2015奥鹏天津大学 电工技术ewb离线作业实验八

实验八 晶体管基本放大器
一. 实验目的
1．学习用EWB仿真测试晶体管放大器的基本方法；
1．        了解晶体三极管的电流放大作用及电压放大的基本原理，掌握电压放大倍数及动态范围的测试方法，了解负载电阻对电压放大倍数的影响；
2．        了解放大器中的非线性失真，理解负反馈对放大器性能（非线性失真、电压放大倍数等）的影响；
3．        学习用EWB测试放大器频率特性的方法。
二. 实验电路及说明：

图 2.8.1
    实验电路如图2.8.1所示。直流电流表IB、IC和直流电压表UCE，分别用来测量晶体管的基极、集电极静态电流和集电极及发射极之间的静态电压，而交流电压表Ui、Uo分别用来测量放大器的输入和输出信号电压。上偏置电阻RB为可调电阻，由设定的控制键（缺省为R）控制阻值的增减。与电容CE串联的键控开关S1由设定的控制键控制通断，以便控制CE的接通和断开。
三. 实验步骤：
        启动EWB。
  1．建立实验电路
1）.分别打开基本元件箱、晶体管工具箱、指示器件工具箱和仪器箱，选取（拖曳）各元件至电路设计窗口，按图2.8.1中的要求旋转某些元件的方向，并按图中位置摆放，分别双击每一个元件，按图2.8.1要求设置元件的参数。
NPN型晶体管
model：                                                default / ideal
电位器（可调电阻）
阻值 (Value / Resistance )：                150KΩ
初始设置(Value /Setting): 50%
增量(Value /Increment): 5%
增量控制键(Value /Key): 可取缺省R，也可任意设定。
开关
控制键(Value /Key):                         K
电压表、电流表
按照其在电路中的作用，设置模式（(Value / Mode )为AC或DC
函数发生器：
                波形：正弦
                频率(Frequency)：1KHz
                占空比(Duty cycle)：50%
                电压幅值(Amplitude )：5mV
示波器：
时基（Time Base）：先设定为0.200ms/div，随频率变化再进行调节
触发选择：A或B
2）.设置电路图的显示内容
        选择Circuit | Schematic Options 菜单命令，在Show / Hide对话框，选中Show Reference
ID、Show Value两项，以便显示元件的编号和参数值。
3）.按图2.8.1所示连线，调整连线，使其比较整齐。
4）.电路的保存
选择File | Save  菜单命令，将建立的电路保存在 .ewb文件中。按照节1.3.4的2中介绍的方法，将电路图复制到粘贴板上，然后，将其粘贴到事先打开的字处理软件（如word或写字板）的新文档中。
  2. 放大器仿真测试
1). 点击主窗口右上角的启动／停止开关，使计算机对电路进行仿真。
2). 在RB1为40%、50%、60%三种情况下，分别读取电流表IB、IC的读数，并由此计算晶体管的电流放大倍数。
使开关S1处于接通状态，在上述三种情况下，一边增大输入信号，一边用示波器同时观察输入和输出信号波形，直到输出波形刚要出现失真但还不太明显时为止。参照13页“示波器的调整”介绍的方法将波形调节稳定。按工具栏中的图形工具 ，打开分析图形窗口，在其中的示波器页（Oscilloscope）再现示波器上的波形。参照16-19页的方法设置示波器页波形显示的各项参数，拖曳游标以测量输出电压的峰－峰值。按图形窗口工具栏中的copy按钮 ，将示波器页复制到粘贴板上，然后，再将其粘贴到字处理软件的文档中。
3). RB1为50%，输入信号电压有效值为3mV，读取交流电压表Ui、Uo的示值，计算放大器的电压放大倍数。
用示波器同时观察放大器的输入、输出信号波形，调节示波器使波形稳定。在分析图形窗口中显示波形，移动游标，测量输入和输出电压的幅值，计算放大器的电压放大倍数，并与前面的结果比较。将波形粘贴到字处理软件的文档中。
4). 将放大器的输入信号电压有效值增大为25mV，用示波器同时观察放大器的输入、输出信号波形，调节示波器使波形稳定。在分析图形窗口中显示波形，将波形粘贴到字处理软件的文档中。
5). 断开开关S1，使放大器的输入信号电压有效值增大为100mV，用示波器同时观察放大器的输入和输出信号波形，调节示波器使波形稳定。在分析图形窗口中显示波形，移动游标，测量输入和输出电压的幅值，计算放大器的电压放大倍数，并与前面的结果比较。将波形粘贴到字处理软件的文档中。
6). 将负载电阻RL减小为1KΩ，读取交流电压表Ui、Uo的示值，计算放大器的电压放大倍数，并和步骤5) 的结果比较，说明负载电阻对电压放大倍数的影响。
  3. 分析放大器的频率特性

        选择Circuit | Schematic Options 菜单命令，在Show / Hide对话框，选中Show Nodes项，以便显示电路的节点号。
选择Analysis | AC Frequency菜单命令，在弹出的AC Frequency Analysis对话框中，参照图2.8.2设置各项参数，须将放大器的输出节点增加（Add>）到Nodes for analysis框中。
按下Simulate 钮，对电路进行仿真，随之激活分析图形窗口并建立交流分析页（AC Analysis），显示出放大器的幅频和相频特性曲线。
选择特性（Properties）工具   ，打开具有多个参数页的Graph Properties窗口，参照16-19页的内容，设置交流分析页（AC Analysis）的各项参数，利用工具栏中的游标工具（Toggle Cursors）  和栅格工具（toggle grid）  ，在幅频和相频特性区都产生游标和栅格。移动游标，在对应的资料窗口中读出游标处的曲线数据，测量放大器的低频和高频转折频率，及频转折频率处的相位偏移。
按分析图形窗口工具栏中的copy按钮 ，将分析图形窗口（Analysis Graphs）中的交流分析页（AC Analysis）复制到粘贴板上，然后，再将其粘贴到字处理软件的文档中。保存文档。
  点击主窗口右上角的启动／停止开关，使计算机停止电路仿真。退出EWB，退出Windows98 . 关闭计算机系统。
四．实验报告要求
    1．根据步骤2). 的测量数据计算晶体三极管的电流放大倍数；
    2．在步骤2). 的三种情况下，用示波器测量放大器的输出电压的峰－峰值为何不同？说明放大器的动态范围和工作点之间的关系。
    3．根据步骤3).、 5) 、6)的测量数据分别计算放大器的电压放大倍数，说明几种情况下放大器的电压放大倍数为何不同？电压放大倍数与那些因素有关？
    4．在步骤5).中观察到的输出波形与前面的步骤（尤其是步骤4）中观察到的波形有何不同？为什么不同？
    5．说明在步骤5)中断开开关S1对放大器性能的影响。
    6．作出实验中观察到的输入、输出电压波形和幅频及相频特性曲线