电子电路实验开放实验
实验一 单级低频放大器仿真实验
1. 实验目的
（1）熟悉Multisim软件的使用方法。
（2）掌握Multisim的直流工作点分析及交流频率分析的方法。
（3）掌握在Multisim中利用虚拟仪表进行直流工作点的调整与测试方法。
（4）掌握在Multisim中利用虚拟仪表进行电压放大倍数、输出电阻、输入电阻和频率特性 的仿真测试方法。
（5）了解共发电路特性。 2. 虚拟实验仪器及器材 （1）示波器 （2）直流电压源 （3）函数信号发生器 （4）万用表 （5）波特图示仪 3. 仿真系统图
图1-1 单级低频放大器仿真系统图
4. 实验内容及步骤 （1）绘制仿真系统图
启动Multisim，按图1-1在电路工作区内绘制单级低频放大器仿真系统图，设置好各元器件的相关参数；检查电路结构、元器件模型及相关参数是否有误；检查无误后进行电路仿真。 （2）静态工作点的调整与测试
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① 如图1-2选择显示电路节点；从虚拟仪器库中调出万用表按图连接，用来测量三极管发射极对地电压；打开万用表面板，设置好相关参数。
② 打开仿真开关，启动仿真。 ③ 调节滑动变阻器Rp，使万用表的读数为2.2V左右。然后关闭仿真开关。
④ 用分析方法调测静态工作点 选择直流工作点分析方法对电路进行直流分析；并从分析图表中找出与节点电压相
对应的三极管的基极电压VBQ、发射极电压VEQ
图1-2 静态工作点的调整与测试仿真电路 及集电极电压VCQ ，将测试数据填入表1-1，
计算VCEQ、VBEQ、Rp及IEQ的值（Rp为滑动变阻器的最大值乘上百分比）。
⑤ 用虚拟仪表调测静态工作点
从虚拟仪器库中调出多个万用表分别接在三极管三个极和地之间，启动仿真，从万用表扩展面板上直接读出测试数据记录于表1-1中。
⑥ 调节滑动变阻器Rp的百分比分别为5%、100%，重复第④至第⑤步。 完成测试后恢复恢复VEQ为2.2V。
表1-1 直流工作点的调整与测试
测试方法 仿真数据 VBQ(V) 分析方法 仪表测试 VCQ(V) VEQ(V) VCEQ(V) 计算数据 VBEQ(V) IEQ(mA) Rp(KΩ)
（3）电压放大倍数测试
① 按图1-3连接虚拟仪表；设置仪表的相关参数。 ② 设置输入信号Ui为f=1KHz、UiP =5mv的正弦信号。 ③ 打开仿真开关，启动仿真。
④ 单击暂停（Resume）仿真，打开示波器扩展面板，调节参数设置，以屏幕显示完整的波形为准；观察输出波形有无失真；若有失真，则减小输入信号；直至输出波形不失真。
⑤ 在示波器面板上移动读数指针1和读数指针2，分别测出输入信号峰峰值UiP-P及输出信 号峰峰值UOP-P，将测试数据记录于表1-2中，并计算相关数据；观察并记录输入信号和输出信
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号的的相位关系，绘制相应波形。
⑥ 从万用表的面板上读出输入信号有效值Ui及输出信号有效值UO，将测试数据记录于填 入表1-2中。
⑦ 改变RL的值分别为1KΩ、10KΩ，重复第步至②第⑥步。
表1-2 电压放大倍数测试
仿真数据 RL(KΩ) f(KHz) 1 3 10 1 1 1 UiP-P(mV) UOP-P(mV) Ui(mV) UO(mV) 计算数据 Au Rp(KΩ) 输入与输出信 号的相位关系
图1-4 频率特性测试仿真电路
图1-3 电压放大倍数的测试仿真电路
（4）频率特性测试
① 按图1-4连接虚拟仪表；设置仪表的相关参数；恢复为VEQ为2.2V。 ② 设置输入信号Ui为f=1KHz、UiP =5mv的正弦信号。 ③ 用交流分析方法测试频率特性
选择交流分析方法，以输出节点为变量分析电路；在分析图表中观察频率特性曲线。在幅频特性曲线上，移动读数指针，测试最大电压放大倍数Au、上截止频率fH、下截止频率fL，将测试数据记录于表1-3中，计算通频带宽BW及Rp的值。 ④ 用虚拟仪表测试频率特性
启动仿真，在波特图示仪扩展面板上调整相关参数，以得到完整的频率特性曲线为准；在幅 频特性曲线上移动读数指针，测试最大电压放大倍数Au、上截止频率fH、下截止频率fL，将测试数据记录于表1-3中，计算通频带宽BW及Rp的值。 ⑤ 绘制幅频特性曲线，标示具体坐标。
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⑥ 将C1更换为1uF，测试电路的频率特性；将C3更换为10uF，测试电路的频率特性。
上截止频率fH和下截止频率fL是指最大电压放大倍数Au下降到0.707Au或最大电压放大倍数Au（dB）下降3dB时所对应的频率。
通频带宽BW=上截止频率fH -下截止频率fL
表1-3 频率特性测试
测试方法 仿真数据 C1(uF) C3(uF) 10 交流分析 1 10 10 仪表测试 1 10
计算数据 fL(KHz) BW Rp Au fH(KHz) 100 100 10 100 100 10 （5）输入电阻测试
① 按图1-5连接虚拟仪表；设置仪表的相关参数；恢复为VEQ为2.2V。 ② 设置输入信号Ui为f=1KHz、Us =5mv的正弦信号。
③ 打开仿真开关，启动仿真；用示波器观察输出波形，以输出波形不失真为准。
④ 调节滑动变阻器Rs的百分比，使万用表1的读数Ui为万用表2的读数Us的一半左右。
图1-5 输入电阻测试仿真电路
图1-6 输出电阻测试仿真电路
⑤ 将测试数据记录于表1-4中，计算输入电阻Ri。
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Ri?
UiRs
Us?Ui表1-4 输入电阻测试
仿真数据 Us(mV)
Ui(mV) f(KHz) Rs(KΩ) 计算数据 Rp(KΩ) Ri(KΩ) （6）输出电阻测试
① 按图1-6连接虚拟仪表；设置仪表的相关参数；恢复为VEQ为2.2V。 ② 设置输入信号Ui为f=1KHz、Us =5mv的正弦信号。
③ 打开仿真开关，启动仿真；用示波器观察输出波形，以输出波形不失真为准。
④ 控制开关J1，将滑动变阻器RL断开，读出万用表的读数U0。
⑤ 控制开关J1，将滑动变阻器RL连接。调节滑动变阻器RL的百分比，使万用表的读数UoL
为Uo的一半左右。
⑥ 将测试数据记录于填入表1-5中，计算输出电阻Ro。
Ro?Uo?UoLRL
UoL
表1-5 输出电阻测试
仿真数据 Us(mV) Uo(mV) UoL(mV) f(KHz) RL(KΩ) 计算数据 Rp(KΩ) Ro(KΩ)
（7）观察静态工作点的变化对输出波形的影响
① 按图1-6连接虚拟仪表；设置仪表的相关参数；恢复为VEQ为2.2V。 ② 设置输入信号Ui为f=1KHz、Us =5mv的正弦信号。 ③ 打开仿真开关，启动仿真；用示波器观察输出波形。 ④ 改变滑动变阻器Rp的值为5%，观察并记录输出波形；若有失真则判断为何种失真并说明理由。
⑤ 改变滑动变阻器Rp的值为100%，观察并记录输出波形；若有失真则判断为何种失真并说明理由。
注意：在以上调节过程中，若输出波形没有失真，请适当增加输入信号的大小。 5. 实验报告要求
（1）整理实验数据并填入相应表格中，绘制相应的波形。
（2）根据表一中的数据分析，Rp如何影响放大器的静态工作点。
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（3）根据表二中的数据分析，RL如何影响放大器的电压放大倍数。 （4）根据表三中的数据分析，C1和C3如何影响放大器的频率特性。
（5）推导出输入电阻及输出电阻的测试原理，并说明测量时需注意什么问题。 6. 思考题
（1）在图1-1中，如果要将NPN型三极管换成PNP型三极管，试问直流电源及电解电容的极 性如何改变？改变后，电路的失真情况如何变化？用Multisim仿真看看。 （2）采用不同的测试方法得到的仿真结果有什么不同？
（3）说明静态工作点的改变引起放大器输出失真的原因，提出解决办法。
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