西工大模电实验报告(完全版)

1晶体管单极放大器一、实验目的（1）掌握用Multisim11.0仿真软件分析单极放大器主要性能指标的办法。（2）掌握晶体管放大器静态工作点的测试和调整方法，观察静态工作点对放大器输出波形的影响。（3）测量放大器的放大倍数、输出电阻和输入电阻。二、实验原理及电路实验电路如下图所示，采用基极固定分压式偏置电路。电路在接通直流电源Vcc而未加入输入信号（）时，三极管三个极电压和电流称为静态工作点，即（1）（2）（3）（4）21、静态工作点的选择和测量放大器的基本任务是不失真地放大小信号。为此应设置合适的静态工作点。为了获得最大不失真的输出电压，静态工作点应选在输出特性曲线上交流福在线的中点（Q点）。若工作点选得太高则易引起饱和失真；而选的太低，又易引起截止失真。静态工作点的测量是指在接通电源电压后放大器输入端不加信号时，测量晶体管集电极电流、管压降和。静态工作点调整现象动作归纳现象出现截止失真出现饱和失真两种失真都出现无失真动作减小增大减小输入信号加大输入信号2、电压放大倍数的测量电压放大倍数是指放大器输出电压与输入电压之比（5）3、输入电阻和输出电阻的测量（1）输入电阻。放大电路的输入电阻可用电流电压法测量求得。在输入回路中串接一外接电阻R=1kΩ,用示波器分别测出电阻两端的电压和,则可求得放大电路的输入电阻为=（6）(2)输出电阻。放大电路的输出电阻可通过测量放大电路输出端开路时的输出电压，带上负载后的输出电压，经计算求得。=（）×（7）三、实验内容（一）仿真部分1、静态工作点的调整和测量（1）按图连接电路3（2）输入端加1kHz、幅度为20mV(峰-峰值)的正弦波，调节电位器，使示波器显示的输出波形达到最大不失真。（3）撤掉信号发生器，用万用表测量三极管三个极分别对地的电压，、、，计算和数据记录与表一。2、电压放大倍数的测量（1）输入信号为1kHz、幅度为20mV(峰-峰值)的正弦信号，输出端开路时(RL=∞)，用示波器分别测出，的大小，由式（5）算出电压放大倍数。记录于表二。（2）放大电路输出端接入2kΩ的负载电阻，保持输入电压不变，测出此时的输出电压，并计算此时的电压放大倍数，分析负载对放大电路电压放大倍数的影响。记录于表二。4（3）用示波器双踪观察、的波形，比较它们之间的相位关系。3、输入电阻和输出电阻的测量（1）用示波器分别测出电阻两端的电压和，利用式（6）算出放大电路的输入电阻的大小。记录于表二。（2）根据测得的负载开路时的输出电压和接上2kΩ负载时的输出电压，利用式（7）算出放大电路的输出电阻，记录于表二。（二）实验室操作部分静态工作点的调整和测量（1）按照实验电路在面包板上连接好电路，检查无误后接通12V直流电源。（2）在放大电路输入端加入1kHz、幅度为20mV(峰-峰值)的正弦信号，在放大电路的输出端接示波器，调节电位器，使示波器所显示的输出波形不失真，然后关掉信号发生器的电源，用万用表，测量三极管三个极分别对地的电压、、，计算和数据记录与表三。四、实验结果1、仿真部分表一静态工作点（仿真）电压单位V，电流单位mA实际测量值3.8895.5953.2302.3653.230表二放大电路动态指标测试、计算结果（仿真）电压单位mV,电阻单位电压单位Ω实际测量值参数负载开路8.432mV1.227V145.52729.66Ω1138.26Ω8.504mV781.96391.955、的波形2、实验室操作部分表三静态工作点电压单位V，电流单位mA实际测量值2.8576.5212.2324.2832.232多级负反馈放大器的研究一.实验目的（1）掌握用仿软件研究多级负反馈放大电路。（2）学习集成运算放大器的应用，掌握多级集成运放电路的工作特点。（3）研究负反馈对放大器性能的影响，掌握负反馈放大器性能指标的测试方法。1）测试开环和闭环的电压放大倍数、输入电阻、输出电阻、反馈网络的电压反馈系数和通频带。2）比较电压放大倍数、输入电阻、输出电阻、反馈网络的电压反馈系数和通频带。63）观察负反馈对非线性失真的改善。二．实验原理1.实验基本原理及电路（1）基本概念。在电子电路中，将输出量（输出电压或输出电流）的一部分或全部通过一定的电路形式作用到输出回路，用来影响其输出量（放大电路的输入电压或输入电流）的措施成为反馈。若反馈的结果使净输入量减小，则称之为负反馈；反之，称之为正反馈。若反馈存在于直流通路，则称为直流反馈；若反馈存在于交流通路，则称为交流反馈。交流负反馈有四种组态：电压串联负反馈，电压并联负反馈，电流串联负反馈，电流并联负反馈。若反馈量取自输出电压，则称之为电压反馈；以电流形式相叠加，称为并联反馈。在分析反馈放大电路市，“有无反馈”决定于输出回路和输入回路是否存在反馈支路。“直流反馈或交流反馈”决定于反馈支路存在于直流通路还是交流通路：“正负反馈”的判断可采用瞬时极性法，反馈的结果使净输入量减小的为负反馈，使净输入量增大的为正反馈；“电压反馈或电流反馈”的判断可以看反馈支路与输出支路是否有直接接点，如果反馈支路与输出支路有直接接点则为电压反馈，否则为电流反馈；“串联反馈或并联反馈”的判断可以看反馈支路与输入支路是否有直接接点，如果反馈支路与输入支路有直接接点则为并联反馈，否则为串联反馈。引入交流反馈后，可以改善放大电路多方面的性能：提高放大倍数的稳定性、改变输入电阻和输出电阻、展宽通频带、减小非线性失真等。7实验电路如图所示。该放大电路由两级运放构成的而反相比例器组成，在末级的输出端引入了反馈网络Cf、Rf2和Rf1，构成了交流电压串联负反馈电路。（2）放大器的基本参数：1）开环参数。将反馈支路的A点与P点断开，与B点相连，便可得到开环时的放大电路。由此可测出开环时放大电路的电压放大倍数Av、输入电阻Ri，输出电阻Ro、反馈网络的电压反馈系数Fv和通频带BW，即1'(1)oVeiiiNooLofVoHLVAVVRRVVVRRVVFVBWff式中：为N点对地的交流电压；Vo’为负载开路时的输出电压；为B点8对地的交流电压；和分别为放大器的上、下限频率，其定义为放大器的放大倍数下降为中频放大倍数的1/2倍时的频率值，即11111()0.70721()0.7072VHVVVLVVAjfAAAjfAA2）闭环参数。通过开环时放大电路的电压放大倍数VA，输入电阻iR，输出电阻oR，反馈网络的电压反馈系数VF和上、下限频率Hf、Lf，可以计算求得多级反馈放大电路的闭环电压放大倍数VfA、输入电阻ifR、输出电压ofR和通频带fBW的理论值，即''V'V1(1)A1(1)()1VVfVVifiVVooofViHfHVufHfLfLLfVVAAAFRRAFRVRAFVffAFBWffffAF（其中：=）其中：测量放大电路的闭环特性时，应将反馈电路的A点与B点断开、与P点相连，以构成反馈网络。此时需要适当增大输入信号电压iV，使输出电压oV（接入负载LR时的测量值）达到开环时的测量值，然后分别测出iV、NV、fV、fBW及'oV的大小，并由此得到负反馈放大电路闭环特性的实际测量值为91'(1)oVeiiiNooLofVoHLVAVVRRVVVRRVVFVBWff上述所得结果应与开环测试时由上式所计算的理论值近似相等，否则应该找出原因后重新测量。在进行上述测试时，应保证各点信号波形与输入信号为同频率且不失真的正弦波，否则应找出原因，排除故障后再进行测量。三．实验内容计算机仿真部分（1）根据电路画出实验仿真电路图如图所示。（2）调节J1，使开关A端与B端相连。测试电路的开环基本特性。1）将信号发生器输出调味1kHz、20mV（峰峰值）正弦波，然后接入放大器的输入端。得到网络的波特图如下图所示。102）保持输入信号不变，用示波器观察输入和输出波形。3）接入负载LR，用示波器分别测出iV，NV，fV，oV，记入表中。4）将负载LR开路，保持输入电压iV的大小不变，用示波器测出输出电压'oV，记入表中5）从波特图上读出放大器的上限频率Hf与下限频率Lf记入表中。6）由上述测试结果，算出放大电路开环时的,,VioARR和VF的值，并由上式计算出放大器闭环时,VfifAR和ofR的理论值，记入表中。（3）调节J1，使开关A端与P端相连，测试电路的闭环基本特性。1）将信号发生器输出调味1kHz、20mV（峰峰值）正弦波，然后接入放大器的输入端，得到网络的波特度如图所示。2）接入负载LR，逐渐增大输入信号iV达到开环时的测量值，然后用示波器分别测出iV，使输出电压oV达到开环时的测量值，然后用示波器分写测出iV、NV和fV的值，记入表中。3）将负载LR开路，保持输入电压iV大小不变，用示波器分别测出'oV的值，记入表中。114）闭环时放大器的频率特性测试同开环时的测试，即重复开环测试（5）步。5）由上述结果并根据上式计算出闭环时的VfA、ifR、ofR和VF的实际值，记入表中。6）由波特图测出上、下限频率，计算通频带BW。负反馈放大电路仿真测试数据四、实验结论（1）开环的通频带较窄，且上限频率较低；而闭环的通频带较宽，且上限频率高。（2）开环时BW=HLff≈=41.246kHz（3）闭环时BW=HLff=141.605kHz-3.323kHz=138.232kHz（4）开环的电压放大倍数比闭环的大，输出电阻也比闭环的大，而输入电阻却是闭环的比开环的大，BW则是闭环比开环大。iVmVNVmVfVmV'oVVoVV''VVfAAVVfAA/iifRR/oofRRVF开环测试9.995021.0921.9921.643199.30164.3810k998.360.0133理论计算51.5931.86k273.47闭环测试32.98920.95620.9571.7241.63452.2649.5327.42k258.871.28%12功率放大器一、实验目的（1）熟悉集成功率放大器的工作原理，掌握测试集成功率放大器性能指标的方法，体会功率放大器的作用。（2）提高电路级联的联调能力，学会分析和调试复杂的电路。二、实验原理1、集成功率放大器介绍LM386电压增益内置为20，但在1脚和8脚之间增加一只外接电阻和电容，便可将增益调节至任意值，直至200，其静态功耗低，工作电压范围宽，外围元件少，电压增益可调以及失真度低，广泛应用于各种民用音频功放中。2、功率放大器的基本参数①直流电源供给功率。直流电源供给功率，是指在功率放大器中直流电源实际输出的功率。②最大不失真输出功率。最大不失真输出功率，是指在加大输入信号，直至输出电压波形临界失真为止时的输出功率。(为有效值)③电路的最大效率η13η=④功率放大器的增益⑤功率放大器的带宽。三、实验内容鉴于仿真软件Multisim元件库中无原件LM386，故此用另一原件TDA2030代替。（1）根据图正确连接电路，确定电路连接无误后，接通电源。（2）在输入端加1KHz，峰峰值为200mV的正弦波信号，调节滑动变阻器，逐渐增大输入电压的幅值，直至用示波器观察到的Vo波形为临界失真（即输出信号最大）为止，用万用表测出Vi和Vo，读出此时稳压电源所指的电源电压和电流I，算出Av,,和η，并将结果记录于表一中。（3）用波特图绘制仪绘出网络的波特图，有波特图读出功率放大器的,记录于表一中。四、实验结果（1）表一功率放大器仿真测试数据记录(mV)(V)(dB)(V)I(mA)(W)(W)η(Hz)67.0712.07329.8147.8540.110.5244.7616310/18.666（2）输入及输出信号波形14（3）网络的波特图集成运算放大器的基本应用一、实验目的（1）了解并掌握由集成运算放大器组成的比例、加法、减法和积分等基本运算电路的功能。15（2）掌握集成运算放大器的基本应用，为综合应用奠定基础。（3）进一步熟悉仿真软件的应用。二、实验原理集成运算放大器是一种具有高电压放大倍数的直接耦合多级放大器件。当外部接入有不同的线性或非线性元