总结实验中每种单极放大电路仿真输出结果所验证的结论
共射极放大电路
仿真数据:
- 输入信号 (ui):3mV, 200Hz 正弦波
- 输出信号 (uo):75mV, 200Hz 正弦波
- 放大倍数:[ A_v = \frac{U_{\text{out}}}{U_{\text{in}}} = \frac{75\text{mV}}{3\text{mV}} = 25 ]
相位关系:
- 输入信号和输出信号相位相反(反相放大)。
验证结论:
- 增益验证:共射极放大电路具有较高的电压增益。在仿真中,输入信号为3mV,输出信号为75mV,放大倍数为25,符合共射极放大电路高增益的特点。
- 相位反转:输出信号与输入信号相位相反,这验证了共射极放大电路的反相放大特性。
- 动态性能:仿真波形表明电路能够有效放大输入信号的幅度,同时保持波形的正弦特性,证明共射极放大电路在动态性能上的优越性。
共集电极放大电路
仿真数据:
- 输入信号 (ui):3mV, 200Hz 正弦波
- 输出信号 (uo):3mV, 200Hz 正弦波
- 放大倍数:[ A_v = \frac{U_{\text{out}}}{U_{\text{in}}} = \frac{3\text{mV}}{3\text{mV}} = 1 ]
相位关系:
- 输入信号和输出信号同相(电压跟随器)。
验证结论:
- 增益验证:共集电极放大电路的电压增益接近于1,仿真中输入信号和输出信号均为3mV,放大倍数为1,这符合共集电极放大电路作为电压跟随器的特点。
- 相位一致:输出信号与输入信号同相,这验证了共集电极放大电路的电压跟随特性,即没有相位反转。
- 输入输出阻抗:共集电极放大电路具有高输入阻抗和低输出阻抗的特点,适用于阻抗匹配。虽然这项特性在仿真中未直接体现,但电压跟随特性间接验证了这一点。
静态工作点稳定电路
仿真数据:
- 输入信号 (ui):10mV, 200Hz 正弦波
- 输出信号 (uo):200mV, 200Hz 正弦波
- 放大倍数:[ A_v = \frac{U_{\text{out}}}{U_{\text{in}}} = \frac{200\text{mV}}{10\text{mV}} = 20 ]
相位关系:
- 输入信号和输出信号相位相反(反相放大)。
验证结论:
- 增益验证:静态工作点稳定电路具有稳定的电压增益。在仿真中,输入信号为10mV,输出信号为200mV,放大倍数为20,证明该电路具有稳定的增益特性。
- 相位反转:输出信号与输入信号相位相反,验证了该电路的反相放大特性。
- 静态稳定性:通过稳压电阻和电容的引入,静态工作点得到稳定,电路在不同输入信号下均能保持稳定的输出,验证了电路在静态工作点的稳定性。
总结
这次实验通过对三种单极放大电路的仿真验证了理论上的特性:
- 共射极放大电路:具有高电压增益和相位反转特性,适用于需要较大电压增益的应用。
- 共集电极放大电路:具有电压跟随特性,高输入阻抗和低输出阻抗,适用于阻抗匹配和缓冲放大器。
- 静态工作点稳定电路:通过稳定静态工作点,实现稳定增益和反相放大,适用于稳定放大应用。
实验结果与理论分析一致,进一步巩固了对单极放大电路特性的理解,并验证了LTspice仿真软件的有效性和准确性。