Multisim应用实例.doc
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Multisim应用实例
实验五三极管单管放大器
一、实验目的
1．学习放大电路静态工作点的调试方法。
2．掌握晶体管电压放大器动态性能指标的调测方法。
3．巩固Multisim常用虚拟仪器的使用操作技能。
二、实验原理
+
+
Cb1
+
＋
Rb1
Vi
Rs
1kΩ
Rp
100kΩ可
3kΩΩΩΩΩΩΩΩΩΩΩΩΩ
Rc
1kΩ
3kΩ
100Ω
Re1
Re2
RL
Ce
Cb2
100μF
10μF
10μF
T1
+12V
Rb2
6.8kΩ可
+Vcc
Rb
10kΩ
K
Vo
C
B
E
（a）基本原理电路图
+
1．实验电路如1图，由图可知，该电路为共射电压放大器，射极偏置决定静态工作点。
（b）Mutisim实验仿真电路图
图1单管放大器原理图
2.静态工作点估算
=
（1）
（2）
式中硅管取0.7V，锗管取0.3V。
ICIE（3）
（4）
IB的大小无需计算。
3.交流等效电路如图2所示。
+
+
C
B
Ii
Rc
RL
RS
rbe
Rb2
Rb1
Re1
ßIb
E
Vi
Vs
Vo
Ri
R’i
图2交流微变等效电路
Ib
+
–
–
–
4.电压放大倍数估算
AV=（5）
5.放大器输入电阻
（6）
6.放大器输出电阻
忽略三极管的输出电阻，则放大器的输出电阻为Ro≈Rc
三、预习要求
1.复习所学的理论知识，对实验电路进行理论分析，了解每个元件的作用。
2.若要求电路的静态工作电流为IC=1.4mA时，请估算电路的基极偏置电阻Rb1的阻值，并估算相应的管压降VCE。
3.设三极管的β=100，IC=1.4mA时，画出微变等效电路，并估算出放大器的电压放大倍数AV、输入电阻Ri和输出电阻Ro的数值。
4.预习实验内容，了解放大电路的静态工作点及动态性能指标的测试方法。
5.用图解分析法求作直流负载线，交流负载线和静态工作点。
6.当调节偏置电阻Rp，使放大器输出波形出现饱和或截止失真时，晶体管的管压降VCE怎样变化？
7.要将输出波形不失真且幅值最大，最佳的静态工作点是否应选在直流负载线的中点上？
8.若实际测试中，将函数信号发生器、交流毫伏表、示波器中任一仪器接地端不再连在一起，将会出现什么问题？
四、实验内容
*1.用晶体管特性图示仪测绘三极管的输出特性曲线，并计算出三极管的电流放大倍数β=________。
2.按原理图设计自己的仿真电路。
3.静态工作点的调测
（1）令Vi＝0（即放大器的输入端与地短接），接好+12V电源。
（2）调节电位器Rp，用电压表的直流电压档测发射极对地电位VE约为1.5V为止，根据式ICIE，计算IC。
（3）测得集电极对地电位VC的值，计算管子静态压降VCE（=VC-VE）。
（4）测取基极对地电位VB，计算VBE。
（5）测取基极上偏置电阻Rb1=Rp+Rb的值（注意脱开Rb电阻的下端）。
（6）把上述数据记录于表1中。
根据这些数据，可以判断三极管工作于放大状态。
表1
实际测量值
测量计算值
VE （V）
VC （V）
VB （V）
Rb1 （kΩ）
VCE （V）
VBE （V）
IC （mA）
4.调测电压放大倍数AV
音频（20Hz～20kHz）电子线路常以1000Hz的正弦波为调测信号（中频信号）。
在此调测操作中，要用到示波器、信号发生器、交流毫伏表及稳压电源。
一定要注意各仪器与被测线路的共地连接。
其作用是让各信号有一个共同的参考电位，各信号有其自己的回路以及防止50Hz电磁场的严重干扰。
测试原理如图3所示。
图3电压放大倍数AV计算仿真图
（1）调节函数信号发生器输出一个频率为1000Hz、有效值为40mV的正弦波，并送到放大器的输入端作为信号。
（2）调节双踪示波器，观察放大器输出的稳定波形。
注意观察有无失真情况，如有失真，应减少信号输入幅度。
在输出不失真条件下，用毫伏表测取输入电压（）和输出电压（）的有效值，填入表2。
（3）去掉RL负载电阻（即RL=∞），保持幅度不变。
再测输出电压有效值Voc，填入表2。
（4）给出Multisim仿真电路图。
在上述两种情况下分别计算出AV，并与理论估算值进行比较。
表2
Vi
（mV）
有负载的情况，RL=______
负载断开的情况，RL=∞
Vo（V）
AV
理论估算
AV
实际测量
Voc（V）
AV
理论估算
AV
实际测量
5.测试放大器输入电阻Ri和输出电阻Ro
在放大器输入端加接一个Rs=1kΩ电阻，函数信号发生器输出的一个频率1000Hz、有效值为40mV的正弦波，送到Rs前端作为信号。
测得该电阻前后两个电压有效值Vs和Vi，便可计算出放大器的输入电阻Ri。
其测试原理如图4所示。
（7）
_
+
+
+
_
RL
Ro
Rs
1k
Ri
K
V’oc
Vs
Vi
Vo
图4Ri及Ro的测试原理图
被测试电路
+
–
–
+
Ii
_
同理，保持不变，测得输出电压有效值Voc（RL=∞时）及Vo（RL=3kΩ时）的值，可由下式算得放大器输出电阻Ro。
（8）
将所测数据填入表3，并分析测试结果。
表3
Vs
（mV）
测输入电阻Ri
测输出电阻Ro
实际测量
测量计算
理论估算
实际测量
测量
计算
理论估算
Vi（mV）
Rs（kΩ）
Ri（kΩ）
Ri（kΩ）
Vo（V）
（接RL时）
Voc（V）（RL=∞）
RL（kΩ）
Ro（kΩ）
Ro（kΩ）
6.观察静态工作点调试不当引起的波形失真
置RL=∞、Vi=0，调节Rp使VE»1.5V（IC»1.4mA），测出VCE的值，再逐步适当加大输入信号Vi幅度，使输出Vo足够大仅不失真。
然后保持输入信号不变，分别增大或减少Rp，观察静态工作点调试不当所引起的波形失真，记录vo饱和失真和截止失真的波形。
并测出失真情况下的IC和VCE的值，记入表4。
测试方法同实验内容3。
（注意测IC和VCE的值时，都要使Vi=0。
）
表4（RL=∞）
静态工作点
失真类型
工作状态
vo波形
IC（mA）
VCE（V）
*7.调测最大不失真输出电压Vopp
在调节电位器改变静态工作点的同时，仔细调节输入信号的幅度，用示波器观察输出波形，当输出波形的波峰波谷均刚好不失真的情况时，静态工作点调在交流负载线的中点，用交流毫伏表分别测取此时的输出电压和输入电压值，即为该放大器的最大不失真输出电压有效值Vom和最大不失真输入电压有效值Vim，则输出电压最大动态范围Vopp=2Vom，也可以在示波器上直接读出Vopp。
把测试结果记入表5并加以比较。
注意，RL（3kΩ）接入电路与不接入电路的两种情况都需要测试。
表5
IC（mA）
Vim（mV）
Vom（V）
Vopp（V）
RL=3kΩ
RL=∞
五、实验总结
1．讨论RL及静态工作点对放大器电压放大倍数、输入电阻、输出电阻的影响。
2．讨论静态工作点变化对放大器输出波形的影响。
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