通过本实验理解共射-共基-共集放大电路的工作原理以及各自频率特性、输入输出阻抗的特点。掌握使用瞬态分析来测量系统的输入输出阻抗的方法。

一、实验原理

      由多级放大器组成的电路，系统增益为各级电路增益的乘积，系统输出相位为各级电路相位的和，系统频带宽度总是小于系统内任何一级放大器的频带宽度。

      晶体管共射-共基-共集三级放大电路，系统第一级为共射放大器，其负载为第二级共基放大器的输入阻抗r_i2。由于共基放大放大器的输入阻抗很小，因而第一级共射放大器的电压增益不大，而输出电流i_o1较可观，因此第一级表示为跨导增益(A_G1=i_o1 /v_i1)。

      另外，由于第一级放大器的负载很小，削弱了晶体管结电容C_b′c的Miller效应，提高了放大器的上截止频率，因此第一级放大器具有较宽的频带。

      相对于前级共射放大电路的集电极电阻R_C1，第二级共基放大器的输入阻抗r_i2很小，前级共射电路的输出近似理想电流源。输入电流被第二级共基电路转换为电压信号，输出至第三级共集放大电路。第二级增益表示为跨阻增益(A_R2=v_o2/i_o1)。

      第二级共基放大器频带的窄与宽主要取决于本级等效负载，即第三级共集放大电路的输入阻抗与本级集电极电阻R_C2并联值的大与小。

      第三级共集放大电路的输出阻抗很低，电压增益(A_V3=v_o3/v_o2)小于但接近于1。因此，对于系统的负载R_L，共集放大电路的输出近似理想电压源。

      第三级共集放大电路的频带宽度主要取决于晶体管的基区体电阻以及集电结电容C_b′c，当这两个晶体管参数比较小时，共集放大电路的频带宽度很宽。

二、实验内容

（一）多级放大器的瞬态分析

      信号源为正弦电压源VSIN(VOFF=0V，VAMPL=0.1mV ~25mV，FREQ=10kHz)。

      仿真设置为Time Domain(Transient)：Run to(1ms)，Start saving data(0ms)，Maximun step(0.001ms)。

1、放大器的输入输出动态范围分析

      逐步改变系统输入幅度VAMPL值，测量各级放大器以及放大系统的最大不失真输入与输出范围。

2、放大器的中频增益分析

      系统输入幅度定为VAMPL=5mV，测量各级放大器以及放大系统的中频增益。

3、系统的输入阻抗分析

      采用附录1.10所介绍的测量放大器输入阻抗实验方法，详见“1.10.2放大器输入阻抗r_i的测试”。在系统输入信号幅度不变、系统输出波形不失真条件下，通过在信号源与系统输入端是否串联已知电阻，分别测量系统输出波形峰峰值，以求得系统的输入阻抗。

4、系统的输出阻抗分析

      采用附录1.10所介绍的测量放大器输出阻抗实验方法，详见“1.10.3放大器输出阻抗r_o的测试”。在系统输入信号幅度不变、系统输出波形不失真条件下，通过在系统输出端是否并联已知负载电阻，分别测量系统输出波形峰峰值，以求得系统的输出阻抗。

（二）多级放大器的交流分析

      输入信号源为扫频正弦电压源VAC(10mVac，0Vdc)。

      仿真设置为AC Sweep/Noise：Logarithmic(Decade)，Start(10Hz)，End(100GHz)，Point/Decade(100)。

1、增益频率特性的交流分析

      通过增益～频率特性曲线，分别测量各级放大器以及系统的中频增益、下截止频率、上截止频率。

      对于第一级共射放大电路，分析变量表达式为I[C2]/V[Vi:+]，即跨导增益。

      对于第二级共基放大电路，分析变量表达式为V[Q2:C]/I[C2]，即跨阻增益。

      对于第三级共集放大电路，分析变量表达式为V[RL:2]/V[Q2:C]，即电压增益。

      对于整个放大系统，分析变量表达式为V[RL:2]/V[Vi:+]，即电压增益。

2、输入阻抗频率特性的交流分析

      通过输入阻抗～频率特性曲线，分别测量第二级、第三级放大电路的输入阻抗。

      对于第二级共基放大电路，分析变量表达式为输入电压与电流之比V[Q1:C]/I[C2]。

      对于第三级共集放大电路，分析变量表达式为输入电压与电流之比V[Q2:C]/I[C3]。

      输入阻抗的测量，应该在中频处。