完整word版共射放大电路计算仿真测试分析报告Word格式文档下载.docx
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1.静态工作点
(1)用万用表的β测试功能,获取晶体管的β值,并设晶体管的VBEQ=0.64V,rbb'
=10Ω(源
于Multisim模型中的参数)。
准确计算晶体管的静态工作点(IBQ、IEQ、VCEQ,并填入表3-1)(静态工作点的仿真及测量工作在C4为100pF完成);
主要计算公式及结果:
I(cq)=I(eq)=(v(BQ)-v(BEQ))/(R3+R4)=2.37mAI(BQ)=I(CQ)/(1+beta)=12.46*10^-6A
晶体管为2N5551C,用万用表测试放大倍数β(不同的晶体管放大倍数不同,计算时使用实测数据,并调用和修改Multisim中2N5551模型相关参数,计算静态工作点时,VBEQ=0.64V)。
静态工作点计算:
V(CEQ)=V(CC)-I(CQ)*(R5+R3+R4)=1.798V
(2)通过Multisim仿真获取静态工作点(依据获取的β值,修改仿真元件中晶体管模型的参数,修改方法见附录。
使用修改后的模型参数仿真IBQ、IEQ、VCEQ,并填入表3-1);
V(CEQ)=1.517v
(3)搭建电路测试获取工作点(测试发射极对地电源之差获得IEQ,测试集电极与发射极电
压差获取VCEQ,通过β计算IBQ,并填入表3-1);
主要测试数据:
表3-1静态工作点的计算、仿真、测试结果(C4为100pF)
IBQ(μA)
IEQ(mA)
ICQ(mA)
β(实测值)
计算值
13.92
2.37
169
仿真值
12.46
2.12
2.11
测试值
4)对比分析计算、仿真、测试结果之间的差异。
计算值偏大,大于仿真值,测试值
2.波形及增益
(1)计算电路的交流电压增益,若输入1kHz50mV(峰值)正弦信号,计算正负半周的峰
值并填入表3-2中(低频电路的仿真及测量工作在C4为100pF完成);
主要计算公式和结果:
增益Av=-beta*(R5//R6)/(rbe+(1+beta)*R3=-14.32
峰值:
50*14.32=716.0mV
(2)Multisim仿真:
输入1kHz50mV(峰值)正弦信号,观察输入、输出波形(波形屏幕拷贝贴于下方,标出输出正负半周的峰值,将输出的峰值填入表3-2中);
(3)实际电路测试:
输入1kHz50mV(峰值)正弦信号,观察输入、输出波形(波形屏幕拷贝贴于下方,标出输出正负半周的峰值,将输出的峰值填入表3-2)。
(信号源输出小
信号时,由于基础噪声的原因,其信噪比比较小,导致信号波形不好,可让信号源输出一
表3-2波形数据(C4为100pF)
输入
输出正半
输出负半
输出正半周峰值
输出负半周峰值
周峰值
与输入峰值比
计算
50
716
-716
14.32
-14.32
仿真
692.3
-710.2
13.91
-14.48
测试
708.2
-708.2
14.16
-14.16
(4)波形与增益分析:
(a)仿真与测试的波形有无明显饱和、截止失真;
没有
(b)仿真与测试波形正负半周峰值有差异的原因;
计算时晶体管电阻有忽略
(c)输出与输入的相位关系;
反相
(d)计算、仿真、测试的电压增益误差及原因;
计算时数据有近似,晶体管电阻有忽略,测试时外界还进变化,β值变化,测量误差等
(e)其他⋯⋯。
3.大信号波形失真
(1)Multisim仿真:
输入1kHz130mV(峰值)正弦信号,观察输入、输出波形(波形屏幕拷贝贴于下方)(低频大信号的仿真及测量工作在C4为100pF完成);
(3)分析对比仿真与测试的波形,判断是饱和失真还是截止失真。
饱和失真
由于这个晶体管β值可能偏小,峰值130mV时的信号没有明显失真,改用0.15mV的有效值
后失真明显
4.频率特性分析
4.1C4为100pF时电路的频率特性分析
(1)Multisim仿真频率特性,给出波特图(波特图屏幕拷贝贴于下方,标定中频增益、上限截频、下限截频,并将数值填入表3-3)
(2)利用AD2的网络分析功能实际测试频率特性,给出波特图(波特图屏幕拷贝贴于下方,标定中频增益、上限截频、下限截频,并将数值填入表3-3)
3)对比分析仿真与测试的频率特性:
表3-3100pF电路频率特性
增益(dB)
下限截频
上限截频
23.119
23.095
14.05Hz
3.188MHz
22.882
15.681Hz
1.969MHz
对比分析:
测试上限截频远小于仿真值,可能晶体管受环境变化,面包板上电路连接问
题,电气性能,采样较少带来误差
4.2C4为0.01μF时电路的频率特性分析
(1)Multisim仿真频率特性,给出波特图(波特图屏幕拷贝贴于下方,标定中频增益、上限截频、下限截频,并将数值填入表3-4)
表3-40.01μF电路频率特性
22.918
15.685Hz
34.904KHz
22.667
15.478Hz
38.478KHz
下限截频仿真值与实验值较为接近,误差较小,上限截频误差较大。
4.3C4电容不同时电路的频率特性分析与比较
思考扩展:
在本实验中,三极管2N5551C的基极与集电极之间存在电容C4,在实验中,C4在电路中起着什么作用,其电容大小是否会对电路造成影响,造成了什么影响?
表3-5电路频率特性比较
仿真(100pF)
仿真(0.01μF)
测试(100pF)
测试(0.01μF)
使用较大的电容会降低增益,降低下限截频上限截频
5.深度负反馈频率特性分析
将发射极电阻R3和R4对调位置(即:
改变交流负反馈深度,但静态工作点不变)。
中频增益:
5.1C4为100pF时深度负反馈电路的频率特性分析
(1)电路中C4为100pF时,Multisim仿真频率特性,给出波特图(波特图屏幕拷贝贴于下方,标定中频增益、上限截频、下限截频,并将数值填入表3-5)
3)对比分析仿真与测试的频率特性(含R3和R4未对调前的数据)
表3-5100pF电路加深反馈前、后的频率特性对比
计算(浅负反馈)
仿真(浅负反馈)
测试(浅负反馈)
计算(深负反馈)
9.911
仿真(深负反馈)
9.23
4.936Hz
1.838MHz
测试(深负反馈)
9.137
4.735Hz
1.074MHz
分析加深负反馈前后仿真与测试的指标差别,包括前后增益的变化、前后上下限截止频
滤的变化等。
加深负反馈后,增益减小,下限截频减小,上限截频降低
5.2C4为0.01uF时深度负反馈电路的频率特性分析
2)利用AD2的网络分析功能实际测试频率特性,给出波特图(波特图屏幕拷贝贴于下
方,标定中频增益、上限截频、下限截频,并将数值填入表
3-6)
表3-60.01uF电路加深反馈前、后的频率特性对比
9.172
19.049KHz
9.061
4.662Hz
20.358KHz
加深度负反馈后,增益下降,下限截频降低,上限截频升高
6.计算、仿真、测试共射放大电路过程中的体会。
首先电路连接要正确,要连接好,一旦中途电路出现短路或者短路,之后实验都会失败。
其次,先计算熟悉静态工作点,交流工作,增益,再仿真,最后实验更有感觉。
仿真中波特图要恰当的调节坐标分度,便于显示图像。
最后,电路和AD2一起使用,容易出错,要检查好,适当操作。
附录:
Multisim中晶体管模型参数修改表:
调用2N5551晶体管模型,修改晶体管的相关参数(见下表,除表中各项需要修改外,其他不变)
原2N5551编辑模型参数
修改后2N5551模型参数
传递饱和电流IS
2.511e-015(f)
3.92e-014
理想最大正向放大倍数BF
242.6
(通过万用表实际测量β)
正向厄尔利电压VAF
100
1e30
修改目的是忽略基区调宽效应的影响
正向放大倍数高电流转角IKF
0.3458
不考虑大电流
时β的下降
B-E漏饱和电流ISE
不
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