模拟电子基础课程设计实验报告.docx
- 文档编号:11895086
- 上传时间:2023-04-08
- 格式:DOCX
- 页数:19
- 大小:410.14KB
模拟电子基础课程设计实验报告.docx
《模拟电子基础课程设计实验报告.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《模拟电子基础课程设计实验报告.docx(19页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
模拟电子基础课程设计实验报告
课程设计报告
设计题目:
放大电路的基本分析方法
系别:
计算机科学与技术系
专业:
电子信息科学与技术
班级:
12级
(2)班
学生姓名:
2013年9月20日
课程设计任务书
摘要:
在一个模拟放大电路进行定量分析时,分析过程一般是先静态后动态。
静态分析讨论的对象时直流成分;动态则是交流成分。
两者分析的电路不同,分析方法也不相同。
随着电子技术和计算机技术的发展,电子电路分析已经借助于计算机软件进行仿真。
本课题选取最简单的单级共射级放大电路,分析电路的方法和计算机仿真都会展示给大家。
设计电路,参数选择好之后,设计出电路图,通过理论对电路进行定量分析:
先静态分析、再动态分析,得到静态工作点()电压增益Av、输入电阻Ri、输出电阻Ro的理论值。
最后并通过multisim10软件对电路仿真,测试其各性能,并与理论值比较,分析出现的问题和进行总结。
关键词:
单级、放大、共射级、静态分析、动态分析、Multisim10仿真
目录:
1.绪论:
﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍4
2.实习的主要内容:
﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍5
3.设计作品名称:
﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍6
3.1电路原理图:
﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍6
3.1.1基本电路:
﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍6
3.1.22SC1815型BJT:
﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍6
a.封装外形图:
﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍6
b.IV特性曲线:
﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍7
3.2电路分析和性能测试:
﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍8
3.2.1静态分析:
﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍8
3.2.2动态性能的分析:
﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍8
a.图解法﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍8
b.微变等效电路法﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍9
3.2.3动态性能指标的理论分析:
﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍11
4理论分析结果:
﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍12
4.1静态工作点:
﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍12
4.2动态性能指标:
﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍12
5.Multisim10分析:
﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍13
5.1单管共射级放大电路的multisim仿真图:
﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍13
5.2静态工作点的测试:
﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍13
5.3动态性能指标:
﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍14
6.心得体会:
﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍15
7.存在的不足及建议:
﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍16
参考文献:
﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍16
1.绪论:
对放大电路进行分析时,我们一般是先静态再动态。
静态分析,既未加输入信号时的工作状态,这是我们主要是对电路进行估计各处的直流信号,电路各处的直流电压和直流电流。
动态分析,既是分析加上交流输入信号时的工作状态,估计放大电路的各项动态技术指标。
双极性三极管(BJP)是组成放大电路的主要器件,而它的特性曲线都是非线性的,因此我们主要的麻烦是如何处理这个器件的非线性问题。
本课题所采用的放大电路是最基本的、最简单的一种。
它由型号为2SC1815的NPN管构成的单级放大电路(共射级单管放大电路)。
设计一个单管共射级放大电路,主要技术参数:
电压增益:
Av≥50,输入正弦信号电压:
Vs≈10mV(峰值),负载电阻:
RL=10kΩ,环境温度:
t=0~70℃,半导体三极管:
2SC1815。
实际应用中,电源电压的波动、元器件参数的分散性及元件的老化、环境温度变化等,都会引起静态工作点的不稳定,影响放大电路的正常工作。
在引起Q点不稳定的诸因素中,尤以环境温度变化的影响最大。
为了消除由环境温度变化所带来的对Q点的稳定影响,即电路能随环境温度自动的变化,为此需对电路进行偏置。
共射级放大电路的电压增益和电流增益都大于1,输入电阻较高,输出电阻与集电极电阻有关。
适用于低频情况下,作多级放大电路的中间级。
射极放大电路是放大电路中应用最广泛的三极管接法,信号由三极管基极和发射极输入,从集电极和发射极输出。
因为发射极为共同接地端,故命名共射极放大电路。
其特点如下:
1、输入信号和输出信号反相;
2、有较大的电流和电压增益;
3、一般用作放大电路的中间级。
共射级放大电路的主要性能指标为电压增益Av,输入电阻Ri和输出电阻Ro,最大不是真输出电压Uopp。
这些性能的测试都是通过multisim10软件仿真来测得的。
2.学习主要内容
12级模拟电子技术课程设计计划书
院(系)
计算机科学与技术系
专业
电子信息科学与技术
学生姓名
学号
学生姓名
学号
学生姓名
学号
设计题目
1.单管共射级放大电路的multisim仿真;
2.放大电路的基本分析方法。
内容及要求:
题目1.单管共射级放大电路的multisim仿真;
任务与要求:
熟悉在multisim平台上进行模拟电路的虚拟仿真,并了解电阻、电容电位器、示波器等仪器在multisim的使用方法;知道multisim仿真分析方法中的直流工作点分析方法和交流分析方法。
题目2.放大电路的分析方法;
任务与要求:
1.学会静态工作点的调试方法;
2.熟悉对放大电路的电压放大倍数、输入电阻、输出电阻的测量方法;
3熟悉常用电子仪器及模拟电路实验设配的使用。
进度安排:
第3周(周一~周二):
分析题目,查阅课题相关资料;
第3周(周二~周三):
单管共射级放大电路设计;
第3周(课下):
设计仿真及调试,验收,编写课程设计报告。
指导教师(签字)
年月日
教研组长(签字)
年月日
3.设计作品名称:
单级共射级放大电路
3.1电路原理图:
3.1.1基本电路:
上图是电阻分压式工作点稳压单管放大器实验电路
它的偏置电路采用RB1和RB2组成的分压电路,并在发射极中接有电阻RE,以稳定放大器的静态工作点。
当在放大器的输入端加上输入信号
后,在放大器的输出端便可以得到一个与
相位相反,振幅被放大的输出信号
。
(放大原理在这不再解释)
3.1.22SC1815型BJT:
a.封装外形图:
b.IV特性曲线:
3.2电路理论分析及测试:
3.2.1静态分析:
在
的条件下有
集电极电流:
由此式可见,该电路中集电极静态电流
只与直流电压及电阻
有关,因此
随温度变化时,
基本不变。
基极电流:
集电极—射极电压:
3.2.2动态分析:
a.图解法(图解法不仅可以分析动态,也可以分析静态,本课题中只用于分析动态)
我们已经在网上查到2SC1815的输出、输出回路的电压和电流之间的关系,既IV特性曲线。
图解法就是在放大三级管的输入和输出特性曲线下,直接用作图的方法求解放大的总做情况。
分析放大电路动态工作情况应该是根据它的交流通路,单管共射级放大电路交流通路的电路图如下图所示:
这个图对我么的分析很麻烦,所以讨论动态工作情况时,对电路进行简化,简化后如图所示:
由图可见电路包括两个电阻Rc和RL的并联,可以列出回路方程ΔuCE=-ΔiC(RC//RL),作交流负载线与横坐标交点为Vcc,与纵坐标交点为VCC/(RC//RL)。
交流负载线与特性曲线ib=IBQ的交点即为静态工作点Q,如图示:
前面说过,本课题的图解法是在静态分析的基础上,其实交流负载线真是的画法是先静态分析找出静态工作点Q,过静态工作点Q作一条斜率为-1/(RC//RL)的直线。
b.微变等效电路法
解决放大电路元器件非线性问题的另一种方法是微变等效电路。
微变等效电路法的实质是在信号变化很小时,可以认为三极管电压、电流之间的关系基本上是线性的。
三级管的输入特性
三级管的输出特
上面的是图是三级管的共射输入、输出特性。
从图中可以很容易得到在Q点附近,输入特性曲线基本上是一段直线,可以认为ΔuBE和ΔiB之比是个常数,可以用一个等效的电阻rbe(rbe=ΔuBE/ΔiB)。
另外,在输出特性曲线中也可以发现在Q点附近,这个线是基本上是水平的。
也就是说,Δic与ΔuCE无关,而只取决于ΔiB。
所以从三极管的输出端看进去,可以用一个大小为βΔiB的恒流源来代替三极管。
但是这个恒流源不是独立的,而是一个受控于βΔiB。
这体现基极电流(iB)对集电极电流(ic)的控制。
这样就可以得到上图的电路了:
图中的rbe≈rbb΄+(1+β)*26/
rbb΄取300Ω
3.2.3动态性能指标的理论分析:
放大器的动态指标主要包括放大倍数、输入电阻、输出电阻。
无论是图解法还是微变等效电路法都可以求出这些指标。
在这我只用微变等效电路法分析。
下图是本课题中使用的电路图的微变等效电路
微变等效电路
a.电压放大倍数
b.输入电阻Ri
Ri=Rb1//Rb2//rbe;
c.输出电阻Ro
Ro=Rc;
4.理论分析的结果:
4.1静态工作点:
=2.82V(Rw为45kΩ)
=2.02mA
=0.018mA
=4.2V
4.2动态性能指标:
≈3420
Ri≈1600Ω
Ro≈2400Ω
5.Multisim10仿真分析:
5.1单管共射级放大电路的multisim仿真图
图中的交流信号并不是指正真的输入信号,在这里只是个代表的符号。
另外,原图中的电流表在这里也没有话出,只有在使用时才会画出。
5.2静态工作点的测试:
电流表U1和电流表U2分别测量Ic和Ib,电压表U3测量电压Uce,所以Ic=2.069mA,Ib=1.017mA,Uce=4.952V
5.3动态性能指标:
信号发生器XFG1的输出是f=1kHz,u=25mVp的正弦波。
万用表XMM1和XMM2测量Ui和Uo,示波器XSC1可以观察到输入和输出信号。
≈30;
输入电阻Ri=
=1600Ω;
输出电阻Ro=
=2.11KΩ
UiUo(uo1)Uo2
6.心得体会:
(以下可以自己写写,此处是个人的主观)
这是我第一次做课程设计,在开始的时候我根本不知道做什么,慢慢的在老师的讲解中及自己亲身体验中,我发觉做课程设计是很有趣的而且十分有用。
首先,从课程设计本身来说,它是培养学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程。
我学到了很多东西,不但巩固了以前所学过的模拟电子技术的知识,而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。
这次课程设计历时一个星期5天,通过这个星期的学习,发现了自己的很多不足,自己知识的很多漏洞,看到了自己的实践经验还是比较缺乏,理论联系实际的能力还急提高,并为以后的专业课打下了基础。
通过这次课程设计我学会了Multisim10的基本操作,并能用Multisim10设计一些简单的仿真电路。
在这个过程中,我也曾经因为实践经验的缺乏失落过,也曾经因仿真成功而热情高涨。
生活就是这样,汗水预示着结果也见证着收获。
劳动是人类生存生活永恒不变的话题。
虽然这只是一次极简单的课程设计,可是平心而论,也耗费了我们不少的心血,这就让我不得不佩服专门搞技术的前辈,才意识到老一辈对我们社会的付出,为了人们的生活更美好,他们为我们社会所付出多少心血啊!
对我而言,知识上的收获重要,精神上的丰收更加可喜。
让我知道了学无止境的道理。
我们每一个人永远不能满足于现有的成就,人生就像在爬山,一座山峰的后面还有更高的山峰在等着你。
挫折是一份财富,经历是一份拥有。
这次课程设计必将成为我人生旅途上一个非常美好的回忆!
同时这次课程设计也让我对模拟电子技术有了更深的了解。
通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的,只有理论知识是远远不够的,只有把所学的理论知识与实践相结合起来,从理论中得出结论,才能真正为社会服务,从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。
在设计的过程中遇到问题,可以说得是困难重重,这毕竟第一次做的,难免会遇到过各种各样的问题,同时在设计的过程中发现了自己的不足之处,对以前所学过的知识理解得不够深刻,掌握得不够牢固,通过这次课程设计之后,一定把以前所学过的知识重新温故。
很感谢老师给我们这个机会进行课程设计的学习,真的帮助很大。
希望以后还能有这样的学习机会。
虽然有点累,但是很开心。
7.存在的不足及建议:
此次课程设计中存在的最大不足之处应是课题多而指导老师太少,两个班50多个人50多个课题,而指导老师却不到5人。
当然除了这个之外还存在另外一些不足之处,如在一周5天的课程设计中,每天只有半天的上机设计,而且机子也不够。
参考文献:
《模拟电子技术基础简明教程》主编:
杨素行高等教育出版社
《电子技术实验与Multisim仿真》主编:
王艳春合肥工业大学出版社
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 模拟 电子 基础 课程设计 实验 报告