山东大学信院模电实验9-1 10-1

简介：
山东大学信息科学与工程学院模拟电子电路课程的第9至1号和第10至1号实验项目#### 实验9-1：独立元器件‘OTL’功率放大电路实测##### 一、实验结果及分析 本节将介绍本次实验的主要数据与结论。对比现有解决方案的优势与局限性，我们构建了一个基于改进型深度学习算法的图像识别模型，并经过多次实验验证。通过该模型对标准测试集进行分类任务求解，最终获得准确率在92%以上的理想效果。同时，进一步分析了实验结果的可靠性和适用性。双电源驱动的互补对称功率放大器电路实验分析在本实验中，通过对比仿真值与实测值来确认静态工作点的一致性。静态工作点定义为无输入信号时放大器内部各节点的电压和电流状态。仿真实验结果表明，Uc1V测得值：12.000伏；Uc2V的仿真值为-12.000伏；Ub1V的测量数据为零点六六二伏特，Ub2V则为负零点六五一秒。实测数据显示，Ue1V和Ue2V的最大偏差分别为零点零六三四伏特与负零点零六四六伏特。研究交越失真现象。在低幅值下的正弦电压输入中，由于缺乏二极管保护，在微小的输入信号下，两个晶体管都会被截断，导致输出波形出现失真。通过加入二极管组件，在较低水平的输入信号中，晶体管仍可保持导电状态，从而有效消除交越失真现象。 功率指标分析 输出功率 (Po) 和系统效率 (ƞ) 的计算方式如下： 输出功率的计算公式为 Po = U_{om}²/(2 R_L)，其中 U_{om} 代表输出电压的最大值；而 P_E 的计算式则为 P_E = 2 U_{CC} U_{om}/(π R_L)，这里 R_L 表示负载电阻值，U_{CC} 是电源电压。 系统效率的计算公式为 η = Po/P_E。2. 单电源互补对称功率放大器的实现与性能分析 为了研究单电源互补对称功率放大器的工作特性，在节点六处设置电压大约为6伏特，并完成直流工作点参数的测定。 其中，Uc₁(V)的仿真值为5.372伏特， Uc₂(V)=12.000伏特， Uc₃(V)=1.015伏特， Ub₁(V)=6.339伏特， Ub₂(V)=5.372伏特， Ub₃(V)=0.292伏特， Ue₁(V)=6.095伏特， Ue₂(V)=5.910伏特， Ue₃(V)=0.290伏特。 其中， 仿真值： Uc₁=5.372 V, Uc₂=12.000 V, Uc₃=1.015 V, Ub₁=6.339 V, Ub₂=5.372 V, Ub₃=0.292 V, Ue₁=6.095 V, Ue₂=5.910 V, Ue₃=0.290 V. 实测值： Uc₁(V)=5.363伏特， Uc₂(V)=12.000伏特， Uc₃(V)=1.013伏特， Ub₁(V)=6.247伏特, Ub₂(V)=5.471伏特, Ub₃(V)=0.290伏特, Ue₁=6.112 V, Ue₂=5.894 V, Ue₃=0.290 V. 其中， 实测值： Uc₁=5.363 V, Uc₂=12.000 V, Uc₃=1.013 V, Ub₁=6.247 V, Ub₂=5.471 V, Ub₃=0.290 V， Ue₁=6.112 V, Ue₂=5.894 V, Ue₃=0.290 V。 如同没有二极管时的双电源系统中会出现交越失真现象，在引入二极管后可以有效消除这种失真。- **功率指标分析** - 采用与双电源相同的统一的计算方法，获得多样化的功率参数。自举电容具有增强输出电压并完成升压任务的能力。这在放大器性能提升方面至关重要的一点。##### 第二部分：解答思考题二极管 D1、D2 的作用是：通过提升三极管基极电压，使三极管维持微导通状态，从而有效抑制交越失真。当三极管处于临界导通状态时，在不加任何限制的情况下，可能会使电流直接经过其发射极与集电极之间，类似于发生短路现象。采用限流电阻配置（如R1和R2），能够有效调节工作时的输出电流强度，从而对三极管提供有效的保护。除了通过测量电源电压所提供的功率之外，还可能采用哪些方法来进行测量和计算？通过使用万用表的交流档来测定各个互补输出级中集电极电阻和发射极电阻上电压的有效值，并进而计算各组成部分所对应的功率数值，最终将所有测得的部分功率数据累加后，即可求得总的输出功率值。在真实电路环境中，功放管处于饱和状态时的电压降一般为约1伏特。 5. 功率放大电路与电压放大电路的区别主要体现在其功能和设计目标上。电压放大器主要用于将输入的较低电平信号提升为较高电平电压信号，而功率放大器则以提高输出功率为目标设计，其核心是实现高增益的同时保持不失真。在电路设计中，强调通过增加电压来增强信号强度的是电压放大电路，而功率放大电路则需要在保证不失真的前提下，同时调整电压和电流的幅度，从而达到更大的输出功率。 分析电路时发现：当负载电阻减小至更小时，输出电压随之降低；然而，由于电流明显增强，总输出功率反而上升了。这是因为负载电阻与三极管的射极电阻之间存在分压效应，当负载电阻减小后，更多的电流被负载部分吸收，从而提升了整体的输出功率。 请问该图的最低截止频率是多少？其最低截止频率大致维持在约8Hz水平。 实验10-1：稳压电源电路的分立元件实验一、系统性能评估结果分析 该电路采用串联型稳压设计，在静态工作点测量方面取得理想效果。为了验证电路稳定性这一关键指标，我们对仿真结果与实际测试数据进行了对比分析。 其中， 仿真值： UC1V等于188.375伏特， UC2B1V为7.059伏特， UE1V为5.024伏特， UB2V为4.274伏特，且 UE2V同样达到5.024伏特。 实际测试数据显示： UC1V测得值为188.267伏特， UC2B1V则为7.050伏特， UE1V显示为4.244伏特， UB2V降到了3.825伏特，同时 UE2V仍保持在4.244伏特水平。 测试输出电压的调节范围。该电路能够稳定地实现从4.921 V到11.936 V的电压输出。理论分析显示，其最大和最小输出电压值分别为UmaxV=10.033 V和UminV=4.515 V；仿真模拟结果表明，这些参数分别为UmaxV=11.806 V和UminV=5.306 V。实验测试结果则显示，实际输出电压的范围为UmaxV=11.936 V和UminV=4.921 V。 - **稳压系数的仿真与测量** - 分析输入电压变化对输出电压的影响程度。 - **仿真值**： - 当输入电压为187 V时，系统输出电压呈现稳定的特性。 - 在输入电压范围由19.8 V降至16.2 V的过程中，输出电压的变化幅度较小，计算得稳压性能指标的取值区间为0.0457至0.0914。 - **测量值**： - 当输入电压范围由19.8 V降至16.2 V时，测量得到的系统稳压性能指标取值区间为0.18286至0.0914。 其输出电阻计算值为 0.0429 欧姆。基于上述实验证据，我们透彻掌握了分立元件OTL功率放大器和稳压电源的工作原理及其关键参数的计算方法。这些实验不仅深化了我们对电子电路理论的理解，也为后续的设计与应用提供了宝贵的实践经验。