EDA實(shí)驗(yàn)一 單級(jí)放大電路的設(shè)計(jì)與仿真

南京理工大學(xué)EDA設(shè)計(jì)（Ⅰ）實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)一單級(jí)放大電路的設(shè)計(jì)與仿真一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.設(shè)計(jì)一個(gè)分壓偏置的單管電壓放大電路，要求信號(hào)源頻率5kHz(峰值10mV)，負(fù)載電阻5.1kΩ，電壓增益大于50。2.調(diào)節(jié)電路靜態(tài)工作點(diǎn)(調(diào)節(jié)電位計(jì))，觀察電路出現(xiàn)飽和失真和截止失真的輸出信號(hào)波形，并測(cè)試對(duì)應(yīng)的靜態(tài)工作點(diǎn)值。3.調(diào)節(jié)電路靜態(tài)工作點(diǎn)(調(diào)節(jié)電位計(jì))，使電路輸出信號(hào)不失真，并且幅度盡可能大。在此狀態(tài)下測(cè)試：1電路靜態(tài)工作點(diǎn)值；2三極管的輸入、輸出特性曲線和、rbe、rce值；3電路的輸入電阻、輸出電阻和電壓增益；4電路的頻率響應(yīng)曲線和fL、fH值。二、實(shí)驗(yàn)要求1.給出單級(jí)放大電路原理圖。2.給出電路飽和失真、截止失真和不失真且信號(hào)幅度盡可能大時(shí)的輸出信號(hào)波形圖，并給出三種狀態(tài)下電路靜態(tài)工作點(diǎn)值。3.給出測(cè)試三極管輸入、輸出特性曲線和、rbe、rce值的實(shí)驗(yàn)圖，并給出測(cè)試結(jié)果。4.給出正常放大時(shí)測(cè)量輸入電阻、輸出電阻和電壓增益的實(shí)驗(yàn)圖，給出測(cè)試結(jié)果并和理論計(jì)算值進(jìn)行比較。5.給出電路的幅頻和相頻特性曲線，并給出電路的fL、fH值。6.分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果。三、實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)原理圖：飽和失真時(shí)波形：此時(shí)靜態(tài)工作點(diǎn)為：所以，I（BQ）=12.79521uAI(CQ)=1180.37uAU(BEQ)=0.63248VU(CEQ)=0.16031V截止失真時(shí)波形：此時(shí)靜態(tài)工作點(diǎn)為：所以，I(BQ)=3.44976uAI(CQ)=726.9057uAU(BEQ)=0.61862VU(CEQ)=3.95548V不失真時(shí)波形：此時(shí)靜態(tài)工作點(diǎn)為：所以，I(BQ)=3.83905uAI(CQ)=805.274uAU(BEQ)=0.62145VU(CEQ)=3.34709V測(cè)試三極管輸入特性曲線實(shí)驗(yàn)圖：拉桿數(shù)據(jù)：由以上數(shù)據(jù)可得r(be)=dx/dy=6.7KΩ測(cè)試三極管輸出特性曲線的實(shí)驗(yàn)圖：三極管輸出特性曲線：測(cè)β的數(shù)據(jù)：β=Ic/Ib=805.274/3.83905=209.759E=(220-209.759)/220=4.6%測(cè)r（ce）的數(shù)據(jù)：由公式得，r(ce)=45.045/346.8468*10^6=129.87KΩ不失真時(shí)測(cè)輸入電阻：萬(wàn)用表顯示值：所以，Ri（測(cè)）=6.27kΩRi（理）=110//100//6.7=5.94KΩ相對(duì)誤差E=（6.27-5.94）*100%/6.27=5.26%不失真時(shí)測(cè)輸出電阻：萬(wàn)用表顯示值：所以，Ro（測(cè)）=4.81kΩRo（理）=R3=4.99kΩ相對(duì)誤差E=(4.99-4.81)/4.99=3.6%最大不失真時(shí)測(cè)電壓增益：萬(wàn)用表顯示值：所以，Av（測(cè)）=-84.5相對(duì)誤差E=1.9%Av（理）=-β（R1//RL）/r(be)=-82.90幅頻和相頻特性曲線：拉桿數(shù)據(jù)：所以，f（L）=100.5107Hzf（H）=14.3575MHz實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析本次實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵在于各元件參數(shù)的選取，所以在實(shí)驗(yàn)參數(shù)選取之前根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求進(jìn)行理論計(jì)算，算出所需數(shù)值的大概范圍，這樣就能較快的得到較為準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，順利實(shí)驗(yàn)完成實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)采用帶射極偏置電的共射極放大電路，在兩個(gè)射極電阻之間為滑動(dòng)變阻器，這樣設(shè)計(jì)的目的是便于調(diào)節(jié)電路使之出現(xiàn)飽和失真和截止失真。對(duì)電路的頻響特性分析可知，放大電路的耦合電容式引起低頻響應(yīng)的主要原因，下限截止頻率主要由低頻時(shí)間常數(shù)中較小的一個(gè)決定，三極管的結(jié)電容和分布電容是引起高頻響應(yīng)的主要原因，上限截止頻率主要由高頻時(shí)間常數(shù)中較大的一個(gè)決定。實(shí)驗(yàn)二差動(dòng)放大電路的設(shè)計(jì)與仿真一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.熟悉Multisim軟件的使用，包括電路圖編輯、虛擬儀器儀表的使用和掌握常用電路分析方法。2.能夠運(yùn)用Multisim軟件對(duì)模擬電路進(jìn)行設(shè)計(jì)和性能分析，掌握EDA設(shè)計(jì)的基本方法和步驟。3.熟練掌握有關(guān)差動(dòng)放大電路有關(guān)知識(shí)，并應(yīng)用相關(guān)知識(shí)來(lái)分析電路，深刻體會(huì)使用差動(dòng)放大電路的作用，做到理論實(shí)際相結(jié)合，加深對(duì)知識(shí)的理解。二、實(shí)驗(yàn)要求1．設(shè)計(jì)一個(gè)帶射極恒流源（由三極管構(gòu)成）的差動(dòng)放大電路，要求空載時(shí)AVD大于20。2.測(cè)試電路每個(gè)三極管的靜態(tài)工作點(diǎn)值和β、Rbe、Rce值。3.給電路輸入直流小信號(hào)，在信號(hào)雙端輸入狀態(tài)下分別測(cè)試電路的AVD、AVD1、AVC、AVC1的值三、實(shí)驗(yàn)步驟1．實(shí)驗(yàn)所用的電路電路圖如下圖１所示：3.圖１2.三極管的靜態(tài)工作點(diǎn)值和β、Rbe、Rce①．計(jì)算靜態(tài)工作點(diǎn)由上圖可知三極管Q1和三極管Q2所用的三極管型號(hào)一樣且互相對(duì)稱(chēng)，經(jīng)過(guò)分析可知這兩個(gè)三極管的靜態(tài)工作點(diǎn)的值應(yīng)該全部一樣。使用軟件分析電路的靜態(tài)工作點(diǎn)值結(jié)果如下圖二所示圖2經(jīng)過(guò)計(jì)算可知β1=β2=215.8,β3=219,Vce1=Vce2=6.87V,Vce3=7.77V，Vbe1=Vbe2=0.612V,Vbe3=0.63V。運(yùn)行后電路結(jié)果如下圖3所示：圖3計(jì)算后發(fā)現(xiàn)AVD=655/20=32.75符合空載時(shí)AVD>20要求。②.計(jì)算各個(gè)三極管的Rbe值：計(jì)算三極管Q1的Rbe的值所用的電路如下圖4所示：圖4使用軟件分析可得出該三極管的輸入特性曲線從而求出Rbe具體求法在試驗(yàn)一中已經(jīng)敘述過(guò)這里只給出計(jì)算所必需的實(shí)驗(yàn)截圖和計(jì)算結(jié)果圖5圖6經(jīng)過(guò)計(jì)算可知Rbe1=|Vce===8