南昌大学仿真实验multism.docx

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南昌大学仿真实验multism

一，软件仿真实验

实验一   仪器放大器设计与仿真………………………

实验二   逻辑电平信号检测电路设计与仿真…………

实验三   三极管Beta值分选电路设计与仿真…………

实验四   宽带放大电路设计与仿真……………………

二，硬件实验

实验一   电子仪器的使用

实验二   二极管整流滤波电路

实验三   晶体管共发射极放大器

实验四   负反馈放大器

实验五   差分放大器

实验六   集成运算放大器的基本应用——模拟运算电路

实验七   集成运算放大器的基本应用——电压比较器

实验一、基于Multisim的仪器放大器设计

一、实验目的：

1、掌握仪器放大器的设计方法，理解仪器放大器对共模信号的抑制能力；

2、掌握虚拟仪器库中关于测试模拟电路仪器的使用方法，如示波器、毫伏表、函数信号发生器等虚拟仪器的使用。

二、实验基本原理：

仪器放大器是用来放大差值信号的高精度放大器，它具有很大的共模抑制比，极高的输入电阻，且其增益能在大范围内可调。

下图是由三个集成运放构成的仪器放大器电路。

其中，集成运放U3组成减法电路，即差值放大器，集成运放U1和U2各对其相应的信号源组成对称的同相放大器，且

，

，

令

时，

集成运放U3的输入信号是

和

，由于

，

所以

仪器放大器的差值电压增益

因此改变电阻的值可以改变仪器放大器的差值电压增益，此仪器放大器的增益是负的。

三、实验内容：

1、采用运算放大器设计并构建一仪器放大器，具体指标为：

（1）当输入信号ui＝2sinwt（mV）时，输出电压信号uo＝0.4sinwt（V），

，

；

（2）输入阻抗要求

。

2、用虚拟仪器库中关于测试模拟电路仪器，按设计指标进行调试。

3、自拟实验步骤，记录实验数据并进行整理分析。

四、实验步骤:

1.按下图连接电路：

2、设置函数信号发生器，输出正弦，频率为1kHz，幅度为2mV；

3、测量输出电压，及输入输出波形。

五、实验结果：

由示波器得出输入信号与输出电压的对应关系如下图：

当输入信号的峰峰值为4mV时，输出电压的峰峰值为800mV,可以求得

实验二、基于Multisim的逻辑电平测试器设计

一、实验目的：

1、理解逻辑电平检测电路的工作原理及应用。

2、掌握用集成运放和555定时器构建逻辑电平检测电路的方法。

3、掌握逻辑电平测试器的调整和主要性能指标的测试方法。

二、实验基本原理：

电路可以由五部分组成：

输入电路、逻辑状态判断电路、音响电路、发音电路和电源。

原理框图如图所示：

技术指标要求：

测量范围：

低电平

，高电平

用1kHz的音响表示被测信号为高电平；

用500kHz的音响表示被测信号为低电平；

当被测信号在0.75V～3.5V之间时，输入电阻大于20kΏ。

输入和逻辑状态判断电路要求用集成运算放大器设计，产生电路要求用555定时器构成的振荡器设计。

三、主要仪器设备及实验仪器：

Multisim虚拟仪器中的数字运算放大器、555计时器、电阻、电容、示波器、频率计等。

四、实验内容及步骤：

图1为测试输入和逻辑判断电路原理图。

图1输入和逻辑电平判断电路原理图图2音频产生电路原理图

图中U1是被测信号。

A1和A2为两个运算放大器，可以看出A1和A2分别与它们外围电路组成两个电压比较器。

A2的同相端电压为0.8V左右，A1的反相端电压Uh由R3和R4的分压决定,为3.5V。

当被测电压U1悬空时，输入电压Ui为R9上的分压值2V，A1、A2的输出UA、UB均为低电平；当被测电压U1小于0.8V时，A1反相端电压大于同相端电压，使A1输出端UA为低电平（0V）。

A2反相端电压小于同相端电压，使它输出端UB为高电平（5V）。

当U1在0.8V~3.5V之间时，A1同相端电压小于UH，A2同相端电压也小于反相端电压，所以A1和A2的输出电压均为低电平。

当U1大于3.5V时，A1输出端UA为高电平，A2输出端UB为低电平。

图2为音调产生电路原理图。

电路主要由两个555多谐振荡器U1和U2组成，U1、U2产生的震荡频率分别约为1000Hz和500Hz且只有当复位信号UA（UB）为高电平时，U1（U2）才工作。

将图1和图2的UA、UB对应连接在一起即组成完整实验原理图。

五、实验总结：

输入不同检测信号U1时仿真结果分别如下图3、4、5、6。

（1）U1=0.5V（<0.8V）时仿真结果如下图3

图3

（2）U1=4V（>3.5V）时仿真结果如下图4

图4

（3）U1=2V（0.8V~3.5V之间）时仿真结果如下图5

图5

（4）无检测信号输入时仿真结果如下图6

图6

实验三、基于Multisim三极管β值分选电路设计

一、实验目的：

1、熟悉三极管的电流放大原理，掌握其各管脚电流之间的关系；

2、掌握三极管放大电路和集成运算放大器（或集成电压比较器）的特性和应用；

3、掌握电路仿真调试的原则和排除故障的方法。

二、实验内容：

利用比较器构成一个NPN型三极管β值分选电路。

要求该电路通过发光二极管的亮或灭来指示被测三极管β值的范围，并用一个LED数码管显示β值的区间段落号。

如：

（0－50）显示“1”、（50－100）显示“2”、（100－150）显示“3”、（150－200）显示“4”、（>200）显示“5”。

三、实验原理图及结果：

三极管采用Multisim虚拟库中器件，其β（Beta）值可根据需要修改，比较器选择集成运放（LM324），在实验中对于LED灯的显示结果如下：

（0－50）没有LED灯亮、（50－100）一个LED灯亮、（100－150）两个LED灯亮、（150－200）三个LED灯亮、（>200）四个LED灯亮。

1）β值取35时，没有LED灯亮，且数码管显示区间段号显示“1”，截图如下：

2）β值取70时，一个LED灯亮，且数码管显示区间段号显示“2”，截图如下：

3）β值取130时，两个LED灯亮，且数码管显示区间段号显示“3”，截图如下：

4）β值取180时，三个LED灯亮，且数码管显示区间段号显示“4”，截图如下：

5）β值取240时，四个LED灯亮，且数码管显示区间段号显示“5”，截图如下：

实验四：

基于Multisim宽带放大电路设计

一、实验目的：

1、熟悉集成运算放大器的特性；

2、掌握运用集成运算放大器构成有源滤波器的方法；

3、掌握电路仿真调试的原则和排除故障的方法。

二、实验内容：

利用集成运放设计一个带通放大器。

要求该放大器能够对一定频率范围内的电压信号进行选频及放大，对频率范围之外的信号进行衰减。

集成运放可选择LM324。

技术指标：

BW（300Hz－3400Hz）、中频增益Av＝4。

三、实验设计：

用运放构成带通滤波器。

信号范围较宽，用2个运放分别构成低通和高通后并串联。

滤波器的快速设计方法：

（1）根据截止频率fc，选定电容C（单位uF）的标称值，使其满足K＝

（

）；

（2）从设计表中查出与Av对应的电容值及K＝1时的电阻值，再将这些电阻值乘以参数K，得电阻的设计值；

（3）实验调整并修改电容、电阻值，测量滤波器的性能参数。

1）对于低通滤波器（Av＝2）：

根据设计要求，其截止频率为3400Hz，可计算并查出其参数如下：

R1=1.126KΩ，R2=2.250KΩ，R3=6.752KΩ，R4=6.752KΩ，C=0.0294uF=C1，并根据参数选择标称元件。

2）对于高通滤波器（Av＝2）：

根据设计要求，其截止频率为300Hz，可计算并查出其参数如下：

R1=1.821KΩ，R2=1.391KΩ，R3=2.782KΩ，R4=2.782KΩ，C=0.33uF，并根据参数选择标称元件。

根据串联设计电路如下：

四、实验结果：

1）当输入中频信号（输入1.5KHz，10mV正弦波），在输出端应正常放大4倍左右：

示波器波形如下：

由上可知其正常放大，其放大倍数为38.775/9.240=4.19大致在设计要求Av＝4左右。

2）当输入低频信号（输入50Hz，10mV正弦波），在输出端信号应该衰减，示波器波形如下：

由上图可知，对于低频段的信号，经过宽带放大器，信号被衰减很大。

2）当输入低频信号（输入7KHz，10mV正弦波），在输出端信号应该衰减，示波器波形如下：

由上图可知，对于高频段的信号，宽带放大器对其并没进行正常放大，而是对信号进行了衰减

综上，该放大器能够对一定频率（300Hz－3400Hz）范围内的电压信号进行选频及放大，其增益Av＝4，对频率范围之外的信号进行衰减。