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1、 EDA设计（）实验报告 第 24 页 共 31 页实验一 单级放大电路的设计一、 实验要求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20kHz，峰值 5mV ，负载电阻1.8k，电压增益大于50。2. 调节电路静态工作点，观察电路出现饱和失真和截止失真的输出信号波 形，并测试对应的静态工作点值。3.在正常放大状态下测试： 电路静态工作点值 三极管的输入、输出特性曲线和、 rbe 、rce值 电路的输入电阻、输出电阻和电压增益 电路的频率响应曲线和fL、fH值二、 实验步骤（一） 单级放大电路原理图图1-1单级放大电路原理（二） 电路工作在失真状态 1.饱和失真 调节原理图中R1
2、至0%，用示波器测得饱和失真波形如下图2-1。图2-1饱和失真输出电压波形图直流工作点分析，得饱和失真静态工作点，如图2-2。图2-2饱和失真静态工作点值 整理得饱和失真静态工作点： IB=19.33128A IC=2.52794mA VCE=4.87410V饱和失真原因分析：因为工作点设置不合理，没有在放大区而处在饱和区 中，下边波形被削波，导致饱和失真。2. 截止失真 调节原理图中R1至50%，即5K，用示波器测得饱和失真波形如下图2-3。图2-3截止失真波形图 直流工作点分析，得截止失真静态工作点，如图2-4。图2-4 截止失真静态工作点值 整理得饱和失真静态工作点： IB=20.218
3、62pA IC=0.58496798mA VCE=10.0V截止失真原因分析：因为工作点设置不合理，没有在放大区而处在截止区中， 上边波形被削波，导致截止失真。（三） 电路工作在不失真状态1. 电路正常放大时的输出波形 调节原理图中R1至10%，用示波器测得正常放大时输出波形如下图3-1。图3-1 电路正常放大时的输出波形图 2.电路正常放大时的静态工作点 运用直流工作点分析，得正常放大时的静态工作点，如图3-2。图3-2 电路正常放大时的静态工作点 整理得电路正常放大时静态工作点： IBQ=12.78087A ICQ=1.7085mA VCEQ=3.144V 直流=133.7 3.测三极管输
4、入特性曲线和rbe的值 取三极管，重新搭接电路，如下图3-3，其中Vce取上述测出的VCEQ 的值，Vbe任取。图3-3 测三极管输入特性曲线及rbe值的电路 运用直流扫描分析，得三极管输入特性曲线如下图3-4。并移动游标使 x1，x2，测得rbe。图3-4 三极管输入特性曲线rbe=Vbe/ib=dx/dy=1.52K4. 测三极管输出特性曲线和rce、的值 取三极管，重新搭接电路，如下图3-5，其中Ib取上述测出的IBQ的值， Vce任取。图3-5测三极管输出特性曲线及rce、值的电路 运用直流扫描分析，只使用源Vce，得ib=IBQ时三极管输出特性曲线如 下图3-6。并移动游标，测得rc
5、e。图3-6 ib=IBQ时三极管输出特性曲线rce=Vce/ic=dx/dy=5.56K 5.测电压增益、输入输出电阻测量电压增益在输入输出端分别接电压表，测电压增益，电路如下图3-8。图3-8 测电压增益实验图电压增益测量值AV=Uo/Ui=52.73电压增益理论值Av=-(Rc/RL)/rbe= E=(51-50.9)/ 50.9=4.4%测量输入电阻 在输入端接入电流表、电压表，测输入电阻，电路如下图3-9。图3-9 测输入电阻实验图输入电阻实验值：Ri=Ui/Ii= 0.7142输入电阻理论值：Ri=Rb1/Rb2/rbe=0.714E=(582-581.2)/ 582=0%测量输出
6、电阻 移除负载RL，将电压源由输入端移至输出端，并在输出端接入电流表、 电 压表，测输出电阻，电路如下图3-10。图3-10 测输出电阻实验图输出电阻实验值：Ro=Uo/Io=849输出电阻理论值：Ro=Rc/rce=847E=(1.69K-1.689K)/ 1.689K=0.2%6.测电路频率特性运用交流分析，得到电路幅频、相频特性曲线，如下图3-11。在幅频曲线中，令y1，y2分别位于3dB点，测得fL、fH和通带宽度。图3-11 电路频率特性曲线整理结果得：fL=284.25Hz fH=1.49MHz 数据分析（一）误差来源 1.在计算电压增益理论值时采用公式Av=-(Rc/RL/rce
7、)/rbe 此时若使用直 流则误差较大。若要使用直流，则应用公式Av=-(Rc/RL)/rbe （二）改进措施实验二 差动放大电路的设计一、 实验要求 1.设计一个带射极恒流源的差动放大电路，要求负载5.6k时的AVD 大于50。 2.测试电路每个三极管的静态工作点值和、 rbe 、rce值。3. 给电路输入直流小信号，在信号双端输入状态下分别测试电路的AVD、 AVD1、 AVC、 AVC1值。二、 实验步骤（一） 差动放大电路原理图图1-1 差动放大电路原理图此电路AVD=52.520，满足设计要求。（二） 测试电路每个三极管的静态工作点值和、 rbe 、rce值 1.电路正常放大时的静态
8、工作点 运用直流工作点分析，得正常放大时的静态工作点，如图2-1。图2-1 电路正常放大时的静态工作点整理得电路正常放大时静态工作点： 2. 测三极管rbe的值 取三极管，重新搭接电路，其中Vce取上述测出的VCEQ 的值，Vbe任取。 运用直流扫描分析，得三极管输入特性曲线如下图2-3。并移动游标使，测rbe。 图2-3 三极管输入特性曲线rbe1=Vbe/ib=dx/dy=3.94Krbe3=Vbe/ib=dx/dy=1.54k3. 测三极管rce的值 取三极管，重新搭接电路，如下图2-4，其中Ib取上述测出的IBQ的值，Vce 任取。 运用直流扫描分析，只使用源Vce，得ib=IBQ时三
9、极管输出特性曲线如下 图2-5。并移动游标使x1，x2，测得rce1 同理可测得rce2 图2-5 ib=IBQ时三极管输出特性曲线rce1=Vce/ic=dx/dy=15.3Krce3=Vce/ic=dx/dy=5.48（三）给电路输入直流小信号，在信号双端输入状态下分别测试电路的AVD、 AVD1、 AVC、 AVC1值。 1.双端输出差模增益AVD 双端接入差模直流小信号，测出4、5管脚间电压，求得AVD。电路如图 3-1。图3-1 双端差模增益测量图实验值AVD=（Vod1-Vod2）/(Vid1-Vid2)=52.52.单端输出差模增益AVD1 测量单端输出差模输入电路4、0管脚和没
10、有小信号输入时4、3管脚间的电压， 求得AVD1。电路如下图3-2。图3-2 单端输出差模增益测量图实验值：AVD1=Vod1/(Vid1-Vid2)= 333.双端输出共模增益AVC 双端接入共模直流小信号，测出4、5管脚间电压。电路如下图3-3。图3-3 双端输出共模增益测量图实验值：AVC=0理论值：AVC=04.单端共模增益AVC1 测量单端输出共模输入电路24管脚和没有小信号输入时36脚间的电压，求得 AVC1。电路如下图3-4.图3-4 单端输出共模增益测量图实验值：AVC1=Voc1/Vic1=-409.633V/10mV=6.97910e（-3）三、数据分析实验三 负反馈放大电
11、路的设计一、 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(峰值 1mv) ， 负载电阻3.9k，电压增益大于400。 2.给电路引入电压串联负反馈： 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。二、 实验步骤（一） 引入电压串联负反馈电路的实验接线图 图1-1 引入负反馈电路的实验接线图此电路电压放大倍数为487.8400，满足设计要求。（二） 测量负反馈接入前后电路各参数1. 电压放大倍数 断开开关J1，输入、输出端分别接电压表，由电表读数求得电压放大倍数。 如图2-1.闭合开开关J1，同理得闭
12、环电压放大倍数如图2-2。图2-1 引入反馈前电压放大倍数实验图开环放大倍数：Av=487.8 图2-2 引入反馈后电压放大倍数实验图闭环放大倍数：Avf=28.92. 输入电阻 断开开关J1，输入端接入电压表和电流表，由电表读数求得输入电阻。 但是，如由于电流过小，电流表无法测出真实的电流大小，因此串联一个大 阻值的电阻测量其两端电压，可计算出算出电流。如图2-3。 闭合开开关J1，同理得引入负反馈后输入电阻。如图2-4。图2-3 引入反馈前输入电阻实验图 输入电阻Ri=11.1K图2-4 引入反馈后输入电阻实验图输入电阻Rif=45.0K3. 输出电阻 由公式Ro=(vo/vo)-1*RL ,vo不加负载时的电压，计算输出电阻 图2-5 引入反馈前输出电阻实验图图2-5 引入反馈后输出电阻实验图 4. 频率特性运用交流分析，得到电路幅频、相频特性曲线，如下图2-6。在幅频曲线中，令y1，y2分别位于3dB点，测得fL、fH和通带宽度。同理得图2-7。图2-6 测引入反馈前电路频率特性 图2-7 测引入反馈后电路频率特性 5. 出现失真时的输入信号 不断增大输入信号直到波形出现失真时引入反馈前电源电压为25mV引入反馈后电源电压为280mV6. 验证Af1/F 由图2-8，测得反馈电压VF。图2-8反馈电压测量
