东南大学信息学院-模电实验三.docx
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1、东南大学信息学院 - 模电实验三-作者 : _-日期 : _实验三晶体放大器分析与设计实验目的:1、熟悉仿真软件Multisim 的使用,掌握基于Multisim 的瞬态仿真方法;2、熟悉 POCKET LAB 硬件实验平台,掌握基本功能的使用方法;3、通过软件仿真和硬件实验验证,掌握晶体三极管放大器的分析和设计方法;4、通过软件仿真和硬件实验验证,掌握场效应管放大器的分析和设计方法。实验预习:在图3-1 所示电路中,双极型晶体管2N3904 的120,VBE( on) =0.7V 。根据实验二中的直流工作点,计算该单级放大器的电压增益 AV ,填入表 3-1( CC1 , CC2 和 CE1
2、 均可视为短路电容)图 3-1. 晶体三极管静态工作点分析电路解:根据实验二的直流工作点分析:I CQ0.41mA;忽略 r ,和 rce 的作用,在小信号等效电路中,满足bbRiR1/ R2/ rbbrb e (1) RE1 9.4k,,设 Ri,(1 )RE1 31.81k为 R2 两端向三极管看进去的等效电阻,Rir ,b eAiioRC1R1 / R20.17iiR8 RC1R1 / R2Ri ,AVAiR818.09Ri实验内容:一、晶体三极管放大器仿真实验1、根据图 3-1 所示电路,在Multisim 中搭建晶体三极管2N3904 单级放大电路。加入峰峰值 =50mV ,频率 =
3、10kHz 的正弦波。仿真设置 :Simulate-Run 。结果查看 :采用 Agilent 示波器 XSC1 ,查看输入、输出两路波形。双击该器件,出现示波器界面。调整 2 个通道的显示方式,将它们的波形显示出来,并采用测量工具,测试输入、输出波形的峰峰值,计算得到电压增益AV,填入表格3-1。解:输入波形峰峰值:50mV输出波形峰峰值:886.33mVVo886.33mV因此可得: AV17.73Vi50mV计算值表 3-1: 晶体三极管放大器增益仿真值实测值放大器增益AV-18.09-17.73-17.222、变输入信号幅度峰峰值,取Vinpp=100mV, Vinpp=200mV,
4、Vinpp=300mV,重新进行瞬态仿真和频谱分析,截取各输入条件下的输入输出波形图和频谱分析图,填入表表 3-2:不同输入情况下的输入输出波形图3-2。瞬态波形图频谱分析Vinpp=50mV瞬态波形图频谱分析Vinpp=100mV瞬态波形图频谱分析Vinpp=200mV瞬态波形图频谱分析Vinpp=300mV思考题:请说明不同输入情况下的输出波形有何差异,并尝试解释其原因。答: 1、差异:在输入正弦波频率不变的情况下,输出波形峰峰值随输入波形峰峰值的增大而增大,但是增幅逐渐减小。峰峰值50mV-300mV逐渐增大,放大器的电压增益AV呈现先增大后减小的趋势,甚至当输入波形的峰峰值增大到一定程
5、度时,输出波形出现失真。2、原因:放大器的电压传输特性是非线性的,只在小信号变化的范围内近似为线性,当输入信号幅度逐渐增大时,电压达到非线性区域,就会出现信号的失真。3、取输入信号为 Vinpp=100mV ,在信号源上串联一个电阻表征信号源内阻,如图3-2 所示。取该电阻为50、1k和 10k 重新进行仿真,截取不同电阻情况下的输入输出波形图,并估算源电压增益AVS ,填入表 3-3。图 3-2. 信号源内阻表 3-3:不同信号源内阻的输入输出波形图电压增益 AV -17.59电压增益 AV -17.64电压增益 AV -17.73源电压增益 AVS -17.50源电压增益 AVS -15.
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