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1、 模电仿真实验电气工程学院 09级5班余章 2009302540166实验一 晶体三极管共射放大电路一、 实验目的1、 学习共射放大电路的参数选取方法。2、 学习放大电路静态工作点的测量与调整，了解静态工作点对放大电路性能的影响。3、 学习放大电路的电压放大倍数和最大不失真输出电压的分析方法。4、 学习放大电路输入、输出电阻的测量方法以及频率特性的分析方法。二、 实验内容1、 确定并调整放大电驴的静态工作点。2、 确定放大电路的电压放大倍数Av和最大不失真输出电压Vomax。1） RL=开路；2) RL=3k。3、 观察饱和失真和截止失真，并测出相应的集电极静态电流。4、 测量放大电路的输入电
2、阻Ri和输出电阻Ro。5、 测量放大电路-带负荷时的上限频率fH和下限频率fL。三、 实验准备1、 阅读本实验的实验原理与说明，了解共射放大电路中各元件参数的选择及静态工作点的测量、调整方法。2、 选取图1-1所示的共射根本放大电路参数，条件和设计要求如下：1） 电源电压Vcc=12V;2） 静态工作电流ICQ=1.5mA；3） 当Rc=3k，RL=时，要求 Vomax3V峰值，Av100;4） 根据要求选取三极管，=100-200，C1=C2=10uF,Ce=100uF;3、 估计所涉及的放大电路的主要技术指标Rc=3k：1） 在不接RL和接上RL联众情况下的电压放大倍数。2） 在不接RL和
3、接上RL联众情况下的最大不失真输出电压。实验电路图四、 实验电路的仿真分析1、 原理图绘制及参数选取：三极管在BIPOLSAR库中，元件名称：Q2N2222参数设置方法：激活三极管，右键翻开Eidtpspice model文本框，修改电流放大系数f=100(默认值是255.9)，修改Vje=0.7V默认值是0.75V，修改基区电阻Rb=300默认值是10。修改完成后保存，其他的参数不要随意修改，防止仿真时出错。电容参数为C1=C2=10uF，Ce=100uF；电阻参数Rc=3k，其他阻值根据参数计算得出。2、 检查电路中各节点电压和各支路电流，按设计要求调整静态工作点1） 将计算得出的电阻值填
4、入电路，仿真分析共射放大电路的静态工作点。2） 根据ICQ=1.5mA,确定相关电阻值。3） 判断电路工作状态。3、 观察输入与输出电压波形，测量电压放大倍数。1） 在放大电路的输入端参加交流信号源VSIN交流信号频率：3.6kHz，幅值：10mv，并将其符号更改为Us。2） 当Rc=3k时，设置交流扫描分析，验证共射放大电路的电压放大倍数是否满足要求。3） 当RL开路可设RL=1Meg时，设置交流扫描分析，验证共射放大电路的电压放大倍数是否满足要求。4） 当Rc=3k时，设置瞬态分析，观察共射放大电路的输入、输出电压波形，注意比拟输出与输入电压之间的相位关系。4、 观察饱和，截止失真设Vi=
5、40mV，仿真分析共射放大电路的电压传输特性及最大不失真输出电压分别在Rc=3k和RL=两种情况下，并判断输出电压市县出现饱和失真还是先出现截止失真。5、 输入电阻测量1） 设置VSIN源的AC选项为10MV。2） 设置分析类型为AC Sweep/Noise,观察3.5kHZ处输入电压和电流的比值，并与理论结果相比拟。6、 输出电阻测量去掉输入端电源，将输入端短路，把交流电压源VACAC=10V改接在负荷RL位置。设置交流分析，观察输出电压和输出电流比值的曲线。观测频率在3.5kHZ处的输入电阻Ro并与理论值比拟。五、 实验心得体会及小结本实验中最重要的是放大电路中各个元件的参数选择，经过不断
6、尝试，最终找到了适宜的参数，并得以进展下一步实验；接下来对电路进展直流分析得到了它的静态工作点，通过对它的调整掌握了静态工作点的变化对放大电路的影响；最后测得了放大电路的放大倍数和最大不失真输出电压的分析方法，并测得放大电路输入、输出电阻以及频率特性曲线。实验二 差分放大电路一 实验目的1、 学习差分放大电路的设计方法。2、 学习差分放大电路静态工作点的测量和调整方法。3、 学习差分放大电路差模和共模性能指标的测试方法。二 实验原理与说明1、 差分放大电路的调零及静态工作点的测量当差分放大电路的电路构造对称，元件参数和特性一样时，两个三极管集电极上的直流电位一样。但在实验过程中，由于三极管特性
7、和电路参数不可能完全对称，导致差分放大电路在没有输入时双端输出却不为零。因此需要对差分放大电路进展零点调节。2、 差分放大电路电压放大倍数的测量根据直接耦合电路的特性，可以采用直流电压作为差分放大电路的输入信号，很方便的测出差分放大电路点电压传输特性曲线。由电压传输特性曲线可以求出差分放大电路的差模放大倍数和线性工作X围。差分放大电路也可以采用交流新号作为输入信号来测量差分放大电路的电压放大倍数，这时应该注意以下几个方面：（1） 对于双输入的差分放大电路，其信号源应该是差模信号输出。（2） 由于常用的测试仪器通常有一端接地，因而不能用来直接测试差分放大电路双端输出电压v0，而只能测出输出端对地
8、电压vo1和vo2，然后求出双端输出电压。（3） 用交流信号测量电压放大倍数时，信号频率应选在差分放大电路的通频带内，且输入信号幅度不能太大，否那么将导致输出波形出现失真。（4） 同时观察放大电路输入和输出信号的波形，分析他们的相位关系和输出失真情况。3、 共模抑制比的测量根据共模抑制比的定义，只要分别测出茶米放大倍数Avd和共模放大倍数Avc即可。对于共模放大倍数的测试，也有“交流和“直流两种测试方法。但由于共模输出信号远小于共模输入信号，为便与测量，长采用“交流法。采用交流信号测量共模电压放大倍数Avc1时，应该注意：（1） 由于Avc11,故在测试时所用的输入信号幅度需要比测量Avd1时
9、大得多，而且把输入信号幅度加大，还有利于提高输出信号的信噪比。（2） 为了保证测量精度，通常利用毫伏表测量输入电压和输出电压的幅值。虽然利用万用表或示波器也可以测出电压幅值，但测量误差会较大。三 实验内容将Pspice中输入并编辑电路图，设置适宜的元件和信号源参数，进展一下仿真分析：1、 将输入方式改为单端输入，并设置直流扫描分析，以V1为扫描对象，仿真分析差分放大电路的电压传输特性。2、 将输入方式改为差模输入，设置交流分析和瞬态分析，计算差模电压放大倍数和差模输入电阻，观察两个输入端电压的相位关系。3、 将输入方式改为共模输入，设置交流分析和瞬态分析，计算共模电压放大倍数和共模输入电阻，观
10、察两个输出端电压的相位关系。4、 将输入方式改为单端输入，查看差分放大电路中vo1 、vo2、 v0、vE的波形，并注意他们的相位和幅值。5、 将输入方式改为双端驶入，查看差分放大电路中vo1 、vo2、 v0、vE的波形，并注意他们的相位和幅值。四 实验结果与分析由幅频特性可知可选1khz1直流分析Vo1：Vo2：Vo：2交流分析瞬态分析五、 实验心得体会及小结 差分放大电路的仿真分析和理论计算十分符合。仿真过程也十分顺利。实验三 互补对称功放电路一、 实验目的1、 观察乙类互补对称功放电路输出波形，学习克制输出中交越失真的方法。2、 学习最大输出电压X围的方法。二、 实验类型验证型实验三、
11、 预习要求1、 复习乙类互补对称功放电路的工作原理，分析其输出波形。2、 复习甲乙类互补对称功放电路工作原理。3、 复习瞬态分析和直流分析的步骤。四、 实验内容和要求实验电路图如图3-1所示：1、 仿真设置瞬态仿真，同事观察输出波形和输入波形，观察在输入Vi过零点时，输出V0发生的现象。为了求出交越失真发生的X围，设置直流扫描分析功能，仿真后得到电压传输特性曲线，在图上标出交越失真发生的X围。2、 克制交越失真为了克制交越失真将图3-1的电路修改为图3-4所示的甲乙类互补对称功放电路。重新设置瞬态分析，仿真观察输出、输入波形，判断交越失真情况。设置直流扫描分析功能，设扫描电压源为Vi，扫描X围
12、为-2V到+2V，扫描步长为0.01。仿真观察电压传输特性曲线。重新设置直流扫描分析功能，设扫描电压为Vi，扫描X围为-10V到+10V，扫描步长为0.01.仿真观察电压传输特性曲线，标出最大输出电压X围。3、 甲乙类互补对称功放电路的输出功率设置瞬态仿真，得到如图3-5所示的波形：（1） 功率利用Po=Vom*Vom/(2*Rl)，计算、仿真，得到输出功率特性曲线。如图3-6所示：游标显示的y1值即为输出功率Po的值，可知Po=0.53W.（2） 利用Pv=2*Vcc*Vo/(3.14*Rl)，得到功率Pv的特性曲线，启动游标可知直流电源提供的功率Pv=1.774W。利用函数n=Po/Pv=
13、3.14*Vo/(4Vcc)，启动游标可知功率放大电路的效率为30%。同理，输入函数Pt=1/Rl*(Vcc*Vo/3.14-Vo*Vo/4)，可以得到每个功率管的管耗为0.611W。五、 实验结果六、 实验心得体会及小结 互补对称功放电路的仿真分析和理论计算符合。仿真过程比拟十分顺利。实验四 方波三角波发生电路一. 实验目的1. 学习用集成运算放大器构成的方波和三角波发生电路的设计方法。2. 学习方波和三角波发生电路主要性能指标的测试方法。二实验内容 1.用示波器观察并测量方波的幅值、频率及频率调节X围。 2.测量三角波的幅值及其调节X围。注意观察在调节过程中波形的变化，并分析其原因。三实验
14、准备 1.复习教材中有关方波和三角波发生电路的内容。 2.按以下要求设计一个用两级集成运放构成的方波和三角波发生电路。 1振荡频率X围：500Hz1kHz； 2方波输出电压幅度：=8V; 3三角波峰值调节X围：=24V； 4集成运放采用u741.四实验原理与说明1.方波和三角波发生电路形式的选择 由集成运放构成的方波和三角波发生器的电路形式较多，但通常他们均由滞回比拟器和积分电路组成。按积分电路的不同，又可以分为两种类型：一类是由普通RC积分电路和滞回比拟器所组成，另一种由恒流充放电的积分电路和滞回比拟器组成。简单的方波和三角波发生电路如图4-1所示。其特点是线路简单，但性能较差，尤其是三角波
15、的线性度很差，负载能力不强。该电路主要用作方波发生器，当对三角波要求不高时，也可以选用这种电路。图4-1 简单的方波和三角波发生器 图4-1所示的电路所产生的三角波线性度差的原因是由于电路中采用了简单的RC积分电路，因此电容C上的充放电是按指数规律进展的。为了改善三角波的线性度，可以用恒流源代替电阻R，使电容C充放电的电流恒定，从而使电容C上的电压线性地上升或下降。图4-2a是实现电容C恒流充放电的一种电路。图4-2 恒流源构成的三角波和方波发生器 从图4-2a可以看出，它只是一个双向恒流源代替了原电路中的积分电阻R。电路中，结型场效应管和源极电阻组成恒流源，4只二极管引导电流方向。当的极性为正时，、JFET、对电容C充电；当得极性为负时，电容C上的电压经过、JFE
