EDA设计放大电路和周期性阶梯波设计.docx

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EDA设计放大电路和周期性阶梯波设计

实验一单级电压放大电路

一、实验目的

1.熟练掌握放大电路静态工作点的的测试和调节方法；

2.观察静态工作点的选择对输出波形及电压增益的影响；

3.掌握放大电路的动态参数的测试方法；

4.了解放大电路的幅频和相频特性曲线以及上下限截止频率的求解。

二、实验内容

1•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lmV）,负载电阻5.1KQ,电压增益大于50.

2.调节电路静态工作点（调节电位计），观察电路出现饱和失真和截止失真的输出信号波形，并测试对应的静态丄作点值。

3.加入信号源5KHz（幅度lmV）,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。

4.测电路的频率响应曲线和fL和fH值。

三、实验步骤

1•设计一个分压偏置的单管电压放大电路，要求信号源频率oKHz（幅度lmV）,负载电阻5.1KQ,电压增益大于50.

电路原理图

图l・i車级放大电路原理图

2.电路饱和失真、截止失真和不失真波形及其静点值

（1）饱和失真

当电位器调至0%,交流信号为20mV,5KHz,输出信号如下:

其工作静点为:

DCOperatingPoint

1

1

KqiDcJ）

2.65397m

2

MqlObD

21.27784u

V

I（qlDe]）

-2.67525m

4

@qql[vbe]

659.H031m

5

@qqi[vbc]

・957,08599m

Ic=2.65mAIb=21.28uAVce=l.62v

失真原因：

Vce值过小，而lb、Ic值过大，静点设置过高，引起饱和失真。

（2）截止失真

其工作静点为:

DCOperatingPoint

1

KqlDcJ）

20.26696u

2

IfqlDb]）

190.03143n

V

I律闽）

-20.45699u

4

@qql[vbe]

500.82945m

5

@qql[vbc]

-11.41983

Ic=20.27uAIb=190.03nAVce=ll.92v

失真原因：

Vce过大，接近于Vcc而lb较小，静点设置过低，引起截止失真。

（3）不失真

其输出信号为:

工作静点为:

DCOperatingPoint

J

1

1.79110m

2

I（qlDb]）

11.78807□

3

・1.80289m

V

@qql[vbe]

639.84825m

5

@qql[vbc]

7,35629

Icq二1.79mAIbq二11.79uAVceq=5.OOv3•测量电路输入电阻、输出电阻和电压增益

（1）输入电阻:

测量电路为

-31/2入电甩测僅电固…

vcc

~r-

vccR6

V1

•••C2••••

7?

f=n/Zr=l.OO/0.00049=2.04RQ

（2）输出电阻:

测量电路为

Ro=Vo/Io=2/0.000967=2.07AQ

（3）电压增益:

测量电路为

1图1.4电压增益测呈电路图

1%

Av=-VolVi=-82.36/1.00=—8236

（4）三极管B、Rce、Rbe测量

设计电路如图1.5

Q1

•v/1

-=-659;85mV

2忖Z222A

•图1「5•输入特雁曲线电路.

使V2=Vceq=5v,改变基极电圧观察基极电流的输出变化，利用DCSWEEP分析，可得到基极电流随基极电压的变化曲线，即三极管输入特性曲线，如图1・6

图1.6输入特性曲线电路

DCTransferCharacteristic

20.0a

25mr—

畑

如叫

wlVoltage（V）

DCTronsferCharacteristic

@qql[it>]

xl

637.2913m

yi

10.9381p

x2

644.7124m

y2

13.7338p

dx

7・4212m

dy

2・7957p

1/dx

134.7500

1/dV

357・6940k

min.x

500・0000m

maxx

1.0000

min.7

185.5164c

maxy

17・5400m

offsetx

0.0000

offsety

0.0000

Rt）e=dx/dy=2.650

设计电路如图1・7

•]q

图1・

「输出特性曲线电路

使Il=Ibq,改变集电极电压观察集电极电流的输岀变化，利用DCSWEEP分析，可得到集电极电流随集电极电压的变化曲线，即三极管输出特性曲线，如图1.8

2.5m

20m

1.5m

1.0m

-500.0h

图1.8输出特性曲线电路

DCTransferCharacteristic

w2\'ohage（V）

4・6704

7505m

5・3183

1・8317m

£47・8343m

196011

1/dx

1・5436

1/dy

J.2・3159k

minx

0.0000

maxx

8.0000

miny

一943・7412n

maxy

2・1678m

offsetx

0.0000

offsety

0.0000

Rce=dx/dy=7.98也

以及图1・9

0CWdXHJk

Ul-lr-5»r

foillie）

HjlUel

KI

♦・Mia

•.rasa

A

S.RC«

p

0・旅8

久ED

・1“.纭”&

-S6.・：

24a

ex

・5.WU

-9・X3

・5.WU

・

•、・•KW

7・

•■・J

；/4*

・；仇心皿

-Dfr.dSi*^

■:

M.zxs

-1M.M4TB

：

/dy

・>3^.5W

4X

032

S0C3

O.iCW

x

9W3O

e.oco?

».COJ&

e.xM

biav

•y•・

•■・■•予■a^Ci

•ya•・7t«a

-*i

；.WCa

3.W；

m

fl.WJO

0.-3：

OJ

O.COB

citfMZy

032

0.QC3

0•沉3

B=Mc^Mb=（2.353—0.669）寺（0.015-0.005）=168.4

综上所述，得到三极管动态参数如下:

Rbe=2・65g

/?

ce=7.98M

”=16&4

v误差分析

理论值:

Ri=R\HR2//Rhe=25//10〃2.65=L93RQ

Ro=Rc//Rce=2.4//7.98=1.85m

如=-0x（/?

c//航〃&e）/R舱=-168・4x（2.4//5・l〃7・98）/2・65

=-86.10

测量值:

/?

/=2.04m

Ro=2.07AQ

^v=-82.36

绝对误差:

Eri=（2.04一1.93）/1.93=5.7%

Ero=（2.07-1.85）/1.85=11.9%

弘二（86・10—82・36）/86」0二4・3%

4•电路的幅频、相频特性曲线

Selected图i.订|j题，性曲戋

-_一_-.…~・■・■・II"”・i・・■■■■■■・■・・■■■"■^-—t--TI-

Circuill

ACAnalysis

ACAnalysis

回

V（3）

xl

858.1813

yi

59.4830

x2

25.033€M

y2

53・4948

dx

25・0328M

dy

-988・2175m

l/dx

3号.9476n

1/dy

・l・0119

minx

1.0000

maxx

10.0000G

miny

180.0571m

maxy

83・5004

offsetx

0.0000

offsetv

0.0000

Hequrocy（Hz）

上限频率为:

无=858.19Hz

下限频率为：

fii=25・03MHz

4、实验小结

本实验通过设计•一个分压偏置式单管放大电路，利用Multisim仿真，观察电路饱和失真和截止失真输出波形，测量相应的静态工作点以及电路在最大不知真输出状态下的输入电阻、输出电阻、电压增益和频响特性曲线。

通过这一些列的设计仿真实验，使我进一步了解了三极管放大电路的工作原理和特性。

同时也熟悉了仿真软件Multisim的工作环境和直流工作点分析、直流扫描分析、交流分析等分析方法，他们在动态参数和频响特性的求解方面给我带来极大的便利。

这一切都为接下来的实验打下良好的基础。

在实验前期，因为对最大不失真的静态工作点的选择不恰当，导致饱和失真和截止失真也有误，通过多次的数据调整，得到相对满意的结果。

但是，在物理量的误差分析上，绝对误差普遍偏大，特别是输岀电阻，经过思考，可能是因为在通过公式

Ra>=dx/dy

计算时，取点有误，应该更靠近静点时的ICQ。

实验二两级电压放大电路

一、实验目的

1.掌握阻容耦合两级放大电路在静态、动态的工作状态。

2.掌握两级放大电路电压增益、输入电阻、输出电阻的测量方法。

3.掌握负反馈的引入方法。

4.了解负反馈对电压增益、输入电阻、输出电阻和频率特性的影响。

2、实验要求

1.设计一个阻容耦合两级电压放大电路，要求信号源频率10kHz（幅度lmv）,负载电阻lkQ,电压增益大于100。

2.给电路引入电压串联负反馈，并分别测试负反馈接入前后电路放大倍数、输入、输出电阻和频率特性。

改变输入信号幅度，观察负反馈对电路非线性失真的影响。

3、实验步骤

1.阻容耦合两级放大电路

（1）电路原理图

设计测量电路如下:

电压增益

Vi

J-

M

J3

加二183.31/1.00二183.31

（4）输入电阻

设计测量电路如下:

输入电阻

RiMIi二6・54kQ

（5）输出电阻

设讣测量电路如下:

■Mm如XWM2

XMM1□

输出电阻

（6）相频和幅频特性

V（il>

xl

561.1481

yi

131.6157

x2

736・<4761k

y2

130.3400

dx

735,9X50Jr

dy

-1.275®

l/dx

1.3569|1

l/dy

-7S3.914Sm

minx

1.0000

maxx

10.0000G

miny

51・98今9m

maxy

184.2888

offsetx

0・0000

offsety

0.0000

山上图得：

下限频率

八561.15Hz

上限频率

fn=136A^KHz

通频带

Bw=血一"=735・92畑

（7）改变输入信号幅度，观察失真情况

i输入信号幅度为