微电子器件及电路实验实验三实验报告.doc

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微电子器件与电路实验报告姓名学号 1415212003 合作人实验时间 2016.10 实验成绩教师签名实验名称实验三放大器模型基础实验实验设备 (1)计算机 (2)Multisim 12 实验目的 1.掌握使用双端口网络模型描述放大器特性的方法 2.掌握放大器双端口网络模型转换 3.掌握放大器的幅频特性与相频特性基础知识 4.掌握开路短路时间法估算网络的3dB频率实验内容 1.使用电压放大器、电流放大器、跨导放大器双端口网络模型描述放大器电路 2.放大器输入输出阻抗对级联放大器的影响 3.将小信号等效电路转换为双端口网络 4.开路、短路时间法估算网络3dB频率实验报告要求 1. 实验前按要求阅读器件说明文档，阅读实验操作文档，熟悉实验过程及操作步骤 2. 按实验报告要求操作、记录数据(波形)、处理数据(波形) 实验记录：实验3.1 放大器双端口网络模型 ①(预习)估算放大器的输入/输出阻抗，电压增益 ②使用瞬态分析法计算电路的输入/输出阻抗，电压增益，并记录相关波形 ③使用传递函数分析电路的输入/输出阻抗，电压增益实验3.2 双端口网络放大器级联 ①(预习)估算SABL与SBAL结构级联放大器的输入/输出阻抗，电压增益 ②传递函数分析法分析SABL与SBAL结构级联放大器的输入/输出阻抗，电压增益，并用瞬态分析法验证增益实验3.3 小信号等效电路使用传递函数法分析电路的输入/输出阻抗，电压增益，构建电压放大器双端口网络，并瞬态分析对比小信号电路与双端口网络电路的输出波形实验3.4 RC网络频率响应 ①(预习)根据指标设计指定通带频率的RC网络 ②交流分析设计的网络，并分析其幅频特性曲线与相频特性曲线 ③仿真不同频率的信号在RC网络中的延迟与相位的关系实验3.4 放大器频率响应模型 ①(预习)根据指标设计指定通带频率的网络 ②交流分析设计的网络，并分析其幅频特性曲线与相频特性曲线 ③仿真不同频率的信号在放大器网络中的延迟与相位的关系微电子器件与电路实验(电子) LAB3 放大器模型基础实验实验报告 8 实验3.1放大器双端口网络模型电路设计过程(预习的时候完成，请将计算过程写在下面点划线方框中)：电流放大器：Rin=15k+1k=16kΩ,Rout=15k∥5k=3.75kΩ, Av=1/Rin*1*(-8)*Rout=-1.875V/V 跨导放大器：Rin=15k+1k=16kΩ,Rout=15k∥5k=3.75kΩ, Av=Rin/(Rs+Rin)*1*(-20m)*Rout=-70.59V/V 表格3-1 双端口网络模型参数(电流放大器) 估算输入阻抗 16k 输出阻抗 3.75k 电压增益 -1.875 电流放大器瞬态分析电压增益 -1.875 输入阻抗 RT 20k V(s) 0.993 V(T) 0.442 Rin=VT/(VS-VT)*RT=16kΩ 输出阻抗 RT 5k Vout 1.863 Vout’ 1.065 Rout=(VOUT-VOUT’)/VOUT’*RT=3.75kΩ 传递函数输入阻抗 16k 输出阻抗 3.75k 电压增益 -1.875 表格3-1双端口网络模型参数(跨导放大器) 估算输入阻抗 16k 输出阻抗 3.75k 电压增益 -70.59 电流放大器瞬态分析电压增益 -70.3 输入阻抗 RT 20k V(s) 0.993 V(T) 0.442 Rin=VT/(VS-VT)*RT=16kΩ 输出阻抗 RT 5k Vout 69.9 Vout’ 39.9 Rout=(VOUT-VOUT’)/VOUT’*RT=3.76kΩ 传递函数输入阻抗 16k 输出阻抗 3.75k 电压增益 -70.3 (1)电流放大器 ①电流放大器瞬态分析增益，波形放在下面虚方框中，需按照要求处理波形，并抓取输入与输出波形的峰值电压【波形打印出来必须清晰】。 ②电流放大器传递函数仿真结果，结果放在下面虚方框中。 (2)跨导放大器 ①跨导放大器瞬态分析增益，波形放在下面虚方框中，需按照要求处理波形，并抓取输入与输出波形的峰值电压【波形打印出来必须清晰】。 ②跨导放大器传递函数仿真结果，结果放在下面虚方框中。实验3.2双端口网络放大器级联表3-2 SABL结构级联放大器估算(预习) 输入阻抗 25k 输出阻抗 7.14k 电压增益 -7.6K 传递函数输入阻抗 25k 输出阻抗 7.14k 电增益 -7.62K 表3-2 SBAL结构级联放大器估算(预习) 输入阻抗 15K 输出阻抗 11.1k 电压增益 -9.9K 传递函数输入阻抗 15k 输出阻抗 11.1k 电压增益 -9.88K ①SABL结构级联放大器瞬态分析增益，波形放在下面虚方框中，需按照要求处理波形，并抓取输出波形的峰值电压【波形打印出来必须清晰】。 ②SBAL结构级联放大器瞬态分析增益，波形放在下面虚方框中，需按照要求处理波形，并抓取输出波形的峰值电压【波形打印出来必须清晰】。 ③思考：SABL级联结构与SBAL结构最终的电压增益是否一致？什么原因会导致级联顺序影响电压增益？在什么情况下，级联放大器级联顺序不会影响增益？不一致。输入输出电阻之比影响电压增益。所有级输入电阻相等，所有级输出电阻相等。实验3.3小信号等效电路表3-3 小信号等效电路双端口网络模型参数输入阻抗 399k 输出阻抗 6.6k 电压增益 -6.67 构建电压放大器双端口网络，加载相同正弦信号分析该网络与小信号模型结果是否一致，波形放在下面虚方框中，需按照要求处理波形，并抓取两个电路输出波形的峰值电压【波形打印出来必须清晰】。实验3.4 RC网络频率响应表格3-4 RC网络参数 R1 10kΩ R2 10kΩ C1 265nF -------- C2 530pF 设计指标fL 30Hz 设计指标fH 60kHz -------- -------- --------- 实测指标fL 30Hz 实测指标fH 60kHz -------- 1Hz 峰峰Tdelay 0.75s 谷谷Tdelay 0.75s 等效相位角 270 1kHz 峰峰Tdelay 0 谷谷Tdelay 0 等效相位角 0 1MHz 峰峰Tdelay 0.25us 谷谷Tdelay 0.25us 等效相位角 90 电路设计过程(预习的时候完成，请将计算过程写在下面点划线方框中)：假设R1=R2=10kΩ，由fH=1/[2π*(R1∥R2)*C2],得C2=530pF, 由fL=1/[2π*(R1+R2)*C1],得C1=265nF ①交流分析电路的幅频特性，相频特性，波形放在下面虚方框中，需按照要求处理波形，并抓取通带增益及上限截止频率与下限截止频率处的幅度【波形打印出来必须清晰】。 ②交流分析电路的相频特性，波形放在下面虚方框中，需按照要求处理波形，并抓取1Hz，1kHz,1MHz频率处的相位角【波形打印出来必须清晰】。 ③交流分析1Hz输入输出信号延迟，波形放在下面虚方框中，需按照要求处理波形，并抓取峰值延迟时间与谷值延迟时间【波形打印出来必须清晰】。 ④交流分析1kHz输入输出信号延迟，波形放在下面虚方框中，需按照要求处理波形，并抓取峰值延迟时间与谷值延迟时间【波形打印出来必须清晰】。 ⑤交流分析1MHz输入输出信号延迟，波形放在下面虚方框中，需按照要求处理波形，并抓取峰值延迟时间与谷值延迟时间【波形打印出来必须清晰】。实验3.5放大器频率响应模型表格3-5 放大器频率响应设计指标fL 30Hz 设计指标fH 60kHz 估算电压增益 264.7 --------- 实测fL 30Hz 实测fH 60kHz 实测电压增益 264.8 --------- CC 0.624uF CL 0.265nF 1Hz 峰峰Tdelay 0.25s 谷谷Tdelay 0.25s 等效相位角 90 1kHz 峰峰Tdelay 0.5ms 谷谷Tdelay 0.5ms 等效相位角 180 1MHz 峰峰Tdelay 0.75us 谷谷Tdelay 0.75us 等效相位角 270 电路设计过程(预习的时候完成，请将计算过程写在下面点划线方框中)： CC=1/[2π*(Rs+rπ)*fL]=0.624uF；CL=1/[2π*RL*fH]=0.265nF； Av=7.5kΩ/(7.5kΩ+1kΩ)*1V*30mA*10kΩ=264.7V/V ①交流分析电路的幅频特性，相频特性，波形放在下面虚方框中，需按照要求处理波形，并抓取通带增益及上限截止频率与下限截止频率处的幅度【波形打印出来必须清晰】。 ②交流分析电路的相频特性，波形放在下面虚方框中，需按照要求处理波形，并抓取1Hz，1kHz,1MHz频率处的相位角【波形打印出来必须清晰】。 ③交流分析1Hz输入输出信号延迟，波形放在下面虚方框中，需按照要求处理波形，并抓取峰值延迟时间与谷值延迟时间【波形打印出来必须清晰】。 ④交流分析1kHz输入输出信号延迟，波形放在下面虚方框中，需按照要求处理波形，并抓取峰值延迟时间与谷值延迟时间【波形打印出来必须清晰】。 ⑤交流分析1MHz输入输出信号延迟，波形放在下面虚方框中，需按照要求处理波形，并抓取峰值延迟时间与谷值延迟时间【波形打印出来必须清晰】。

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