EDA设计实验报告.docx
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1、EDA设计实验报告院系:自动化学院专业:电气工程及其自动化学号:姓名: 实验一单级放大电路的设计与仿真一 实验内容1.设计一个分压偏置的单管电压放大电路,要求信号源频率5kHz(幅度1mV),负载电阻5.1k,电压增益大于50。2.调节电路静态工作点(调节电位计),观察电路出现饱和失真和截止失真的输出信号波形,并测试对应的静态工作点值。3.加入信号源频率5kHz(幅度1mV),调节电路使输出不失真,测试此时的静态工作点值。测电路的输入电阻,输出电阻和电压增益。4.测电路的频率响应曲线和fL和fH的值。二电路原理图二 电路出现饱和失真、截止失真和不失真时输出电压的波形图,以及三种状态下的三极管的
2、静态工作点值1. 饱和失真饱和失真波形静态工作点饱和失真时的静态工作点:Ib=126.58950uA,Ic=3.00544mA,Ube=668.62961mV,Uce=Ube-Ubc=86.93861mV。2. 截止失真截止失真波形静态工作点截止失真时的静态工作点:Ib=222.38664nA,Ic=24.50127uA,Ube=506.24326mV,Uce=Ube-Ubc=11.9041V。3不失真、不失真波形静态工作点不失真时的静态工作点:Ib=18.10142uA,Ic=2.41085mA,Ube=653.87495mV,Uce=Ube-Ubc=2.57V。三 电路基本参数测定1. 求
3、电压增益求电压增益电路原理图电压增益测量值AV=uoui=98.5152. 求输入电阻输入电阻测量值Ri=uiii=999.564uV/695.328nA=1437.5413. 求输出电阻输入电阻测量值Ro=uoio=999.972uV/607.592nA=1645.7954. 幅频特性和相频特性交流小信号分析得到幅频特性和相频特性曲线从特性图上可以看出AV的最大值,即ymax=100.44为。由通频带定义,将标尺置于幅频特性曲线两侧AV=22Avmax=71.02处,即得到上下限频率。由此可得,下限频率fL=1.0116kHz,上限频率fH=13.8608MHz。四 三极管输入,输出特性测定
4、1. 输入特性测输入特性电路原理图输入特性曲线由上图的数据可以测得rbe=dxdy=1.6750m/918.8444n=1822.9422. 输出特性测输出特性电路原理图输出特性曲线由上图的数据可以测得rce=dxdy=8.6207m/1.7536u=4.916k五 实验结果分析1. 计算理论值由静态工作点可以计算得到=icib=2.41085mA /18.10142uA=133.2则AV=(R4/R2/rce)/rbe=92.527;Ri=R1/(R5+R7)/rbe=1420.214;Ro=R4/rce=1612.684。2. 误差分析通过比较试验值和理论值,可以分别计算出他们的相对误差:
5、EAV=(98.515-92.527)/92.527*100%=6.47%ERi=(1437.541-1420.214)/ 1420.214*100%=1.22%ERo=(1645.795-1612.684)/ 1612.684*100%=2.1%分析最后的计算结果可以得到,电压增益的误差过大了,超过了5%,而输入电阻和输出电阻的测算都是比较准确的,都没有超过4%。这里的rce 并没有远远大于RL,故在计算的过程中不能够忽略。电压增益误差造成的原因可能是我对共射极放大电路的理解还不透彻,设计的电路参数有缺陷的关系,也有可能负载上得到的不是所有的电压,抑或是在测算三极管具体参数的时候不够准确。因
6、为考虑了rce,因此输入电阻和输出电阻的测算都非常准确,足见这里无法忽略rce。实验二负反馈放大电路的设计与仿真一 实验内容1. 设计一个阻容耦合两级电压放大电路,要求信号源频率10kHz(幅度1mv) ,负载电阻1k,电压增益大于100。2. 给电路引入电压串联负反馈,并分别测试负反馈接入前后电路放大倍数、输入、输出电阻和频率特性。改变输入信号幅度,观察负反馈对电路非线性失真的影响。二 电路原理图电压串联负反馈电路图三 开环和闭环时电路的基本参数测定1. 电压增益开环时Av=205.864mA/999.956uA=205.873闭环时Av=3.397mV/999.959uA=3.397验证A
7、F1/FUf=993.745uV,Ui=999.959uA,Uo=3.397mV1/F=Uo/Uf=3.418,Av=3.397mV/999.959uA=3.397可以近似得到AF1/F。2. 输入电阻开环时Ri=999.956uV/189.922nA=5265闭环时Ri=999.952uV/156.918nA=63723. 输出电阻开环时Ro=999.959uV/606.301nA=1649闭环时Ro=999.959uV/108.892uA=9.1834. 幅频特性和相频特性开环时 据此可得:fL=622.5861Hz,fH=478.1326kHz。闭环时据此可得:fL=92.8316Hz,
8、fH=7.4816MHz。5. 最大不失真开环时当输入信号Ui=3.2mV时,输出信号开始出现失真,当输入信号大于Ui大于10mV时,输出信号失真非常明显。闭环时当输入信号Ui大于10mV,输出信号还没有失真,当Ui=120mV,输出信号开始失真。四 实验结果分析本实验我们在阻容耦合两级电压放大电路的基础上引入了电压串联负反馈,通过比较开环和闭环时的电压增益,输入电阻,输出电阻,频率特性。通过比较实验数据我们可以发现,负反馈使放大器的电压增益降低,从而使放大器增益的稳定性提高,这一点可以体现在负反馈对放大器非线性失真的大幅度改善。同时,负反馈可以展宽放大器的通频带,串联负反馈可以是输入电阻增大
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