湖南大学电子线路实验报告.docx
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湖南大学电子线路实验报告.docx
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湖南大学电子线路实验报告
实验一、实验二
1、实验要求
(1)建立单管共发射极放大电路。
(2)分析共发射极放大电路放大性能。
(3)分析共发射极放大电路频率特性。
(4)分析共发射极放大电路静态工作点。
2、实验内容
实验内容一:
用NiMultisim软件验证习题2.14,2.15,分析实验结果。
实验内容二:
(1)建立单管共发射极放大电路实验电路,如图1-1所示。
NPN型晶体管(QNL电流放大系数为80,基极体电阻为100Ω,发射结电容为3pF,集电结电容为2pF。
用信号发生器产生频率为lkHz、幅值为5mV的正弦交流小信号作为输入信号。
示波器分别接到输入波形和输出端观察波形。
(2)打开仿真开关,双击示波器,进行适当调节后,用示波器观察输入波形和输出波形。
注意输出波形与输入波形的相位关系。
并测量输入波形和输出波形的幅值,计算放大电路的电压放大倍数。
(3)建立共发射极放大电路静态工作点测量电路。
如图1-2所示。
利用直流电压表和电流表测量集电极电压、电流以及基极电流。
判断晶体管是否工作在放大区。
(4)如果将基极电阻由580kΩ改变为400kΩ,再测量各项电压、电流,判断晶体管是否工作在放大区。
然后将图1—1中基极电阻Rb由580kΩ改变为400kΩ,再用示波器观察放大电路的输入波形和输出波形,观察输出波形发生什么样的变化,属于什么类型的失真。
3、实验电路原理图
4、实验结果及分析
2-14
电路图一:
要求集电极电压V0=(5~7)V,通过计算可知,R1的电阻值在(2.5~3.5)千欧,R2的电阻值为5.65千欧。
设置R1的电阻值为2.5千欧,R2的电阻值为5.65千欧,测出的VO为7V。
电路图二:
将器件改为PNP管,要求电压数值不变,保证集电极电压|VO|、电流IC不变,通过计算可知,R1的电阻值为5.65千欧,R2的电阻值在(2.5~3.5)千欧。
设置R1的电阻为5.65千欧,R2电阻值为3.5千欧,测出的VO为-5.054V。
2-15
电路图一:
通过计算可知,VCE为3.35V,实际VCE为3.366。
电路中存在误差。
电路图二:
由图知,Ic电流为0.022安,所以三极管是导通的。
又由Vce=-3.776<0.3V,可以推测出三极管处于饱和区。
实验内容二:
由波形图可知,电压放大倍数为49。
Vbe=0.538,Ib=0.020毫安,所以三极管导通,Vce=8.894.>0,所以三极管处于放大区。
Vbe=0.552V,Ib=0.029毫安,所以三极管导通,Vce=7.010>0,所以三极管处于放大区。
当R1=400千欧时,由于静态工作点的向上偏移,出现饱和失真。
实验三
1、实验要求
(1)分析工作点稳定的共发射极放大电路性能。
(2)分析共集电极放大电路性能。
(3)分析共基极放大电路性能。
2、实验内容
(1)建立工作点稳定的共发射极放大电路实验电路如图2-1所示。
NPN型晶体管取理想模式,电流放大系数设置为50,用信号发生器产生频率为lkHz、幅值为10mV的正弦信号,输入端电流表设置为交流模式,电路中用I键控制的开关选择电路输出端是否加负载。
用空格键控制的开关选择发射极支路是否加旁路电容。
(2)打开仿真开关,用示波器观察电路的输入波形和输出波形。
单击示波器上Expand按钮放大屏幕,测量输出波形幅值,计算电压放大倍数。
根据输入端电流表的读数计算输入电阻。
(3)利用L键拨动负载电阻处并关,将负载电阻开路,适当调整示波器A通道参数,再测量输出波形幅值,然后用下列公式计算输出电阻Ro。
其中Vo是负载电阻开路时的输出电压。
(4)连接上负载电阻,再利用空格键拨动开关,使发射极旁路电容断开,适当调整示波器A通道参数,再测量、计算电压放大倍数。
并说明旁路电容的作用。
(5)建立共集电极放大电路如图2-2所示。
NPN型晶体管取理想模式,电流放大系数设置为50,用信号发生器产生频率为lkHz、幅值为10mV的正弦信号,输入端电流表设置为交流模式。
(6)打开仿真开关,用示波器观察电路的输入波形和输出波形。
单击示波器上Expand按钮放大屏幕,测量输出波形幅值,计算电压放大倍数。
根据输入端电流表的读数计算输入电阻。
仿照步骤3求电路输出电阻。
建立共基极放大电路,如图2-3所示。
NPN型晶体管取理想模式,电流放大系数设置为50。
用信号发生器产生频率为lkHz、幅值为10mV的正弦信号,输入端电流表。
(9)打开仿真开关,用示波器观察电路的输入波形和输出波形。
单击示波器上Expand按钮放大屏幕,测量输出波形幅值,计算电压放大倍数。
根据输入端电流表的读数计算输入电阻。
(10)仿照步骤3求电路输出电阻。
3、实验电路原理图
图2-1工作点稳定的共发射极放大电路
图2-2共集电极放大电路
图2-3共基极放大电路
4、实验结果及分析
当输入信号频率过低,低于下限角频率,直接耦合电容起到分压作用,不能忽略。
当输入信号频率过高时,高于上限角频率,结电容电容起到分流作用,不能忽略。
所以,输入信号的频率设置在中频段。
设置根据输入输出信号波特图分析,中频范围在113HZ~9.6MHZ之间。
所以设置信号发生器的频率在10HZ。
当旁路电容和负载的开关都闭合的时候,放大倍数将近25.。
旁路电路闭合,负载断开时的时候,放大倍数为40。
根据公式
其中,Voc是负载连接时的输出电压,Vo是负载断开时的输出电压。
Rl是负载电阻
Ro=500*2*10k/200*4-10k=2.5k
输出电阻为2.5k。
旁路电容断开,负载闭合时的时候,放大倍数为2.5。
旁路电容的作用:
1、当不连接旁路电容时,放大倍数为25。
当连接旁路电容时,放大倍数为2.5。
旁路电容具有降低电路放大倍数的作用。
当不连接旁路电容时,电流表的读数一直在波动。
当连接旁路电容时,电流表的读数相对稳定。
旁路电容具有稳定直流静态工作点的作用。
旁路电容、负载都断开的时候,放大倍数为5.。
当负载闭合时,放大倍数为50。
输入电阻Ri=Vi/I=10/0.197=50
分析:
当负载闭合时,放大倍数为50。
根据公式
其中,Voc是负载连接时的输出电压,Vo是负载断开时的输出电压。
Rl是负载电阻
Ro=21*10k/18-10k=17k
5、实验结论
共发放大器的输入电阻为17.9K,输出电阻为2.5K。
共集放大器的输入电阻为133K,输出电阻为104。
共基放大器的输入电阻为50,输出电阻为17K。
共集放大器更接近于一个理想的电压放大器,而共集放大器更接近于一个理想的电流放大器。
实验四
1、实验要求
(1)建立场效应管放大电路。
(2)分析场效应管放大电路的性能
2、实验内容
(1)建立结型场效应管共源放大电路。
结型场效应管取理想模式。
用信号发生器产生频率为lkHz、幅值为10mV的正弦信号。
(2)打开仿真开关,用示波器观察场效应管放大电路的输入波形和输出波形。
测量输出波形的幅值,计算电压放大倍数。
(3)建立如图3-3所示的场效应管放大电路的直流通路。
打开仿真开关,利用电压表和电流表测量电路静态参数。
(栅源电压,漏源电压,漏极电流)
3、实验电路原理图
图3-2结型场效应管共源放大电路
图3-3场效应管放大电路的直流通路
4、实验结果及分析
场效应管放大电路的直流通路
共源放大电路的电压放大倍数为10。
输出波形的幅值为100mv。
根据实验数据可得,场效应管的漏源电压为15.076V,栅源电压为0.411V,漏极电流为0.05mA。
电压表和电流表测到的栅源电压,漏源电压,漏极电流。
5、实验结论
场效应管区别于晶体管主要有两点:
场效应管的输入电阻很大,晶体管的输入电阻较小;
场效应管是单极型器件,晶体管是双极型器件。
单极型器件是指只有一种载流子参与运动,双极型器件是两种载流子参与运动。
场效应管只有自由电子参与导电,而晶体管的自由电子和空穴两种载流子参与导电。
实验五
1、实验要求
(1)建立差动放大电路。
(2)分析差动放大电路性能。
2、实验内容
(1)建立单端输入、单端输出长尾式差动放大电路。
T1、T2均为NPN晶体管,采用理想模式,电流放大系数设为50。
用信号发生器产生频率为lkHz、幅值为10mY的正弦信号。
示波器通道A输入设为500mV/Div,通道B输入设为10mV/Div。
(2)打开仿真开关,用示波器观察长尾式差动放大电路的输入波形和输出波形。
测量输出波形幅值,计算差模电压放大倍数。
(3)按空格键拨动开关,使差动放大电路两个输入端同时输入同样的信号,即共模信号。
示波器通道A输入改设为10mV/Div,再用示波器观察长尾式差动放大电路的输入波形和输出波形。
测量输出波形幅值,计算共模电压放大倍数。
(4)计算共模抑制比。
3、实验电路原理图
图5-1单端输入、单端输出长尾式差动放大电路
4、实验结果及分析
输出波形幅值为1.435V。
差模电压放大倍数为100。
输出波形幅值很小,接近于0V。
差模电压放大倍数几乎为0。
5、实验结论
差分放大电路具有放大差模信号、抑制共模信号的作用。
差分放大电路对差模信号具有抑制零点漂移的作用。
一方面,电路结构的对称性,另一方面,接在发射结的Re电阻起到的负反馈作用。
实验六
1、实验要求
(1)建立负反馈放大电路。
(2)分析负反馈放大电路的性能。
2、实验内容
(1)建立电压串联负反馈放大电路。
晶体管为QNL,用信号发生器产生频率为lkHz、幅值为5mV的正弦交流小信号作为输入信号。
示波器分别接到输入端和输出端观察波形。
(2)打开仿真开关,双击示波器,进行适当调节后,观察输入波形和输出波形。
测量输入波形和输出波形的幅值,计算电路闭环电压放大倍数并与理论计算值相比较。
(3)对于电路反馈电阻Rf进行参数扫描分析,以观察反馈电阻变化对闭环增益及通频带的影响。
具体步骤是:
选择Analysis/ParameterSweep命令,弹出ParameterSweep对话框,选取扫描元件为Rf、扫描起始值为5k,扫描终止值为20k、扫描型态为Linear、步进值为5k、输出节点为3,再选择暂态分析或AC频率分析,然后单击Simulate按钮进行分析。
3、实验电路原理图
4、实验结果及分析
输入波形的幅值为4.998mV。
输出波形的幅值为437.899mV。
闭环放大倍数为70。
可见,反馈电阻越小,增益越小。
换成实际器件后:
5、实验结论
负反馈虽然使放大电路的增益下降,但是能改善放大电路的性能,稳定静态工作点,有效提高电路的通频带,能够提高电路放大倍数的稳定性、能够扩展通频带等。
如果负反馈放大电路属于深度负反馈,则放大电路闭环放大倍数等于反馈系数的倒数。
实验七
1、实验要求
(1)分析工作点稳定的共发射极放大电路性能。
(2)分析共集电极放大电路性能。
(3)分析共基极放大电路性能。
2、实验内容
(1)建立如图7-1所示的反相求和电路,集成运放采用LM741,用两交流电压源分别产生V1、V2正弦交流输入信号,其频率均为lkHz,有效值分别为100mV和200mV。
电阻R1=1kΩ,R2=2kΩ,Rf=10kΩ。
示波器用来观察电路输入波形和输出波形。
空格键控制开关将两输入之一与示波器输入相连。
(2)打开仿真开关,用空格键控制示波器输入信号的接入,适当调节示波器,分别观察电路输入波形与输出波形对应的变化关系。
测量输出波形的幅值并与理论计算值比较。
3、实验电路原理图
图7-1反相求和电路
4、实验结果及分析
根据虚短、虚断的概念,
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