qū)。2) 詳細(xì)說明測量輸入電阻的方法（操作步驟），并給出其值。答：輸入電阻測試方法：在輸入端內(nèi)阻之外分別串聯(lián)和并聯(lián)電流表和電壓表，讀取

4、交流有效值，利用獲得的有效值進(jìn)行計算，計算公式及結(jié)果如下所示：。3) 詳細(xì)說明測量輸出電阻的方法（操作步驟），并給出其值。答：利用交流電壓表，依次測試在帶有負(fù)載電阻的情況下，輸出端電壓；在負(fù)載去除（負(fù)載開路）的情況下測試輸出端電壓，同時記錄負(fù)載阻值。利用獲得的三個數(shù)據(jù)，代入公式如下，計算：，、分別為負(fù)載開路電壓和負(fù)載電壓。4) 詳細(xì)說明兩種測量幅頻、相頻特性曲線的方法（操作步驟）。答：方法一：利用分析儀BODE PLOTTER，依次設(shè)定水平坐標(biāo)（掃描頻帶），垂直坐標(biāo)（增益刻度），使掃描范圍包括我們測試需要的范圍，同時使整個測試圖像顯示在左邊框中，設(shè)置完成后即可考試仿真，利用窗口右上角的幅度，相

5、位切換按鈕即可顯示出幅頻和相頻特性曲線，利用標(biāo)尺可以選擇特定頻率并獲得相應(yīng)幅相關(guān)系。（分析儀見下圖）Figure 1 分析儀BODE PLOTTER方法二：利用AC分析選項，設(shè)定輸入輸出點及頻率掃描范圍，此時將R2（1KOHM）視為交流源內(nèi)阻，執(zhí)行分析功能，即可獲得輸入輸出的幅相特性曲線。（AC分析復(fù)選框如下圖所示）Figure 2 AC分析復(fù)選框5) 根據(jù)得到的幅頻特性曲線，利用作圖器的標(biāo)尺功能，指出該電路的fL和fH（3dB）。答：Figure 3 3db點測試對3db帶內(nèi)，增益基本保持穩(wěn)定，維持在19.10db，當(dāng)增益下降3db時，對應(yīng)的兩個頻率點分別為：Fl=121.1507hz（16

6、.1415db），F(xiàn)h173.Mhz（16.1229db）此時對應(yīng)帶寬為：17.37Mhz。6) 將得到的30Hz、1KHz、100KHz、4MHz和100MHz這5個頻點的輸入和輸出關(guān)系和剛才得到的幅頻、相頻特性曲線對比，你有何看法？答：利用示波器獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行計算，使用探針工具獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行比對，獲得五個頻點測試數(shù)據(jù)如下：頻率hz301k100k4M100M放大倍數(shù)1.2488.4758.5399.087.81放大倍數(shù)（db）1.92418.56318.62819.16317.853相位差deg28.212170.597180180204.2*相差正表示輸出落后輸入；分析：由計算所的數(shù)據(jù)，

7、同時對比用兩種分析方法獲得的結(jié)果，可以看到其結(jié)果相對比較接近，準(zhǔn)確度較高。主要誤差來源于示波器示值讀取的誤差和分析所的圖線上點選取的誤差。7) 試改變原電路中某些電阻的阻值，以達(dá)到改變靜態(tài)工作點的目的。并分別使電路產(chǎn)生截止失真和飽和失真，給出這時的電路原理圖及其元件值。試?yán)弥绷鞴ぷ鼽c分析來說明產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因。答：截止失真電路圖，主要改變R1，R3電阻值實現(xiàn)Q點的改變，同時改變輸出幅值，進(jìn)而獲得截止失真。其中，R1由30kohm改為100kohm，R3維持10kohm不變。Figure 4 截止失真電路圖由截止失真波形圖可以看出，截止失真主要表現(xiàn)為輸出波形頂端被“削平”，此時該部分放大倍數(shù)

8、減小。下圖上半部分為輸入波形，下半部分為輸出波形。Figure 5 截止失真波形圖利用直流工作點分析工具，同時對三極管使用IV特性分析儀，進(jìn)一步分析截止失真產(chǎn)生的原因。由直流工作點分析可以看到，此時三極管依然處于放大工作狀態(tài)，但基極電流Ib很小，Uce很大，Q點幾乎處于截止區(qū)（結(jié)合2N222的IV特性可以看出，此時Ib幾乎位于從下至上倒數(shù)第二條線附近附近，Q點位于IV曲線的右下部分，倒數(shù)第二條線附近），對于輸入正弦電壓Ib變化的負(fù)半周，在IV特性曲線上極易進(jìn)入截止區(qū)，進(jìn)而導(dǎo)致放大倍數(shù)改變，輸出電壓出現(xiàn)被“削頂”的現(xiàn)象。（直流工作電和IV特性曲線見figure21和figure22）Figure

9、 6 截止失真靜態(tài)工作點Figure 7 利用IV測試儀獲得的2N222輸出特性曲線飽和失真電路圖，主要改變R1，R3電阻值實現(xiàn)Q點的改變，同時改變輸出幅值，進(jìn)而獲得截止失真。其中，R1由30kohm改為50kohm，R3由10kohm改為53ohm。Figure 8 飽和失真電路圖由飽和失真波形圖可以看出，截止失真主要表現(xiàn)為輸出波形負(fù)半周出現(xiàn)失真，此時該部分放大倍數(shù)出現(xiàn)變化，體現(xiàn)為負(fù)半周部分波形近于直線型。Figure 9 飽和失真波形圖由直流工作點分析可以看到，此時三極管依然處于放大工作狀態(tài)，但基極電流Ib很大，但Uce很小，Q點幾乎處于飽和區(qū)（結(jié)合2N222的IV特性可以看出，此時工作點Q處于IV特性左端斜率區(qū)），對于輸入正弦電壓Ib變化的正半周，在IV特性曲線上極易進(jìn)入飽和區(qū)，進(jìn)而導(dǎo)致放大倍數(shù)改變，輸出電壓負(fù)半周出現(xiàn)被失真，此時失真并不表現(xiàn)為“削頂”，因為在飽和區(qū)，I曲線存在一定斜率，故表現(xiàn)為輸出電壓負(fù)半周失真。（直流工作電和IV特性曲線見figure25和figure26）Figure 10 飽和失真直流工作點Figure 11 利用IV測試儀獲得的2N222輸出特性曲線8) 請分析