四川大学模电期末设计实验报告.doc
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模拟电子实验报告
评分_____
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实验目的
进一步深入了解放大电路的工作原理
学会设计简单放大电路的基本方法和基本思想
掌握多级放大电路的原理以及应用
实验设备及器件
电阻若干、电容若干、导线若干
双踪示波器DS1022M
实验箱
万用表DF1945
信号发生器DF1641B1
阐述初始设计方案并对设计方案进行可行性论证
原始电路如下:
因共射放大电路电路能够很好的放大电压,因此选用共射放大电路,因实验要求电压放大倍数大于100,一级放大不能确保电路达到设计要求,因此采用两级放大电路,同时引入交直流负反馈,加强电路的稳定性,因设计要求输入电阻大于100,因此第一级采用单偏置电路,同时引入串联负反馈,以增大输入电阻,在输出级引入电压负反馈以减小输出电阻。
可行性论证,
第一级静态工作点:
ICQ1=[Vcc*Rb1/(Rb1+Rb2)–0.7]/Re1=5.78mA
IBQ1=ICQ1/β=72.3μA
UCEQ1=VCC–ICQ1(RC1+Re1)=5.17V
IRb2=VCC/(Rb1+Rb2)=0.31mA
第二级静态工作点:
ICQ2=[VccRb4/(Rb3+Rb4)-0.7]/Re2=1.02mA
IBQ2=ICQ2/β=12.7μA
UCEQ2=VCC–ICQ1(RC2+Re2)=5.45V
IRb3≈5.5IBQ2
第一级放大倍数:
rbe1=300+(1+β)*26mV/ICQ1=660
Av1=–β(Rc1∥Ri2)/[rb1+(1+β)Re1]≈–5
Ri2=Rb3∥Rb4∥[re2+(1+β)Re2]=15
rbe2=300+(1+β)*26mV/ICQ2=2.4
第二级放大倍数:
Av2=–β(Rc2∥Rf)/rbe2≈–187
Av=Av1*Av2=935
Auf=1+Rf/Re1=180
D=6
输入阻抗:
Rif=D{Rb1+Rb2∥[rbe1+(1+β)Re1]}=103
输出阻抗:
Rof=Rc2∥Rf/D=0.83
将电路中相关元件参数带入以上式子计算得,满足设计要求,综合考虑实际电路相关影响,经分析以上设计是具有可行性的,因元件参数的取值,均为估算,有误差的存在,在安装电路时应根据实际测试结果为依据,在原电路的基础上进行改动
绘制调整后的电路图及元器件参数,用Multisim软件对电路进行仿真,给出仿真结果;
电路图如下:
在输入32. 527mV时顶部和底部刚好同时失真,波形图如下:
静态工作点调整无误后,输出波形如下图所示:
在不失真的情况下输入输出电压如下图所示:
不合格参数的调整,以及原理
一级放大电路静态工作点的调整,按要求第一级CE间静态电压应在6V左右,缓慢调整左侧滑动变阻器,使CE间电压尽量满足要求,调整完毕后,不允许再次调整
加上正弦输入信号后,用示波器测量输出波形,屏幕上显示出一杂乱的波形,经检测为正弦发生器有故障,更换函数发生器
逐步增大输入电压,观测输出波形,当电压增加到一定幅值时输出波形首先出现底部失真,因使用的为NPN管,所以为饱和失真,应调整第二级的滑动变阻,使其缓慢变化,直至使顶部与底部同时失真,此时整个电路的静态工作点Q位于交流负载线中部,符合要求
以上调整完毕后,不再调整左右两边的滑动变阻,测量输入输出电压,看是否满足放大倍数要求,第一次经测量低于100,因放大倍数为1+Rf/Re1,增大Rf再次测量输入输出电压,直至满足实验要求,最终确定Rf为24。
用示波器两个输入端同时测量输入输出波形时,输出波形严重失真,当示波器输入端仅有输出信号时,显示波形正常,最终,示波器输入端仅接输出信号,输入信号的大小用万用表测量
阐述工作点的调整及动态参数的测试条件、原理、方法
静态工作点的调整
第一级要求输入信号为零时,CE间电压接近6V,缓慢调节左侧滑动变阻,使CE间电压在6V左右,第二级,加上输入信号,逐渐增加输入信号,使输出波形顶部和底部同时失真,如果不同时失真,调节右侧滑动变阻,当无论怎样调整变阻器,均无法满足要求时,应考虑将于滑动变阻器相连的电阻变大
动态参数的测试条件、原理、方法
测试条件:以下一切动态参数均在信号源频率为1kHZ,且输出不失真条件下测量
原理:①测量增益,分别用万用表测量输入端电压Ui和输出电压Uo(不带负载)利用公式Auf=Uo/Ui,即可得到增益Auf
②测量输入电阻,在输入端添加一个50 的电阻如下图所示,要求输入信号频率为1kHZ,调节输入信号,确保输出不失真,此时左侧万用表测量Ui,然后将结点12处的线连接到函数发生器的正接线处,此时测量的便是Us,将数据带入以下公式即可算出输入电阻Ri=Ui*Rs/(Us-Ui)
③测量输出电阻,
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