仿真实验报告册仿真实验课程名称：模拟电子技术实验仿真仿真实验项目名称：共射极单管放大器仿真类型（填■）：（基础■、综合□、设计□）院系：专业班级：姓名：学号：指导老师：完成时间：成绩：一、实验目的（1）掌握放大器静态工作点的调试方法，熟悉静态工作点对放大器性能的影响。
（2）掌握放大器电压放大倍数、输入电阻、输出电阻及最大不失真输出电压的测试方法。
（3）熟悉低频电子线路实验设备，进一步掌握常用电子仪器的使用方法。
二、实验设备及材料函数信号发生器、双踪示波器、交流毫伏表、万用表、直流稳压电源、实验电路板。
三、实验原理电阻分压式共射极单管放大器电路如图所示。
它的偏置电路采用（R W +R 1）和R 2组成的分压电路，发射极接有电阻R 4（R E ），稳定放大器的静态工作点。
在放大器的输入端加入输入微小的正弦信号U i ，经过放大在输出端即有与U i 相位相反，幅值被放大了的输出信号U o ，从而实现了电压放大。
在图电路中，当流过偏置电阻R 1和R 2的电流远大于晶体管T 的基极电流I B 时（一般5~10倍），则它的静态工作点可用下式进行估算（其中U CC 为电源电压）：CC21W 2BQ ≈U R R R R U ++ （3-2-1）C 4BEB EQ ≈I R U U I -=（3-2-2） )(43C CC CEQ R R I U U +=- （3-2-3）电压放大倍数 beL3u ||=r R R βA - （3-2-4） 输入电阻 be 21W i ||||)(r R R R R += （3-2-5）图 共射极单管放大器输出电阻 3o ≈R R （3-2-6） 1、放大器静态工作点的测量与调试 （1）静态工作点的测量测量放大器的静态工作点，应在输入信号U i = 0的情况下进行，即将放大器输入端与地端短接，然后选用量程合适的万用表，分别测量晶体管的集电极电流I C 以及各电极对地的电位U B 、U C 和U E 。
一般实验中，为了避免测量集电极电流时断开集电极，所以采用测量电压，然后计算出I C 的方法。
例如，只要测出U E ，即可用EEE C ≈R U I I =计算出I C （也可根据C C CC C R U U I -=，由U C 确定I C ），同时也能计算出U BE = U B -U E ， U CE= U C -U E 。
（2）静态工作点的调试放大器静态工作点的调试是指对三极管集电极电流I C （或U CE ）的调整与测试。
静态工作点是否合适，对放大器的性能和输出波形都有很大的影响。
如工作点偏高（如图中的Q 1点），放大器在加入交流信号以后易产生饱和失真，此时U o 的负半周将被削底。
如工作点偏低（如图中的Q 2点），则易产生截止失真，即U o 的正半周被削顶（一般截止失真不如饱和失真明显）。
这些情况都不符合不失真放大的要求。
所以在选定工作点以后还必须进行动态调试，即在放大器的输入端加入一定的U i ，检查输出电压U o 的大小和波形是否满足要求。
如不满足，则应调节静态工作点的位置。
改变电路的参数U CC 、R C 、R B （R W ，R 2）会引起静态工作点的变化。
通常采用调节偏电阻R W 的方法来改变静态工作点，如减小R W ，可提高静态工作点等。
注意：静态工作点的“偏高”或“偏低”是相对信号的幅度而言。
如果信号幅度很小，即使工作点较高或较低也不会出现失真。
所以说，波形失真是信号幅度与静态工作点设置不匹配而导致的。
如须满足较大的输入信号，静态工作点最好尽量靠近交流负载线的中点。
2、放大器动态指标测试放大器动态指标测试包括电压放大倍数、输入电阻、输出电阻、最大不失真输出电压（动态范围）和通频带等。
（1）电压放大倍数A u 的测量调整放大器到合适的静态工作点，然后加入输入电压u i ，在输出电压u o 不失真的图 静态工作点对U o 波形失真的影响情况下，用交流毫伏表测出u i 和u o 的有效值U i 和U o ，则iou U U A =（3-2-7） （2）输入电阻R i 的测量为了测量放大器的输入电阻，在被测放大器的输入端与信号源之间串入一已知电阻R S ，如图所示。
在放大器正常工作的情况下，用交流毫伏表测出U S 和U i ，则根据输入电阻的定义可得：S i S iSR i ii i ===R U U U R U U I U R -（3-2-8） 测量时应注意:① 测量R S 两端电压U R 时必须分别测出U S 和U i ，然后按U R =U S -U i 求出U R 值。
② 电阻R S 的值不宜取得过大或过小，以免产生较大的测量误差，通常R S 与R i 为同一数量级为宜，本实验可取R S =1 k Ω。
（3）输出电阻R o 的测量输出电阻R o 的测量电路如图所示，同样应取R L 的值接近R o 为宜。
在放大器正常工作条件下，测出输出端不接负载R L 的输出电压U ∞和接入负载后输出电压U L ，根据：∞+=U R R R U Lo LL （3-2-9）即可求出R o ：L Lo )1(R U U R -∞= （3-2-10）在测试中应注意的是，必须保持R L 接入前后的输入信号大小不变。
（4）最大不失真输出电压U omp-p 的测量（最大动态范围）图 输入电阻测量电路图 输出电阻测量电路为了得到最大动态范围，首先应将静态工作点调在交流负载线的中点。
为此在放大器正常工作情况下，逐步增大输入信号的幅度，并同时调节R W （改变静态工作点），用示波器观察U o，当输出波形在正、负峰附近同时开始出现削底和削顶现象（如图）时，说明静态工作点已调在交流负载线的中点。
然后再反复调整输入信号，使波形输出幅度最大，且无明显失真时，从示波器上可直接读出最大动态范围U omp-p ，或用交流毫伏表测出U o （有效值），则最大动态范围U omp-p =o 22U 。
（5）放大器频率特性的测量放大器的频率特性是指放大器的电压放大倍数A u 与输入信号频率f 之间的关系曲线。
单管阻容耦合放大电路的幅频特性曲线如图所示。
A um 为中频电压放大倍数，通常规定电压放大倍数随频率变化下降到中频放大倍数的1/2倍，即所对应的频率分别称为下限频率f L 和上限频率f H ，则通频带BW = f H -f L （3-2-11）测量放大器的幅频特性就是测量不同频率信号时的电压放大倍数A u 。
可以采用前面测A u 的方法，每改变一个信号频率，测量其相应的电压放大倍数即可。
测量时要注意取点要恰当，在低频段与高频段要多测几个点，在中频可以少测几个点。
此外，在改变频率时，要保持输入信号的幅度不变，且输出波形不能失真。
实验中通常只要求测量出通频带。
利用示波器可以进行BW 的简易测量，方法是在示波器上测量出输入中频段信号时的输出信号幅度后，在保持输入信号幅度不变的情况下，减小或增大输入信号的频率，再通过在示波器上观测输出信号幅度，找到输出信号幅度降低至中频段输出的1/2倍时的输入信号频率即为f L 或f H 。
四、仿真元件及仿真测试仪器图 波形同时出现削底和削顶现象的失真图 放大器的幅频特性曲线五、实验内容如图所示连接共射极单管放大器实验电路。
注意当检查电路无误后，调节直流电源电压至U CC选定值12V，方可接通电源。
1、静态工作点的测量与调整（验证性实验）（1）静态工作点的测量静态工作点测量条件：没有输入信号，即U i = 0。
实验时将电路信号输入端接地。
调节电位器R W，使I CQ = mA。
实验时为了避免直接测量电流，可采取测量晶体管发射极电压U E或测量晶体管集电极电压U C的方法：调节电位器R W，使U E=或U C =或者I CQ =。
调整好I CQ后，用万用表直流电压档测量U BQ、U EQ、U CQ值，记入表3-2-1。
根据测量值计算U BEQ=U BQ-U EQ和U CEQ=U CQ-U EQ，再与理论计算值比较。
电阻电容函数信号发生器示波器三极管电位器万用表表3-2-1 静态工作点测量数据记录电压单位： / V测量值理论计算值U B Q U E Q U C Q U B E Q U C E Q I C Q U B E Q′U C E Q′0. 7V7V（2）观察静态工作点对输出波形失真的影响在前面实验设定的静态工作点（R C = kΩ、I C = mA）基础上，取R L=∞。
按图连接测量仪器，用示波器观测放大器的输入、输出信号波形，交流毫伏表测量放大器的输入信号电压。
图放大器性能测试系统仿真电路①调节信号发生器，输出频率为1kHz、有效值为5mV的正弦波从A1端输入信号U i，用示波器观察并记录输出电压的输出波形，将数据记入表3-2-2。
②保持输入信号U i不变，增大电位器R W的值，使波形出现失真，定性绘出U o的波形，并测出失真情况下的I C和U CE值，记入表3-2-2。
③仍保持输入信号U i不变，减小电位器R W的值，使波形出现失真，定性绘出U o 的波形，并测出失真情况下的I C和U CE值，记入表3-2-2。
注：表3-2-2中工作状态判断：判断输出波形是否存在失真？存在的失真是截止失真还是饱和失真？晶体管工作点状态判断是否基本合适？是偏高还是偏低？表3-2-2 测量静态工作点对输出波形失真的影响数据记录R C = kΩ R L= ∞ 工作条件U o 波形工作状态判断①U i = 5 mV R W适中U EQ = V u ot失真情况：基本不失真晶体管工作点状态：基本合适U CQ =9. 284 VI C Q=m AU CEQ= V②U i = mV R W偏小U EQ =u ot失真情况：饱和失真晶体管工作点状态：偏高U CQ =I C Q=U CEQ = V③U i = mV R W偏大U EQ = V u ot失真情况：截止失真晶体管工作点状态：偏低U CQ = VI C Q=U CEQ = V饱和失真电路及各项参数如下：饱和失真波形：截止失真电路图及其各项参数：截止失真波形：2、放大器性能指标测试（验证性实验）放大器性能指标测量仪器的连接如图所示。
（1）测量电压放大倍数A u调节信号发生器，输出频率f =1kHz、有效值为5mV的正弦波（用毫伏表测量）作为输入信号U i，同时用双线示波器观察放大器输入电压U i和输出电压U o的波形，在U o 波形不失真的条件下，用示波器测量不同负载时放大器输出电压U o波形，计算放大器的电压放大倍数A u 。
测量数据记入表3-2-3，并记录其中一组输入、输出电压波形，注意用双线示波器观察U o 和U i 的相位关系。
表3-2-3 电压放大倍数A u 测量数据记录R L / k ΩU op-p / VU orms /VA u测试条件1 68 R C = k Ω I C = mA U irms = mV51 88 ∞91u i 和u o 波形输入输出波形如下：注意：由于晶体管元件参数的分散性，定量分析时所给U i，根据具体实际情况输入适当的U i值，在表3-2-3中测试条件栏记入实际输入的U i值。
