东南大学-信息学院-2018-电子线路-模电实验五六报告
18页1、东南大学模拟电子电路实验实 验 报 告学号 姓名 2018年 5 月 19 日实验名称 频率响应与失真&电流源与多级放大器 成 绩【背景知识小考察】考察知识点:放大器的增益、输入输出电阻和带宽计算在图3-5-2所示电路中,计算该单级放大器的中频电压增益Av= ,Ri=,Ro= 15k 。复习放大器上下限频率概念和计算方法。图3-5-2电路中,电容CC2和CE1足够大,可视为短路电容。具有高通特性的电容CC1和输入电阻Ri决定了电路的fL=1/(2RiCC1);低通特性的电容C1和输出电阻决定了电路的fH=1/(2ROC1)。根据图中的标注值,将计算得到的fL、fH和通频带BW,填入表3-5-1。图3-5-2. 晶体三极管放大器频响电路注:为了计算方便,决定该电路高低频的电容CC1和C1远大于晶体管的自身电容。因此计算过程中,晶体管电容忽略不计。计算过程:已知实验二中参数:=120,=0.7V。1:忽略沟道长度调制效应,不计。直流通路中,有:在交流通路中,将发射极上的电阻RE1等效到三极管基极。因此有:所以,2:考察知识点:多级放大器图3-6-8. 单级放大器在图3-6-8所示电路中,双
2、极型晶体管2N3904的120,VBE(on)=0.7V。根据3.2中的直流工作点,计算该单级放大器的电压增益Av,填入表3-6-5(CC1,CC2和CE1均可视为短路电容)如果将这样的两级放大器直接级联,如图3-6-9所示,是否可以实现Av总=AvAv=Av2的两级放大器呢?请仔细思考后写下你的想法。图3-6-9. 两级直接级联放大器【一起做仿真】一、NPN管放大器频率特性仿真1. 放大器幅频和相频仿真:根据图3-5-2所示电路,在Multisim中搭建晶体三极管2N3904单级放大电路,进行电路的幅频和相频特性仿真,并根据仿真结果将相关数据记录于表格3-5-1。表3-5-1:晶体三极管放大器频率特性计算值仿真值实测值放大器增益AV(dB)-38.5931.675231.39下限频率fL(Hz)145.48151.1160222.82上限频率fH(Hz)5305.165688.65667.93通频带BW(Hz)5159.685537.4845445.112. 放大器瞬态仿真:采用实验三中的瞬态仿真方法,分别输入三个不同频率的相同幅度正弦波信号,观察瞬态波形输出,并从示波器上显示的波形
3、峰峰值换算出不同频率时的增益值,填入表格3-5-2。并注意输入输出波形中相位之间的关系。将增益和相位关系与AC仿真结果相对比,理解放大器的频率响应。三种频率的具体要求是:低频区fH。表3-5-2:不同频率输入信号时放大器增益值电压增益Av低频区f=50Hz中频区f=4kHz高频区f=10kHz仿真值9.955531.553818.5976测试值9.18131.918.722分析:在误差允许范围内,可以认为仿真值和测试值一致。二、放大器的输入电阻仿真根据放大器输入电阻的定义,放大器输入电阻是其输入端电压与输入电流的比值,在图3-5-2电路图中可用v(1)/I(CC1)的AC交流小信号中频仿真结果表征。仿真设置:双击V1信号源,设定AC analysis magnitude=1,Simulate Analyses AC analysis,设置起始频率=1KHz,终止频率=1GHz,扫描种类为Sweep type=Decade和垂直显示的Scale=Linear,在output中点击Add expression按钮,在变量选择栏和函数选择栏正确设置输入电阻表达式为V(1)/I(CC1)。结果
4、查看:观察V(1)/I(CC1)表达式的幅频响应度,读出其中频输入电阻,填入表格3-5-3,并与计算值相比较。注:中频值可在增益曲线中的中频区任选一频率,读取其V(1)/I(CC1)值。表3-5-3:晶体三极管放大器输入电阻计算值仿真值输入电阻Ri10.94 k10.8048k将仿真起始频率改为1Hz,读取1Hz时的输入电阻仿真值,解释该值与中频电阻差异的原因?此时,电阻值为13.9690k;原因:低频时,三极管在输入回路中的等效阻抗随频率减小而增大。三、放大器输出电阻的仿真 根据放大器输出电阻的定义,将图3-5-2中输入电压源短路,并在输出端加入V2信号源,如图3-5-9所示。输出电阻等于放大器输出端电压与输出电流的比值,即V(2)/I(CC2)。该比值可用AC交流小信号仿真在中频时的仿真结果表征。仿真设置:双击V2信号源,设定AC analysis magnitude=1,Simulate Analyses AC analysis,设置起始频率=1Hz,终止频率=1GHz,扫描种类为Sweep type=Decade和垂直显示的Scale,在output中点击Add express
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