共射放大電路計算、仿真、測試分析報告

1、 實驗三 共射放大電路計算、仿真、測試分析報告（請在本文件中錄入結(jié)果并進(jìn)行各類分析，實驗結(jié)束后，提交電子文檔報告）實驗?zāi)康模赫莆展采潆娐缝o態(tài)工作點的計算、仿真、測試方法；掌握電路主要參數(shù)的計算、中頻時輸入、輸出波形的相位關(guān)系、失真的類型及產(chǎn)生的原因；掌握獲得波特圖的測試、仿真方法；掌握負(fù)反饋對增益、上下限截頻的影響，了解輸入輸出間的電容對上限截頻的影響等。實驗設(shè)備及器件：筆記本電腦（預(yù)裝所需軟件環(huán)境）AD2口袋儀器電容：100pF、0.01F、10F、100F電阻：51*2、300、1k、2k、10k*2、24k面包板、晶體管、2N5551、連接線等實驗內(nèi)容：電路如圖3-1所示（搭建電路時應(yīng)注

2、意電容的極性）。 圖3-1實驗電路1. 靜態(tài)工作點（1）用萬用表的測試功能，獲取晶體管的值，并設(shè)晶體管的VBEQ=0.64V，rbb=10（源于Multisim模型中的參數(shù)）。準(zhǔn)確計算晶體管的靜態(tài)工作點（IBQ、IEQ、VCEQ，并填入表3-1）（靜態(tài)工作點的仿真及測量工作在C4為100pF完成）；主要計算公式及結(jié)果：I(cq)=I(eq)=(v(BQ)-v(BEQ)/(R3+R4)=2.37mAI(BQ)=I(CQ)/(1+beta)=12.46*10-6 A晶體管為2N5551C，用萬用表測試放大倍數(shù)（不同的晶體管放大倍數(shù)不同，計算時使用實測數(shù)據(jù)，并調(diào)用和修改Multisim中2N5551

3、模型相關(guān)參數(shù)，計算靜態(tài)工作點時，VBEQ=0.64V）。靜態(tài)工作點計算：V(CEQ)=V(CC)-I(CQ)*(R5+R3+R4)=1.798V（2）通過Multisim仿真獲取靜態(tài)工作點（依據(jù)獲取的值，修改仿真元件中晶體管模型的參數(shù)，修改方法見附錄。使用修改后的模型參數(shù)仿真IBQ、IEQ、VCEQ，并填入表3-1）；V(CEQ)=1.517v（3）搭建電路測試獲取工作點（測試發(fā)射極對地電源之差獲得IEQ，測試集電極與發(fā)射極電壓差獲取VCEQ，通過計算IBQ，并填入表3-1）；主要測試數(shù)據(jù)：表3-1靜態(tài)工作點的計算、仿真、測試結(jié)果（C4為100pF）IBQ（A）IEQ（mA）ICQ（mA）（實

4、測值）計算值13.922.372.37169仿真值12.462.122.11測試值（4）對比分析計算、仿真、測試結(jié)果之間的差異。計算值偏大，大于仿真值，測試值2. 波形及增益（1）計算電路的交流電壓增益，若輸入1kHz 50mV（峰值）正弦信號，計算正負(fù)半周的峰值并填入表3-2中（低頻電路的仿真及測量工作在C4為100pF完成）；主要計算公式和結(jié)果：增益 Av=-beta*(R5/R6)/(rbe+(1+beta)*R3=-14.32峰值：50*14.32=716.0mV（2）Multisim仿真：輸入1kHz 50mV（峰值）正弦信號，觀察輸入、輸出波形（波形屏幕拷貝貼于下方，標(biāo)出輸出正負(fù)半

5、周的峰值，將輸出的峰值填入表3-2中）；（3）實際電路測試：輸入1kHz 50mV（峰值）正弦信號，觀察輸入、輸出波形（波形屏幕拷貝貼于下方，標(biāo)出輸出正負(fù)半周的峰值，將輸出的峰值填入表3-2）。（信號源輸出小信號時，由于基礎(chǔ)噪聲的原因，其信噪比比較小，導(dǎo)致信號波形不好，可讓信號源輸出一個較大幅值的信號，通過電阻分壓得到所需50mV峰值的信號建議使用51和2k分壓）表3-2 波形數(shù)據(jù)（C4為100pF）輸入輸出正半周峰值輸出負(fù)半周峰值輸出正半周峰值與輸入峰值比輸出負(fù)半周峰值與輸入峰值比計算50716-71614.32-14.32仿真50692.3-710.213.91-14.48測試50708.

6、2-708.214.16-14.16（4）波形與增益分析：（a）仿真與測試的波形有無明顯飽和、截止失真； 沒有（b）仿真與測試波形正負(fù)半周峰值有差異的原因；計算時晶體管電阻有忽略（c）輸出與輸入的相位關(guān)系；反相（d）計算、仿真、測試的電壓增益誤差及原因；計算時數(shù)據(jù)有近似，晶體管電阻有忽略，測試時外界還進(jìn)變化，值變化，測量誤差等（e）其他。3. 大信號波形失真（1） Multisim仿真：輸入1kHz 130mV（峰值）正弦信號，觀察輸入、輸出波形（波形屏幕拷貝貼于下方）（低頻大信號的仿真及測量工作在C4為100pF完成）；（2）（3）（4）（2）實際電路測試：輸入1kHz 130mV（峰值）正

7、弦信號，觀察輸入、輸出波形（波形屏幕拷貝貼于下方）； （3） 分析對比仿真與測試的波形，判斷是飽和失真還是截止失真。飽和失真由于這個晶體管值可能偏小，峰值130mV時的信號沒有明顯失真，改用0.15mV的有效值后失真明顯4. 頻率特性分析4.1 C4為100pF時電路的頻率特性分析（1）Multisim仿真頻率特性，給出波特圖（波特圖屏幕拷貝貼于下方，標(biāo)定中頻增益、上限截頻、下限截頻，并將數(shù)值填入表3-3）（2）利用AD2的網(wǎng)絡(luò)分析功能實際測試頻率特性，給出波特圖（波特圖屏幕拷貝貼于下方，標(biāo)定中頻增益、上限截頻、下限截頻，并將數(shù)值填入表3-3）（3）對比分析仿真與測試的頻率特性：表3-3 10

8、0pF電路頻率特性增益（dB）下限截頻上限截頻計算23.119仿真23.09514.05Hz3.188MHz測試22.88215.681Hz1.969MHz對比分析：測試上限截頻遠(yuǎn)小于仿真值，可能晶體管受環(huán)境變化，面包板上電路連接問題，電氣性能，采樣較少帶來誤差4.2 C4為0.01F時電路的頻率特性分析（1）Multisim仿真頻率特性，給出波特圖（波特圖屏幕拷貝貼于下方，標(biāo)定中頻增益、上限截頻、下限截頻，并將數(shù)值填入表3-4）（2）利用AD2的網(wǎng)絡(luò)分析功能實際測試頻率特性，給出波特圖（波特圖屏幕拷貝貼于下方，標(biāo)定中頻增益、上限截頻、下限截頻，并將數(shù)值填入表3-4）（3）對比分析仿真與測試的

9、頻率特性：表3-4 0.01F電路頻率特性增益（dB）下限截頻上限截頻計算23.119仿真22.91815.685Hz34.904KHz測試22.66715.478Hz38.478KHz對比分析：下限截頻仿真值與實驗值較為接近，誤差較小，上限截頻誤差較大。4.3 C4電容不同時電路的頻率特性分析與比較思考擴(kuò)展：在本實驗中，三極管2N5551C的基極與集電極之間存在電容C4，在實驗中，C4在電路中起著什么作用，其電容大小是否會對電路造成影響，造成了什么影響？表3-5 電路頻率特性比較增益（dB）下限截頻上限截頻計算23.119仿真（100pF）23.09514.05Hz3.188MHz仿真（0.

10、01F）22.91815.685Hz34.904KHz測試（100pF）22.88215.681Hz1.969MHz測試（0.01F）22.66715.478Hz38.478KHz使用較大的電容會降低增益，降低下限截頻上限截頻5. 深度負(fù)反饋頻率特性分析將發(fā)射極電阻R3和R4對調(diào)位置（即：改變交流負(fù)反饋深度，但靜態(tài)工作點不變）。計算中頻增益：5.1 C4為100pF時深度負(fù)反饋電路的頻率特性分析（1）電路中C4為100pF時，Multisim仿真頻率特性，給出波特圖（波特圖屏幕拷貝貼于下方，標(biāo)定中頻增益、上限截頻、下限截頻，并將數(shù)值填入表3-5）（2）利用AD2的網(wǎng)絡(luò)分析功能實際測試頻率特性，

11、給出波特圖（波特圖屏幕拷貝貼于下方，標(biāo)定中頻增益、上限截頻、下限截頻，并將數(shù)值填入表3-5）（3）對比分析仿真與測試的頻率特性（含R3和R4未對調(diào)前的數(shù)據(jù)）：表3-5 100pF電路加深反饋前、后的頻率特性對比增益（dB）下限截頻上限截頻計算（淺負(fù)反饋）23.119仿真（淺負(fù)反饋）23.09514.05Hz3.188MHz測試（淺負(fù)反饋）22.88215.681Hz1.969MHz計算（深負(fù)反饋）9.911仿真（深負(fù)反饋）9.234.936Hz1.838MHz測試（深負(fù)反饋）9.1374.735Hz1.074MHz分析加深負(fù)反饋前后仿真與測試的指標(biāo)差別，包括前后增益的變化、前后上下限截止頻濾的

12、變化等。加深負(fù)反饋后，增益減小，下限截頻減小，上限截頻降低5.2 C4為0.01uF時深度負(fù)反饋電路的頻率特性分析（1）電路中C4為0.01uF時，Multisim仿真頻率特性，給出波特圖（波特圖屏幕拷貝貼于下方，標(biāo)定中頻增益、上限截頻、下限截頻，并將數(shù)值填入表3-6）（2）利用AD2的網(wǎng)絡(luò)分析功能實際測試頻率特性，給出波特圖（波特圖屏幕拷貝貼于下方，標(biāo)定中頻增益、上限截頻、下限截頻，并將數(shù)值填入表3-6）（3）對比分析仿真與測試的頻率特性（含R3和R4未對調(diào)前的數(shù)據(jù)）：表3-6 0.01uF電路加深反饋前、后的頻率特性對比增益（dB）下限截頻上限截頻計算（淺負(fù)反饋）23.119仿真（淺負(fù)反饋

13、）22.91815.685Hz34.904KHz測試（淺負(fù)反饋）22.66715.478Hz38.478KHz計算（深負(fù)反饋）9.911仿真（深負(fù)反饋）9.1724.936Hz19.049KHz測試（深負(fù)反饋）9.0614.662Hz20.358KHz分析加深負(fù)反饋前后仿真與測試的指標(biāo)差別，包括前后增益的變化、前后上下限截止頻濾的變化等。加深度負(fù)反饋后，增益下降，下限截頻降低，上限截頻升高6. 計算、仿真、測試共射放大電路過程中的體會。首先電路連接要正確，要連接好，一旦中途電路出現(xiàn)短路或者短路，之后實驗都會失敗。其次，先計算熟悉靜態(tài)工作點，交流工作，增益，再仿真，最后實驗更有感覺。仿真中波特圖要恰當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)坐標(biāo)分度，便于顯示圖像。最后，電路和AD2一起使用，容易出錯，要檢查好，適當(dāng)操作。附錄：Multisim中晶體管模型參數(shù)修改表：調(diào)用2N5551晶體管模型，修改晶體管的相關(guān)參數(shù)