北航电子电路设计训练模拟部分实验报告.docx
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北航电子电路设计训练模拟部分实验报告
电子电路设计训练
模拟部分实验
实验报告
实验一：
共射放大器分析与设计
1.目的：
（1）进一步了解Multisim的各项功能，熟练掌握其使用方法，为后续课程打好基础。
（2）通过使用Multisim来仿真电路，测试如图1所示的单管共射放大电路的静态工作点、电压放大倍数、输入电阻和输出电阻，并观察静态工作点的变化对输出波形的影响。
（3）加深对放大电路工作原理的理解和参数变化对输出波形的影响。
（1）请对该电路进行直流工作点分析，进而判断管子的工作状态。
（2）请利用软件提供的各种测量仪表测出该电路的输入电阻。
（3）请利用软件提供的各种测量仪表测出该电路的输出电阻。
（4）请利用软件提供的各种测量仪表测出该电路的幅频、相频特性曲线。
（5）请利用交流分析功能给出该电路的幅频、相频特性曲线。
（6）请分别在30Hz1KHz100KHz4MHz和100MHZ这5个频点利用示波器测出输入和输出的关系，并仔细观察放大倍数和相位差。
（提示：
在上述实验步骤中，建议使用普通的2N2222A三极管，并请注意信
号源幅度和频率的选取，否则将得不到正确的结果。
）
3.实验结果及分析：
（1）根据直流工作点分析的结果，说明该电路的工作状态。
由simulate->analyses->DCoperatingpoint,可测得该电路的静态工
作点为：
FileEditVietwGraphTraceCun&rLegendToolsHelp
瞎冏|卑*腌爲I甜昌也■16儿人I題®愆晳團轡GDCOperatingPoint|DCOperattigPointDCOperatingPoint|
exp1
DCOperatingPoint
DCOperatingPoint
1
T
3
斗
5
T
V（5）9.08733
V（4）2,966^
V⑵2.340S7
©qqlDd972,95706u
@qql[jb]4.4S43Su
@qql[ie]-977,44144u
SelectedDiagram：
D匚OperatingPoint
图2直流工作点
由V（5）>V（4）>V
（2）,可知，晶体管发射结导通，且发射结正偏，集电结反偏，晶体管工作在放大状态。
（2）详细说明测量输入电阻的方法（操作步骤），并给出其值。
图3输入电阻测量
使用交流模式的电流表接在电路的输入端测量输入电压和输入电流，如
图所示，可得输入电阻：
R十二眾阶3.35小
（3）详细说明测量输出电阻的方法（操作步骤），并给出其值
vcc
^■JV
ACHOMOhin
lOmVrms
■C2■■■：
10DuE
图4输出电阻测量
分别测量空载时的输出电压Ui和带载时的输出电压U2，得到输出电阻:
-1）Rl=2.9212
（4）详细说明两种测量幅频、相频特性曲线的方法（操作步骤）。
a.利用软件右侧栏的BodePlotter测量幅频、相频特性曲线，将输入端连接仪器IN端，输出端连接仪器OUT端，共地后点击运行，得出幅频、相频特性曲线，如下图。
BodePlotter-XEPl
图5幅频特性曲线
图6相频特性曲线
b.禾U用软件的交流分析功能测得电路的幅频、相频特性曲线。
选择simulate->analyses->ACAnalysis，添加仿真输出点后，选择simulate，
可得幅频、相频特性曲线，与前面用仪表测量得到的频率特性曲线相同。
GrapherView
旦
FiileEditViewGraphTractCursorLegendToolsHelp
勺X為71曲亘也及I込几人©◎型画酸飽T
BodePlotter'XBP11ACAnalysis]ACAnalysis]ACAnalysis人匚Analysis|
①prx-LIbTOIAIlbcdp
exp1
ACAnalysis
丄
100応乂
V0
Trace:
V（7）
图7交流分析频率特性
（5）根据得到的幅频特性曲线，禾U用作图器的标尺功能，指出该电路的fL
和fH（3dB）。
根据图5可得幅频曲线最高点为17.794Hz，分别找两侧比最大值衰减
3dB的频率值，如下图所示，可以得到f^98.58Hz,f^2.26MHz
BodePlotter-XBPl
图8fL测量
2.26MHz
14.772dB
+In
+Out
图9fH测量
（6）将得到的30Hz1KHz100KHz4MHz和100MHz这5个频点的输入和
输出关系和刚才得到的幅频、相频特性曲线对比，你有何看法？
OscirkKcope■焙Cl
Tt
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H.Q45fflV
15-393mV
Reverse|
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44-215ms
12.5^DfflV
13-S69IHV
1曲.
mi
3.172ms
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md_A14.曲mV-13.Wffl¥-38.Wnrf
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Trigger
Tmriia&p-
ChannelA
匚hannelB
Safe：
™LB）Div
5c^e：
10mVpv
Scale：
SOniV/Div
EtKje:
[j]rifij
k.p<»-（Div）:
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0
対&.㈣》Ci
Lewd:
QV
丽g|阳Aye
AC.Q'[«]
*c|□阖d
Type|Sng.||hbf.||AutD|^Ncne
图111KHz
图12100KHz
图134MHz
图14100MHz
输入频率不同时，输出的放大倍数和相位差:
30Hz
1000Hz
100KHz
4MHz
100MHz
放大倍数
1.320
7.56
10n
9.6
6.96「
相位差（度）
37
180
180'—
180
221.7[
从上表中可以看出，测得的放大倍数与相位差与前面所测的幅频、相频特性曲线相符。
（7）请分析并总结仿真结论与体会。
这是我们电子电路设计训练的第一次实验，第一次接触Multisim，感
受到了该软件在电路分析中的强大功能，也把模电课上所学的东西用于实践，因此对知识有了更深的理解。
本次实验中，对于实验操作，收获最大的地方是要注意用仪表测量时哪些情况该用直流、哪些情况该用交流，选择错误就无法得到正确的实验结果。
实验二：
射级跟随器分析与设计
1.目的：
通过使用Multisim来仿真电路，测试如图2所示的射随器电路的静态工作点、电压放大倍数、输入电阻和输出电阻，并观察静态工作点的变化对输入输出特性的影响。
图15实验二电路图
2.步骤：
（1）请对该电路进行直流工作点分析，进而判断管子的工作状态。
（2）请利用软件提供的各种测量仪表测出该电路的输入电阻。
（3）请利用软件提供的各种测量仪表测出该电路的输出电阻。
（4）请利用软件提供的各种测量仪表测出该电路的幅频、相频特性曲线。
（5）请利用交流分析功能给出该电路的幅频、相频特性曲线。
（6）用瞬态分析法分析其电压跟随器特性，随意改变负载电阻阻值，观察输出特性有何变化。
3.实验结果
（1）请对该电路进行直流工作点分析，进而判断管子的工作状态。
用仿真-分析-直流工作点分析，得到的结果如下图所示。
V5）>VW>V
（2）晶体管发射结导通，发射结正偏、集电结反偏，故晶体管工作在放大状态。
需GrapherView
FileEditViewGraphTrsce匚urscrLegendToolsHelp
3olx館m-
Osdlloscope-XSCl]Osdlloscope-XSC1|Osdllosoope-XSC1兀QperatngPoint*|卜
exp2
DCOperatingPoint
SelectedDisgramiDCOperatingPoint
图16直流工作点
（2）请利用软件提供的各种测量仪表测出该电路的输入电阻。
:
_LW二计
:
:
T：
：
：
'
5*
i卫伽
■■Cl■
ACleJHHOhm'10pF'
1^-000m
IpniVrriiisfF
ACIQMOhnr
C2•
宀D
R4WuF
53kD
图17输入电阻测量
如图,
在输入端连接交流电表，得到输入电阻:
他、T81k「
Ii1.018」A
（3）请利用软件提供的各种测量仪表测出该电路的输出电阻。
分别用交流电压表测量空载时的输出电压Ui和带载时的输出电压U2，
如下图所示。
可以得到输出电阻Ro-1）R^26.111
U2
可以看到，射极跟随器的输入电阻较大，输出电阻较小，因此在电路中常用于阻抗匹配。
A€-lOMOhrn
10pF:
U1
图18输岀电阻测量
AClOMOhm
（4）请利用软件提供的各种测量仪表测出该电路的幅频、相频特性曲线。
利用BodePlotter仪表测出该电路的幅频、相频特性曲线：
图19幅频特性曲线
apacBes
1.06.44&.04&0.04.&k46.0k540.0k5.4M32.0M1.0G1D.0G280.0G2.8T100.0T
Frequency（Hz）
图20相频特性曲线
（5）请利用交流分析功能给出该电路的幅频、相频特性曲线。
FileEditViewGraphTriaceCursorLegendToolsHelp
鼻GrapherView
色二iQX&£e1M口］也0凶几几睦⑥画刼0A
曲酸芒1豹
DCop^ralmgPoint\BodEPlotter-XBP1ACAnalysis|
s2_1
ACAnalysis
10：
1Q0.446.0460.04.6k46.0k94Q.0k6.4M320M1.0G100G28OJG2£T
Frequency（Hz）
Trace:
Vf4i
图21交流分析频率特性
用交流分析功能得到的频率特性曲线与上面仪表测量的结果相同
（6）用瞬态分析法分析其电压跟随器特性，随意改变负载电阻阻值，观察输出特性有何变化。
负载电阻为4.7k0时，simulate->Analysis->TransientAnalysi得到输入和输出的关系如图22所示。
可以看到，输入和输出基本相同，具有良好的电压跟随特性。
/GrapherView
FileEdit日phTraceCursorLegendTookHelp
®ol小和j曲同竝・|因八去|邈◎毬陋曲朗七I冉$|处毎|•區KOptraWifPoint]ud«Plotttr-XBPIIACAM加TmisentAnalyEls|
Is2_1
mnsiientAnalysis
20ml
—
hmDhm亦
010101
1-1-2（>Q62DA
5OD.0|j1.OrTi
1L5m2.0m
Time（s）
2.5m3.0m
SelectedTrace:
V（4j
图22瞬态分析
利用Simulate->Analysis->ParameterSwee功能对负载电阻Ra进行参数扫描分析，即改变负载电阻阻值，观察输出电压的变化。
从结果中可以看到,当负载电阻较小，即与射随器的输出电阻接近时，负载电阻的变化对输出电压有较大影响，电压跟随性能下降。
而当负载电阻较大时，负载的变化对输出电压基本没有影响，在图中表现为各条曲线互相重合。
目』丨勺兴晞f也口Hl令的几A題自〔甸翻題0
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PararneterF^ameterSweep
FileEditViewGraphTraceCursorLegendToolsHelp
窃GrapherVi^w
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图23负载电阻参数扫描（小负载）
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Pai■台州ewrSweeps|Parunei^rSwe即ParameterSweegi|
FileEditViewGraphTraceCursorLegendToolsHelp
s2_1
DeviceParameterSweep:
5.3450
5.3400
5.3350
5.33005.3250
5.3200
5.3150
5.3100
Emle■:
tedTrmre:
Vf5、，rrHreEimtmnfe1000
图24负载电阻参数扫描（大负载）
（7）请分析并总结仿真结论与体会。
这次实验中，我们利用瞬态分析和参数扫描功能对射随器进行了分析，对Multisim的功能有了更多认识，巩固了基本操作。
同时，也更加深刻的理解了射随器的性质，了解了其输入电阻大、输出电阻小的特性，对其驱动负载的能力也有了深入体会。
实验三：
差动放大器分析与设计
1.目的：
（1）通过使用Multisim来仿真电路，测试如图3所示的差分放大电路的静态工作点、差模电压放大倍数、输入电阻和输出电阻。
（2）加深对差分放大电路工作原理的理解。
（3）通过仿真，体会差分放大电路对温漂的抑制作用。
C
VC
2U2222A
VEE
图25实验三电路图
2.步骤：
（1）请对该电路进行直流工作点分析，进而判断电路的工作状态。
（2）请利用软件提供的电流表测出电流源提供给差放的静态工作电流。
（3）请利用软件提供的各种测量仪表测出该电路的输入、输出电阻。
（4）请利用软件提供的各种测量仪表测出该电路的单端出差模放大倍数。
（5）请利用软件提供的各种测量仪表测出该电路的幅频、相频特性曲线。
（6）请利用交流分析功能给出该电路的幅频、相频特性曲线。
（7）请利用温度扫描功能给出工作温度从0C变化到100C时，输出波形的变化。
（8）根据前面得到的静态工作点，请设计一单管共射电路，使其工作点和图3电路的静态工作点一样。
利用温度扫描功能，给出单管共射电路工作温度从0C变化到100C时，输出波形的变化，比较单管共射电路与共射差分电路的区别。
3.实验结果及分析：
（1）根据直流工作点分析的结果，说明该电路的工作状态。
运用仿真-分析中的直流工作点分析功能，分析各点电压，得到的直流工作点如下图所示：
DCOperatingPoint
扁GrapherView
DCOperatingPoint
Diaq「mm：
DCOpE「dtinqPoint
FileEditViewGr^phTraceCursorLegendToolsHelp乡固亚爼丨曲匡］胆區I、二人|邈旦◎专曾|斟赴丨A
s3_1
DCOperatingPoint
Tlz-JL1J-mlzu
245379v（v（v（vcv（v（
-11-28927-1.57431m-10.67297-11.2916310,59039-599^58^7m
11.64615=1.57435m
图26直流工作点
从上图可以看出，晶体管Q、Q均满足发射结导通、发射结正偏且集电结反偏，因此工作在放大区；而Q、Q4均满足发射结导通、发射结和集电结都正偏，因此工作在饱和区。
（2）请画出测量电流源提供给差放的静态工作电流时，电流表在电路中的接法，并说明电流表的各项参数设置。
JR3：
■W^-1
■■U1■■
2M2222A:
;:
2N2222A
卜4■!
VFF
D.
-12V
F
■VF
图27静态工作电流测量
如图加入直流电流表，测得静态工作电流为0.708mA。
（3）详细说明测量输入、输出电阻的方法（操作步骤），并给出其值
\'20tnVirirtite
IkHE
2W2222A
4•VEE--
鼻一....：
工:
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■--.12V•
图28输入电阻
U3.AC.
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2W2322A
（■,2DffinVrms
VEE
-12V:
图29输岀电阻
如上图搭建电路,
得到电压和电流的测量结果，然后计算输入电阻和
输出电阻，其中电压表和电流表都工作在交流测量状态。
测量输出电阻时,
要分别测量空载时的输出电压Ui和带载时的输出电压U2。
输入电阻：
°.20V=37950”
h0.527」A
输出电阻：
凡=（U1-1）Rl=10092」
U2
（4）详细说明测量差模放大倍数的方法（操作步骤），并给出其值
图30单端岀差模放大倍数
如图，用两个交流数字电压表分别测量输入和输出电压，得到单端出差模放大倍数1=Uo=0.109V=5.45倍。
Ui0.020V
（5）详细说明两种测量幅频、相频特性曲线的方法（操作步骤），并分别画出幅频、相频特性曲线。
a.用BodePlotter仪器测量幅频、相频特性曲线，女口图31连接电路,
BodePlotter-XBPl
I"J
图32幅频特性曲线
BodePlotter-XBPl
图33相频特性曲线
b.用仿真-分析-交流分析功能分析幅频、相频特性曲线，设置频率范围，可以得到如下图所示的曲线：
MGrdpherView
FileEditVibwtGraphTraceCursiorLegendToolsHelp
ACAnalysis|
10j
400m-
s3_1
ACAnalysis
44
协
1.04.628.0100.04B0.D2s8k1D.0k46.0k
Frequency（Hz）
10.0M100.0M1.0G10.0G
图34频率特性交流分析
可以看到，交流分析得到的幅频、相频特性曲线与仪表测量结果是
致的
iW|■回*冨一
（6）对比实验步骤（7）和（8）的结果，你有何结论?
MGrapherView
FileEditViewG『mphTraceCursorLegendToolsHelp
3筲哼X瞎上|咄戸inp|回几z■磔日画甑題右|為
Ten^^raEureSivMpTemperatureSiween
S31
0.0000
SOO.OOMp
1.0000m
Time（s）
gV|?
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QV{7].TvnfMalluf**lOCl
1.5000m
2.0000m
SelectedTra匚E：
Vf7hTemperature0
图35差分放大电路温度扫描
1FileEditViewGraphTraceCursorLegendTookHelp
J>9XS5）曲叵IK0回几几固直画愆巒変|m7?
計巧邑
|Temp&ratureSwe«fi|
（>amEloA
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250.0000p
I.DOQOm
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Time（s）
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T「3fe:
Teiti口et日1口「£二444444
s1_1
TemperatureSweep:
750.000Dp.
图36共射放大电路温度扫描
可以看出，差分放大电路抑制温漂的性能要明显好于共射放大电路
（7）请分析并总结仿真结论与体会。
这次实验的电路比前两次复杂，并且最后的实验还需要独立调整共射放大电路的工作点，因此对我分析、设计和调整电路的能力都有很大锻炼。
通过各项实验，对差分放大电路的优越性也有了更深刻的认识。
实验四：
集成运算放大器应用
1■目的:
1.了解集成运放的内部结构及各部分功能、特点；
2.了解集成运放主要参数的定义，以及它们对运放性能的影响。
3.掌握集成运算放大器的正确使用方法；
4.掌握用集成运算放大器构成各种基本运算电路的方法；
5.掌握根据具体要求设计集成运算放大电路的方法，并会计算相应的元件参
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