模电实验报告文档格式.docx
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五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析(必填)
七、讨论、心得
一、实验目的和要求
1.学习共射放大电路的设计方法与调试技术;
2.掌握放大器静态工作点的测量与调整方法,了解在不同偏置条件下静态工作点对放大器性能的影响;
3.学习放大电路的电压放大倍数、输入电阻、输出电阻及频率特性等性能指标的测试方法;
4.了解静态工作点与输出波形失真的关系,掌握最大不失真输出电压的测量方法;
5.进一步熟悉示波器、函数信号发生器的使用。
二、实验内容和原理
1.静态工作点的调整与测量
2.测量电压放大倍数
3.测量最大不失真输出电压
4.测量输入电阻
5.测量输出电阻
6.测量上限频率和下限频率
7.研究静态工作点对输出波形的影响
三、主要仪器设备
示波器、信号发生器、万用表、共射电路实验板
四、操作方法和实验步骤
1.静态工作点的测量和调试
(1)按所设计的放大器的元件连接电路,根据电路原理图仔细检查电路的完整性。
(2)开启直流稳压电源,用万用表检测15V工作电压,确认后,关闭电源。
(3)将放大器电路板的工作电源端与15V直流稳压电源接通。
然后,开启电源。
此时,放大器处于工作状态。
(4)调节偏置电位器,使放大电路的静态工作点满足设计要求=6mA。
为方便起见,测量时,一般采用测量电阻两端的压降,然后根据=/计算出。
(5)测量晶体管共射极放大电路的静态工作点,并将测量值、仿真值、理论估算值记录在下表中进行比较。
(1)从函数信号发生器输出1kHz的正弦波,加到电路板上的Us端。
(2)用示波器检查放大电路输出端是否有放大的正弦波且无失真。
(3)用示波器测量输入Ui电压,调节函数信号发生器幅度,使电路输入Ui=10mV(有效值)。
(4)负载开路,用示波器测出输出电压Uo有效值,求出开路放大倍数。
(5)负载接上1kΩ,再次测Uo,求出带载放大倍数。
3.测量最大不失真输出电压
(1)负载开路,逐渐增大输入信号幅度,直至输出刚出现失真。
(2)用示波器测出此时的输出电压有效值,即为最大不失真输出电压。
(3)负载接上1kΩ,再次测。
4.测量输入电阻
(1)从函数信号发生器输出正弦波(幅度和频率?
),加到电路板上的Us端。
(2)用示波器测出Us和Ui电压。
(3)求出输入电阻。
5.测量输出电阻
(1)从函数信号发生器输出正弦波,加到共射放大电路的输入端。
(2)断开负载,用示波器测出输出电压Vo'
。
(3)接上负载,用示波器测出输出电压Vo。
(4)计算输出电阻。
6.测量上限频率和下限频率
(1)从函数信号发生器输出1kHz的正弦波,加到放大电路输入端。
(2)用交流毫伏表(示波器)测输出电压,调节输入信号幅度,使输出Vo=1V。
(3)保持输入信号幅度不变,降低信号频率,使输出幅度下降至0.707Vo时,得到下限频率。
(4)保持输入信号幅度不变,增大信号频率,使输出幅度下降至0.707Vo时得到上限频率。
五、实验数据记录和处理
1.静态工作点的测量和调试
理论值
5.2306
4.530
9
6
仿真值
5.271
4.558
9.001
实验值
5.18
4.56
9.10
下图是PSPICE模拟图
理论值计算过程:
要使=6mA,则,
2.测量电压放大倍数
测试条件
实测值(有效值)
10
7.51
0.725
96.53
87.24
92.67
7.36
0.369
50.47
43.62
47.27
下为实测值与仿真结果
电压放大倍数,其中,
则由公式算出,当时,放大倍数=43.62,当时,放大倍数=87.24
另外,PDF中的电压放大倍数公式给错了,那是共集放大电路的放大倍数计算公式。
3.18V
4.5V
3.77V
4.35V
2.46V
3.48V
3.00V
3.30V
以下两张图是临界最大不失真时的仿真图
理论计算过程:
截止失真:
饱和失真:
当时,,当时,
而最大不失真电压应取两者最小,故为表格中的答案。
输入电阻(实测值)
100
29.3
2.113
0.822
1.48
按题中电路,输入电阻
2.81
1.43
0.965
1
0.952
仿真结果:
时:
故仿真值=(2.1090/1.0802-1)*5100=952
输出电阻
6.测量上限频率和下限频率:
实测值
186Hz
180Hz
/
163Hz
36.3MHz
800kHz
980kHz
166Hz
66.2MHz
时,
六、实验结果与分析
1.从实验数据来看,实验值、理论值和仿真值还是存在一定差异。
2.由于实验中所采用的元件并非理想元件,理论计算时一般都忽略一些小量,而模拟时却又是忽略一些实际因素的值,故三者在值上略有偏差。
3.数据误差较大的一组实验是测量上限频率和下限频率,这是因为在实验中调节的时候,很难确保静态工作点不变,且电压跳动幅度较大,很难把控。
另外,模拟的上限频率值太高,是因为模拟时没有忽略分部电容的影响。
4.测量时,万用表的内阻若不够大,会对实验产生一定的误差。
5.从实验中能分析出以下结论:
(1)三极管共射放大电路的静态工作点在工作区时,能实现将电流放大的功效,若加上了负载之后,会使得放大系数变小。
(2)共射放大电路存在最大不失真电压。
当偏小时,放大电路容易产生截止失真;
当偏大时,容易产生饱和失真。
饱和失真在图像上的体现是“削顶”,而截止失真会“缩顶”。
当接入负载后,其最大不失真电压会下降。
所以静态工作点一定要选取在最佳位置。
(3)共射放大电路存在上限频率和下限频率,其通频带为上下限频率之差。
七、讨论与心得
(1)试分析电路中的Re2、Rb1、Cb起什么作用?
Re2:
防止RL被短路,并分vi的一部分压降,可以控制放大倍数。
Rb1:
使vbe上有压降,即使滑动变阻器为0,防止vbe被短路。
Cb:
隔离直流信号,防止输入信号Vi在Rs上有分量。
(2)当静态工作电流ICQ通过测量VE或VC来间接地得到时,分析万用表内阻对测量误差的影响。
若万用表内阻不够大,则会从原电路中分一部分电流,导致Ic测量存在误差。
(3)各仪器的接地端不再连在一起,示波器上的波形将发生什么变化?
波形将会紊乱。
(4)在测试各项参数时,为什么要用示波器监视输出波形不失真?
因为一定要保证其工作区域在三极管的放大区。
(5)与负载开路相比,接上负载对放大电路的上下限频率有什么影响?
在测上限和下限频率时,如何选择输入信号的大小?
为什么使输出电压为1V?
接上负载之后对下限频率基本无影响,上限频率会大大减少。
选择输入信号应保证一开始不失真,实验中调节成使为1V。
输出电压取为1V是因为比较方便测量与读取。
(6)用示波器同时观察放大电路输入、输出波形的相位关系时,示波器上有关按钮应置什么位置?
应该设置一个波形为反向,看是否重合。
若重合就代表它们是反相的。
(7)在测量输入电阻时,为什么不能直接测Rs两端的压降?
因为RS两端没有电路的公共接地点,若用示波器或者毫伏表测量,会干扰信号,导致误差。
(8)如何判断放大器的截止和饱和失真?
当出现这些失真时应如何调整静态工作点?
截止失真是缩顶,饱和失真是削顶。
出现饱和失真时应将静态工作点向下调,截止失真应该向上调。
(9)在共射放大电路的静态工作点测量时,测得VCEQ<0.5V,说明三极管已处于饱和状态;
若VCEQ≈+VCC(电源电压),则说明三极管已处于截止状态;
若VBEQ>
2V,估计该晶体管已被击穿。
(10)共射电路实验中所用的耦合电容是(哪一种类)电容。
在共射放大电路实验我们选用的D882是NPN管对吗?
描述怎样从外观判别e、b、c三个管脚。
对,有箭头的是从b管脚到e管脚,剩下一个是c管脚
(11)仿真电路时,若将VSIN元件的属性设置为:
DC=10mV;
AC=20mV;
VOFF=30mV,VAMPL=40mV,FREQ=1KHz。
则在进行静态工作点计算时,采用的电压值是;
DC=10mV
进行交流扫描分析时,采用的电压值是;
AC=20mV
进行瞬态分析时,采用的电压值是。
Voff=30mV,Vampl=40mV
THANKS
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