共发射极放大电路的设计与实验预习报告
学号 姓名 实验台号 预习日期
一、实验目的
1. 学会各种测量仪器的使用方法;
2. 掌握各种元器件的识别及其测量方法;
3. 进一步熟悉单管低频小信号放大基本原理;
4. 学习掌握放大器静态工作点的测量方法及电路的调整方法;
5. 学习掌握放大电路各种交流参数的测量方法;
6. 通过实验进一步掌握放大器静态工作点与放大器工作状态之间的关系;静态工作点对放大器交流参数的影响;
7. 通过实验进一步了解放大电路中各种失真的现象及产生的原因;
二、实验仪器及备用元器件
(1)实验仪器
(2)实验备用器件
三、电路设计
根据给定的条件设计实验电路:
已知条件是:用NPN型三极管设计单管共发射极小信号放大电路,要满足以下主要技术指标的要求:
n 输入信号:有效值:6mV——10mV;频率:1kHz。
n 放大倍数:-60±5
n 供电电压:+12V
n 负载 3kΩ
n 保证信号不失真放大。
1、电路形式的选择
选择图1所示电路的形式,其直流偏置电路如图2所示。
图1 常用的单管共发射极放大电路 图2 放大器的直流偏置电路
2、电路参数的计算
根据质量指标要求,,现取,若选择,由于给定的材料中,三极管采用2N5551,故其可达到100以上,现令,那么根据
得到
又知 ,若设,则可以得到
,取
从而可以得到
由图2知,电路选择的是分压偏置,故应满足的条件是
因为采用硅管,现选择
同时应满足 ,现取
由图2知,,于是得到
而 所以可以得到
那么;将、取标称值得到
为电位器、
电阻的选择,根据式 得到
取标称值 。
又由于要保证放大器实现线性放大,所以要求左右,根据式
知得到 ,基本满足要求。
根据上述计算得到的实验电路参数为图3中所示。
图3 所设计的电路
3、电路指标的验证
(1)求Q点
(2)计算质量指标
四、电路仿真
用Multisim仿真软件进行仿真
A、改变上偏置电阻,进行静态工作点的仿真并记录;
B、改变输入信号幅值,测量输出信号的幅值并记录;
根据仿真结果选择最佳电路元器件参数,再仿真并记录仿真结果。
五、测试方法、步骤
1、根据设计电路插接元器件
(1)检查实验仪器;
(2)根据自行设计的电路图及仿真所得到的最佳电路元件参数,选择实验器件;
(3)检测器件和导线;
(4)根据自行设计的电路图插接电路;
2、测试方案;
1)测量直流工作点,与仿真结果、估算结果对比;
将电路调整至满足技术指标要求,用万用表测量各极电压及集电极电流,测量结果如表1中所示。
表1 直流工作点(估算时设)测试条件
注1:为上偏置电阻
注2:测量时,用万用表测发射极电阻两端的电压,则;
2)在输入端加输入信号,测量输入、输出信号的幅值并记录,计算放大倍数并与仿真结果、估算结果比较;
在负载分别为和的情况下
在放大器输入端加入有效值为10mV(幅值为),频率为1kHz的正弦信号,用示波器观察输出信号波形,在输出波形不失真(若失真可适当调节输入信号幅值)的情况下,测量输出信号的幅值,则放大倍数为
测量结果如填入表2中所示。
表2 放大倍数
3)输入电阻的测量
在放大器输入端串接电阻,如图4所示,测量图中的、,则输入电阻为
测量结果如表3中所示。
图4 测量输入电阻的电路
表3 输入电阻的测量
4)输出电阻的测量
测量放大器的空载()时的输出电压,有载()时的输出电压,测量结果如表4所示。则放大器的输出电阻为
表4 输出电阻的测量
5)静态工作点对放大器性能的影响
改变上偏置电阻的大小,测量静态工作点,并观察输出波形,将结果填在表5中。
表 5 直流工作点变化对放大性能的影响 测试条件 (有效值)
注:为上偏置电阻
六、实验后的总结
(1)设计中遇到的问题及解决过程
(2)调试中遇到的问题及解决过程
(3)根据设计技术指标及实验记录总结实验体会。如:
A、偏置电阻变化对静态工作点的影响;
B、静态工作点的变化对放大性能的影响;
C、负载变化对放大性能的影响;
六、拓展内容
(1)设计一个满足上述指标要求的共发射极拖尾巴放大电路,重复内容五的要求;
(2)设计一个满足上述指标要求的共基极放大电路,重复内容五的要求;
(3)设计一个共集电极放大电路,重复内容五的要求(技术指标自拟);
七、思考题
1、电路参数、、发生变化的情况下,对输出信号的动态范围将产生何种影响?
2、为什么测量放大电路的放大倍数时,用晶体管毫伏表,而不用万用表?
3、测量放大器的输入电阻时,串入的电阻过大或过小都会出现测量误差,试对测量误差进行分析。
八、实验报告要求
1、画出满足设计要求的原理图;
2、写出设计步骤及结果;
3、列出元器件表,要求有编号、型号名称;
4、写出调试步骤;
5、对实验结果要有正规的记录及分析;
6、认真回答思考题;
7、写出调试中遇到的问题及解决的方法;
8、一定要有实验后的总结。
第二篇:多级放大电路的设计和实验
多级放大电路的设计和实验
一、教学目的
熟悉两级(或多级)放大电路设计和调试的一般方法。电压放大倍数的测量,幅频特性的测量方法。可用计算机辅助设计和仿真。
二、设计指标
电压放大倍数Au:≥5000(绝对值) 输入电阻Ri:≥1kΩ
输出电阻Ro:≤3kΩ 通频带宽BW:优于100Hz~1MHz
电源电压VCC:+12V-20V 负载电阻RL:3kΩ
输出最大不失真电压:5V(峰峰值) 电路要求:无自激、负反馈任选
三、实验电路及实验结果
根据设计要求进行了理论计算,设计电路图如图1:
图1
1、在仿真软件Multisim 2001中绘制电路图,调试后输出波形不失真,放大倍数满足要求,完成表格1。
表1 静态工作数据
2、各级的电压放大倍数如下表,输出波形如下图:
表2 各级输出电压及电压放大倍数
各级的输出波形如图2
图2
3、电路的输入输出电阻的测量
(1)用输出换算法测量放大器输入电阻Ri
选取Rs=1 kΩ,完成表3,利用公式计算输入电阻。
表3 放大器输入电阻Ri的测量
(2)用开路电压法测量放大器输出电阻Ro
选取RL=3 kΩ,完成表4,利用公式计算输出电阻。
表4 放大器输出电阻Ro的测量
4、思考题
(1)避免自激振荡的措施主要有哪些?你在电路中是如何避免自激振荡的?
(2)你是如何分配各级电路的电压放大倍数的?分配依据是什么?
(3)如果引入负反馈,目的是什么?效果如何?