东南大学模电实验五晶体管放大器的频率响应Word格式.docx
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解：
由实验二可知，β=120，
（1）
忽略沟道长度调制效应，即
不计
忽略基极电流,故
由直流分析，
（1+β）
uA
由交流分析，
β
故
=
因此，20lg
=31.73dB
（2）
//[
]
实验内容：
一、NPN管放大器仿真实验
1.放大器幅频和相频仿真：
根据图5-1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。
信号源设置：
加入如图5-2所示的信号源，双击它，在弹出如图5-3窗口中设置AC
仿真信号源。
设置ACanalysismagnitude=1V;
ACanalysisphase=0deg。
注意，此处的1V并不表示输入为1V的大信号，仅仅表示输入为1个单位信号。
因此，此时的输出电压Vout/1=Vout。
因此输出即为增益值。
图5-2交流电压源
图5-3电压源设置窗口仿真设置：
Simulate→Analysis→ACAnalysis…
弹出如图5-4所示窗口。
在Frequencyparameters中设置AC扫频的开始频率FSTART，终止频率FSTOP，扫频种类：
Decade（十倍频），NumberofPointsperdecase：
10，表示每10倍频中扫多少个频率点；
Verticalscale：
纵坐标的刻度：
Decibel（dB值）。
在OutputTab中从左侧栏选择需要观测幅频和相频特性的点，点击Add，加入到右侧栏后，点击Simulate，开始进行AC仿真。
结果查看：
在弹出的波形窗口中，如图5-5所示，使用Cursor，可以清楚地看到中频增益和上下限频率。
将仿真结果填入表格5-1中。
注1：
相位图中当出现相移超过-180度时，会自动翻转至+180度继续下降。
计算值
仿真值
实测值
放大器增益AV（dB）
-31.73
-31.65
-28.70
下限频率fL（Hz）
145.48
156.7980
154.45
上限频率fH（Hz）
5305.16
5452.0
5243.56
5159.68
注2：
所有展示波形仅为参考，以实际仿真波形为准。
图5-4AC仿真设置窗口
图5-5幅频和相频曲线
表5-1：
晶体三极管放大器频率特性
通频带BW（Hz）
5295.202
5089.11
2.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峰峰值换算出不同频率时的增益值，填入表格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<
fL；
中频区：
fL与fH之间；
高频区：
>
fH。
表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:
10.16
31.92
18.60
测试值
10.73
26.82
15.46
低频区f=50Hz:
中频区f=4kHz:
分析：
在误差允许范围内，可以认为仿真值和测试值一致。
二、NPN管放大器频响硬件实验
本实验采用PocketLab实验平台提供的直流+5V电源、信号发生器、直流电压表、波特图仪和示波器。
1．电路连接
首先根据图5-1在面包板上搭试电路，并将PocketLab的直流输出端+5V和GND与电路的电源、地节点连接；
PocketLab的输出端SIG1端口作为电路的输入信号接CC1左侧；
PocketLab示波器1通道CH1接电路输入信号端；
示波器2通道CH2接电路输出，即CC2右侧，分别测试输入输出两路信号。
注：
因为后续需要采用波特图测试仪，波特图测试仪默认将CH1作为激励；
CH2作为观测输出，因此这里CH1，CH2通道请勿接反。
2．直流测试
在进行波形测试之前，请采用实验二的直流测试方法，使用PocketLab直流电压表测试各点直流电压，以确保电路搭试正确。
3．波特图测试
在电脑中打开PocketLab的波特图界面，如图5-6所示。
扫频信号来自于SIG1通道，已接到电路输入端；
波特图默认激励通道为CH1，因此SIG1接CH1；
CH2默认为响应通道，接电路输出端。
在该界面上，需要设置扫频的起始频率，终止频率，步进和扫频信号的峰值电压。
除了扫频信号的峰值电压外，其余设置定义和Multisim中相同，除了PocketLab最高能支持的扫频值为10KHz。
而扫频信号的峰峰值要特别注意，因为这是真实加入的信号，与仿真时的虚拟信号不同，因此为了防止仿真电路进入大信号状态，该峰峰值应设置为一个足够小的信号，如0.01V，即10mV，以保证电路工作于小信号状态。
设置好后，点击Scan，扫描获得幅频和相频曲线。
请读出上下限频率和增益值，填入表格5-1。
图5-6波特图界面
4．瞬态波形测试
PocketLab与电路的连接方式保持不变。
在PocketLab中打开信号发生器和示波器界面（Scope），选择输入信号波形为正弦波，信号幅度Vpp为0.01V，DCOffset=0V。
在电脑中打开PocketLab的示波器界面，显示三极管单端放大器的输入，输出波形。
点击按钮Run，连续改变输入正弦波的频率，在示波器窗口中选择合适的时间和电压刻度，观察输出波形峰峰值和输入输出波形相对相位值的变化，体会电路对于不同频率的响应。
选取表5-2中的三个频率，根据示波器窗口中读出的输入输出波形峰峰值，获得其电压增益，填入表格5-2，比较仿真值和测试值是否一致。
三、PNP管放大器仿真实验
1．放大器幅频和相频仿真：
给PNP管2N3906加上合适的偏置电路和输入输出网络，进行电路的幅频和相频特性仿真。
采用AC仿真，将其幅频和相频特性截图如图5-7。
图5-7.PNP管放大器幅频和相频响应仿真图
2．放大器瞬态仿真：
采用瞬态仿真，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，同样设置三种不同频率的输入信号，从示波器上截图于表格5-3。
低频区<
fL与fH之间；
表5-3：
不同频率输入信号时放大器输入输出波形
中频区f=4kHz
高频区f=10kHz
四、PNP管放大器硬件实验
1．搭试电路：
首先将设计好的PNP管放大电路在面包板上搭试，与PocketLab正确连接。
2．直流测试：
使用PocketLab直流电压表测试各点直流电压，以确保电路搭试正确。
3．波特图测试：
根据NPN管放大器硬件实验步骤，在电脑中打开PocketLab的波特图界面并进行正确的设置。
点击Run，扫描获得幅频和相频曲线，截图于图5-8。
选取表5-2中的三个频率，将示波器窗口中的输入输出波形截图于图5-9。
低频区f=50Hz
中频区f=4kHz
高频区f=10kHz
图5-9PNP管放大器瞬态波形测试图
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