实验一、三极管放大电路仿真实验
(一)实验目的
1.熟悉EWB的仿真实验法,熟悉EWB中双踪示波器和信号发生器的设置和使用方法。学习电压表的使用方法。
2.熟悉放大电路的基本测量方法,了解信号大小和静态工作点合适与否对放大电路性能的影响。
(二)实验内容与方法
1.进入Windows环境并建立用户文件夹 2.创建实验电路 (1)启动EWB
(2)按图B1-1连接电路
(3)给元器件标识、赋值(或选择模型)。(建议电位器Rp的变化量“Incement”设置为1%,三极管采用默认设置,其β=100)。
图B1-1三极管放大电路仿真实验 (4)仔细检查,确保电路无误、可靠。
(5)保存(注意路径和文件名,并及时保存)。 3.测量静态工作点
(1)设置电压表。在电压表的默认设置中,“Mode”为“DC”(即测量直流),“Resistance”为“1MΩ”,正好符合本电路中直流电压UBQ、UCQ、UEQ的测量要求,因此不必要对电压表进行设置。
(2)单击主窗口右上角的“O/I”按钮运行电路,观测电压表UB、UC、UE的读数,记入表B1.1中。与理论值进行比较,分析静态工作点是否合适。
表B1.1 测量共发射极放大电路的静态工作点 电压表UB 内阻/MΩ 1 0.1 测量值 UBQ/V UCQ/V UEQ/V 测试计算值 UBEQ/V UCEQ/V ICQ/mA (3)将电压表UB的“Resistance”设置改为“0.1MΩ”,然后重启动电路,观测电压表UB、UC、UE的读数,记入表B2.1中。分析UB、UC、UE读数变化的原因。 4.观察放大电路的基本性能
(1)打开信号发生器面板,设置输出为1KHz、幅值50mV的正弦波。打开示波器面板,进行设置,参考值为:“Time base”设置“0.2ms/div”、“ Y/T”显示方式;“Channel A”设置“20mV/div”、“AC”输入方式;“Channel B”设置“1V/div”、 “AC”输入方式;“ Trigger”设置“Auto”触发方式。然后展开示波器面板。双击“Channel B”的输入线,将其设置为红色。
(2)运行电路。观察输入、输出电压的波形(黑色为输入Ui的波形,红色则为输出Uo的波形)。比较输入和输出的电压的大小及相位,判断电路是否正常工作。若电路正常工作且信号不失真则可进行以下测量。 5.测量放大电路的基本性能 (1)测量电压
①为了测量交流输入电压和交流输出电压的有效值,应对电压表UB、Uo进行如下设置: “Mode”为“AC”“Resistance”为“1MΩ”。
②输入1kHz、幅值50mV的正弦波,运行电路,在输出不失真的条件下分别读取电路空载和RL=1kΩ时电压表UB、Uo的值,记入表B1.2中计算电压放大倍数、输入电阻和输出电阻。在计算输入电阻时应注意:信号发生器所设置的信号值Usm为幅值,应先从Usm求出有效值Us,然后与电压表所测出的Ui和Uo的有效值一起代入计算公式,求出输入电阻值。 表B1.2 测量共发射极放大电路的电压放大倍数、输入电阻、输出电阻 测试条件 ? Usm RL 50mV ∞ 1kΩ 测试数据 Ui/mV Uo/mV 电压放大倍数 计算计算公式 值 输入电阻 计算公式 计算值 输出电阻 计算计算公式 值
1kHz (2)观测最大不失真输出电压
增大信号发生器的信号幅度,使输出波形失真。再逐步减小使输出波形刚刚不失真,此时的输出即为最大不失真输出,电压表Uo的读数即为最大不失真输出电压的有效值。分别测量并记录空载和RL=1kΩ时的最大不失真输出电压值。 6.观察静态工作点对电路工作的影响
(1)按动控制键“A”,调小电位器RP,观察并定性记录饱和失真时的输出波形,并根据电压表UC的读数计算当时的ICQ值。
(2)调大电位器RP,观察并定性记录截止失真时的输出波形,并根据电压表UC的读数计算当时的ICQ值。 (三)实验分析与思考
1.整理测量记录,根据测量数据计算静态工作点、电压放大倍数、输入电阻和输出电阻,并与理论计算值进行比较(β=100),分析结果是否合理。 2.分析总结输出波形失真的主要原因与措施。
3.分析总结负载对电压放大倍数和最大不失真输出信号大小的影响。 4.分析总结测量仪表输入阻抗对电路工作和测量结果的影响。
实验二 场效应管放大电路仿真实验
(一)实验目的
1.进一步熟悉EWB的仿真实验发和放大电路的调整、测量方法。 2.加深理解共源极放大电路的性能特点。 (二)实验内容与方法 1.创建实验电路
启动EWB。创建并保存图B2.1所示电路。
图B2.1场效应管放大电路仿真实验
2.观察与调整
(1)打开信号发生器面板,设置输出为10kHz、幅值100mV的正弦波。打开示波器面板,进行设置,参考值为:“Time base”设置“0.02ms/div”、“Y/T”显示方式;“Channel A”设置“50mV/div”,“Channel B”设置“100mV/div”;“Trigger”设置“Auto”触发方式。并展开示波器面板。双击“Channel B”的输入线,将其设置为红色。 (2)运行电路。观察输入、输出电压的波形。(黑色为输入Ui的波形,红色则为输出Uo的波形)。比较输入和输出的电压的大小及相位,判断电路是否正常工作。若电路正常工作且信号不失真则可进行以下测量 3..测量静态工作点 (1)设置电压表。由于电压表的默认设置是:“Mode”为“DC”(即测量直流),“Resistance”为“1MΩ”。而场效应管的栅源电阻很大,由图B2.3电路可知,电压表UG所测处的电阻为几兆欧,因此,采用默认内阻值进行测量时,电压表内阻将使被测处的电阻变得很小,严重影响所测电路的工作情况,所测数据已不能反映真实情况。为减小测量误差,测量仪表的内阻必须远大于被测电压表US和UD则采用默认设置。
(2)将信号发生器的输出端断开,运行电路,将电压表UG、US、UD的读数记入表B2.3中。
(3)将电压表UG的“Resistance” 设置为“10MΩ”,重启电路,观测电压表分析UG、US、UD读数,记入表B2.1中。分析UG、US、UD读数变化的原因。 表B2.1测量共源极放大电路的静态工作点 电压表UG 内阻/MΩ 1000 10 测试值 UCQ/V USQ/V UDQ/V UGSQ/V 测试计算值 UDSQ/V IDQ/mA
4.测量放大电路的基本特性
(1)测量电压放大倍数、输入电阻和输出电阻 ①设置电压表UG:“Mode”为“AC”,“Resistance”为“1000MΩ”。设置电压表UO:“Mode”为“AC”。
②输入10KHZ、幅度为100mV的正弦波,运行电路。在结点A、B断开和连接两种情况下分别读取电压表UG、UO值(有效值)记入表B2.2中计算电压放大倍数、输入电阻、输出电阻 表B2.2 测量共源放大电路的电压放大倍数、输入电阻、输出电阻 测试条件 ? Usm RL 100mV ∞ 测试数据 Ui/mV Uo/mV 电压放大倍数 计算计算公式 值 输入电阻kΩ 计算公式 计算值 输出电阻kΩ 计算计算公式 值
10kHz 20 kΩ (2)观察最大不失真输出电压幅度
增大信号发生器的信号幅度,使输出波形失真,再逐渐减小输入使输出波形刚刚不失真,此时的输出为最大不失真输出。利用示波器的读数指针,分别测量并记录电路空载和有载(RL=20 kΩ)两种情况下最大不失真输出电压幅度。
(三)实验分析与思考
1.整理测量记录,根据测量数据计算静态工作点、电压放大倍数、输入电阻和输出电阻。 2.分析总结输出波形失真的主要原因与措施。
3.分析总结负载对电压放大倍数和最大不失真输出信号大小的影响。 4.分析总结测量仪表输入阻抗对电路工作和测量结果的影响。
实验三、互补对称功率放大电路仿真实验
(一)实验目的
1.进一步熟悉EWB的仿真实验法,掌握EWB中双踪示波器、信号发生器、电压表和电流表的设置及使用方法。
2.学习互补对称功率放大电路输出功率和效率的测量方法。 3.观察交越失真现象,理解克服交越失真的方法。
4.加深理解乙类和甲乙类互补对称功率放大电路的工作原理。 (二)实验内容与方法 1.创建实验电路
启动EWB,创建并保存图B3.1所示电路。
图B3.1互补对称功率放大电路仿真实验
2.观察乙类互补对称功率放大电路 (1)设置信号发生器:选择正弦波,“Frequency”为“1kHz”,“Amplitude”为“3V”。设置示波器,参考值为:“Time base”设置“0.2ms/div”、“Y/T”显示方式;Channel A和B设置“DC”输入方式,“Y轴刻度”设置“2V/div”;“Trigger”设置“Auto”触发方式。并展开示波器面板。
(2)将结点B1 、B2与结点A相连,使图B3.1接成乙类互补对称功率放大电路。
(3)观察交越失真现象:运行电路,观察比较输入电压和输出电压的波形。这时,输出电压存在交越失真,定性记录该失真波形。改变信号发生器的信号幅度,观察信号大小对波形失真程度的影响。
3.观测甲乙类互补对称功率放大电路
(1)将实验电路改接成甲乙类互补对称功率放大电路:将结点B1、B2与结点A 断开,B1