单级放大电路的设计与仿真设计

1、单级放大电路的设计与仿真一、实验目的1）掌握放大电路静态工作点的调整与测试方法。2）掌握放大电路的动态参数的测试方法。3）观察静态工作点的选择对输出波形及电压放大倍数的影响。二、实验器材1mV 5KHz 正弦电压源， 15mV 5KHz 正弦电压源， 12V 直流电压源， 2N2222A 三 极管， 10uF 电容（3 个），10 K 电阻（ 2 个），3.0 K 电阻，1.5 K 电阻，5.1 K 电阻， 250 K 电位器，万用表，示波器等。三、实验原理与要求 三极管工作在放大区时具有电流放大作用，只有给放大电路中的三极管提供合适的静 态工作点才能保证三极管工作在放大区。 如果静态工作点不

2、合适， 输出波形则会产生非线性 失真饱和失真和截止失真， 而不能正常放大。 静态工作点合适时， 三极管有电流放大特 性，通过适当的外接电路， 可实现电压放大。 表征放大电路放大特性的交流参数有电压放大 倍数、输入电阻、输出电阻。对于不同频率的输入交流信号，电路的电压放大倍数不同，电 压放大倍数与频率的关系定义为频率特性， 频率特性包括： 幅频特性即电压放大倍数的 幅度与频率的关系；相频特性即电压放大倍数的相位与频率的关系。设计一个分压偏置的单管电压放大电路，要求信号源频率 5kHz（ 幅度 1mV） ，负载电 阻 5.1k ，电压增益大于 50 。调节电路静态工作点 （ 调节电位计 ），观察电

3、路出现饱和失真 和截止失真的输出信号波形，并测试对应的静态工作点值。加入信号源频率 5kHz（ 幅度 1mV） ，调节电路使输出不失真，测试此时的静态工作点值。测电路的输入电阻、输出电 阻和电压增益。测电路的频率响应曲线和 fL 、fH 值。设计图如下 ：四、实验内容与步骤1. 饱和失真1mV为了使得到的饱和、 截止失真的波形图更加明显， 用 15mV 的交流电压源代替了原先的 的电源。调节电位器的百分比至 0% ，观察波形。测试饱和失真下的静态工作点可知 IB=227.374uA ， IC=2.576mA,UCE =69.657mV2. 截止失真调节电位器的百分比至 91% ，观察波形。原理

4、图如下：波形如下：测试截止失真下的静态工作点可知 I B =55.511nA ， IC =5.329 uA,U CE =11.979V 。3. 不失真且信号幅度最大时的输出信号将电位器调为 4% ，观察波形，输出波形不失真。而在3% 和 5% 时分别出现饱和失真和截止失真， 加大输入信号， 输出波形出现明显的失真， 因此最大不失真输出在输入信号等 于 15mV 时。把输入信号的幅度调为 1mV 。不失真时静态工作点的测试不失真时静态工作点的测试可知 IB=10.214uA ， IC=2.179mA,U CE =2.18V 。4. 测试电路的放大倍数，原理图如下：测试结果如下：测量输入电压与输出

5、电压， 得 U i=0.999599mV, Uo=144.636mV.则电压增益 Au=213. 通过计算可得Uo/U i=144.7 。经测试，该三极管的参数如下： r be =2.714 K电压增益理论值为： Au =(Rc/R L)/ r be=145.44 。 则实验的相对误差为： E= Au-Au / Au × 100%=0.509%.5. 测试输入电阻原理图如下：测试结果如下：测量输入电压与输入电流， 得 Ui0.999599mV ，Ii =524.087nA, 根据输入电阻的定 义得 Ri=U i/ Ii=1.907 K ，通过计算可得输入电阻理论值为：Ri =(R1+

6、R3)/R2/r be =1.916 K , 则实验的相对误差为： E=Ri- Ri / Ri× 100%=0.470%.6. 测试输出电阻原理图如下：测试结果如下：Io=352.753nA,Ro =Rc=3.0根据定义得 Ro=K ，则实验的相对测量输出电压与输出电流， Uo 0.999972mV, Uo/Io=2.835 K ，通过计算可得输入电阻理论值为： 误差为： E= Ro- Ro / Ro ×100%=0.550%.7. 测试放大电路的频率特性放大电路的频率特性测试电路如下：对电路进行频率特性仿真，得到其幅频和相频特性仿真结果如下：可知下限频率 f L= 111.6787Hz , 上限频率 fH=29.6705 MHz 四、实验结果分析虽然以前也对 Multisim 软件有所了解，但真正将其用在 EDA 设计中时还是有很多不 了解的地方， 也犯了一些小错误。 实验一其实就是模电的基本知识， 但并不只要求我们掌握 书本中的知识， 还要进行三极管管号及相关电阻的选取等内容， 这就要求我