郑州科技学院
电子仿真实验报告
题目小信号阻容耦合放大电路设计学生姓名
专业班级 10级电科四班
学号201031099
院（系）电气工程学院
指导教师刘林荫
完成时间 2013年 9 月 15 日
目录
1 设计要求 (1)
2 设计说明 (1)
（1）选定电路形式 (1)
（2）选用三极管 (1)
3 设置静态工作点并计算元件参数 (1)
4 仿真设计 (2)
（1）搭建实验电路 (2)
（2）仿真分析 (2)
5.分析研究 (5)
（1）问题分析 (5)
（2）问题解决： (5)
1 设计要求
试设计一个工作点稳定的小信号单元放大电路。
要求：|A v|>40，R i>1kΩR o<3kΩ,
F L<100Hz,f H>100kHz,电路的V cc=+12V，R L=3kΩ，V i=10mV，R s=600Ω。
2 设计说明
（1）选定电路形式
选用如图5.1.1所示的基极分压式工作点稳定的小信号共射放大单元路。
图5.1.1 共射放大电路
（2）选用三极管
因设计要求f H>100kHz,f H的指标要求较高。
一般来说，三极管的f T越大C b’e、C b‘c越小，f H越高。
故选定三极管为9013，其I CM=500mA，V(BR)CEO20V，P CM=625mW，
f T 150MHz，I
CEO
0.1uA，h
FE
(β)为60200。
对于小信号电压放大电路，工程上通常要
求β的数值应大于A v的数值，故取β=60。
3 设置静态工作点并计算元件参数
ICQ<26β/(Ri-rbb’)=1.95mA，取ICQ=1.5mA，
Re=(VBQ-VBEQ)/ICQ=(3-0.6)/1.5kΩ=1.6kΩ，Re=1.6kΩ
Rb2=βVBQ/(510)I1=(1224) kΩ,取Rb2=20kΩ
Rb1=Rb2(Vcc-VBQ)/VBQ=20(12-3)/3=60kΩ,取Rb1=56kΩ.
Rbe=rbb’+26β/ICQ=1240Ω
RL’=|Av|rbe/β=0.827kΩ.
Rc=RLRL’/(RL-RL’)=1.14kΩ,取Rc=1.2kΩ.
Cb2=Cb1>(310)/ ω（Rs+rbe）=(2.68.6) μF。
取Cb2=Cb1=10μF。
Ce>(13)/[ ω(Re//(RS+rbe)/ β)]=(53~159) μF，取Ce=100μF。
4 仿真设计
（1）搭建实验电路
在Multisim 10电路实验窗口，按上述设计参数搭建小信号共射放大电路，如图5.1.2（a）所示。
图5.1.2 实验电路
（2）仿真分析
1.用直流工作点分析功能分析计算实验电路
打开存盘的如图 5.1.2所示的实验电路，单击Multisim 10界面菜单“Simulate/Analyses/DC operating Point…”按钮。
在弹出的对话框中，是定节点1（基极）、节点2（集电极）、V cc（直流电源）、节点3（发射极）和I[ccvcc]（流入直流电源V cc的电流）为待分析的电路节点。
单击“Simulate”仿真按钮进行直流工作点仿真分析，即分析结果（待分析电路节点的电位）显示在“Analysis Graph”（分析结果图）中，如图5.1.3所示。
依分析结果，有
VBEQ=V1-V3=(2.92772-2.18949)V=0.74V
VCEQ=V2-V3=(10.37662-2.18949)V=8.19V
ICQ=(VCC-V2)/RC=[(12-10.37662)/1.2]mA=1.35mA
图5.1.3 输入、输出电压峰值测量数据
2.用测量仪器仿真测量、分析实验电路的电压放大倍数和输入、输出电阻
用示波器测量的输入、输出信号波形参数如图5.1.5所示。
由示波器游标可知道T2-T1的值，则实验电路的电压放大倍数为
AV=Vop/Vip=-829.132/20.138=-41.17，数值余量不大
测得电源信号的峰值约为14.14m V，输入信号约为10.08mV，则实验电路的输入电阻为Ri=Vip/(Vsp-Vip)Rs=1.54kΩ。
图5.1.5 输入、输出电压峰值测量数据
由图5.1.6（a）所示，断开负载电阻RL后，测得输出电压峰值Vop的平均数值
约为576.5mV ，如图5.1.6（b ）所示，所以输出电阻为 R0=(Vop/Volp-1)RL=1.17k Ω
图5.1.6（a ）实验电路
图5.1.6（b ）信号、负载开路时输出电压峰值测量数据
3.利用交流分析功能（AC Analysis ）分析实验电路的频率特性
图5.1.7 放大电路的幅频特性曲线和相频特性曲线
由图5.1.7可以得出下限频率约为159.103Hz 上限频率约为3.8192MHz
通带宽度BW=（3819.2-0.159）kHz=3819.04kHz
5.分析研究
（1）问题分析
1、放大倍数
实验电路中电压放大倍数约为-40.86，数值余量不大。
Av几乎与放大电路中的三极管无关，而仅与放大电路中的电阻阻值及环境温度有关，且与ICQ成正比。
因此，减小Rb1增大ICQ，是增大阻容耦合共射放大电路放大倍数最有效的办法。
ICQ<26β/(Ri-rbb’)=2.36mA，取ICQ=2mA。
Re=(VBQ-VBEQ)/ICQ=(4-1)/2kΩ=1.5kΩ，Re=1.5kΩ
Rb2=βVBQ/7.5I1=βVBQ/15=24kΩ
Rb1=Rb2(Vcc-VBQ)/VBQ=24(12-4)/4=48kΩ，取E24系列标称值，
Rb1=51kΩ
2、下限截止频率
由仿真分析得到下线截止频率约为159Hz，数值略大于设计要求。
要想降低下限截止频率，应增大耦合电容C1、Cb2和旁路电容Ce。
旁路电容Ce所在回路的等效电阻最小，影响最大，要想降低下限截止频率应增大Ce，故将Ce从100μF调整为220μF；将耦合电容C1、Cb2从10μF调整为22μF。
（2）问题解决：
由上面的计算更改的电路如图5.1.8所示
图5.1.8参数修改后的实验电路
用示波器观察电路放大的倍数为
Av=Vop/Vip=-997.869/18.446=-54.1
此时电路的电压增益明显提高了。
上限频率为89Hz
下限频率为3.3839MHz
通带宽度 BW=（3383.9-0.09）kHz=3383.81kHz
所以耦合电容和旁路电容，电路的下限截止频率降低了。
但由于工作点的改变，电路上限截止频率和通带宽度也降低了。