Multisim模拟电路仿真实例.ppt

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第4章Multisim8应用实例二、二、Multisim11应用实例应用实例1在模拟电子技术中的应用在模拟电子技术中的应用2在数字电子技术中的应用在数字电子技术中的应用第4章Multisim8应用实例图5-1例5.1原理图例例5.1共射晶体管放大电路，如图共射晶体管放大电路，如图5-1所示，要求：

所示，要求：

1）判断输出波形是否失真？

）判断输出波形是否失真？

2）如何改善波形失真？

）如何改善波形失真？

3）测试其）测试其fL和和fH。

5.1在模拟电子技术中的应用在模拟电子技术中的应用5.1.1放大电路设计与分析放大电路设计与分析第4章Multisim8应用实例图图5-2瞬态分析结果瞬态分析结果输出波形输出波形已经失真已经失真第4章Multisim8应用实例图图5-3加入反馈电阻加入反馈电阻R62）如何改善波形失真？

）如何改善波形失真？

?

第4章Multisim8应用实例图图5-4参数扫描设置对话框参数扫描设置对话框如何确定反馈电阻如何确定反馈电阻R6的阻值？

的阻值？

可对可对R6进行参数扫描分析进行参数扫描分析第4章Multisim8应用实例图图5-5参数扫描结果参数扫描结果R6=400比较输出波比较输出波形，选择形，选择R6为为400欧欧第4章Multisim8应用实例3）如何测试）如何测试fL和和fH？

加上电阻加上电阻R6前后分别进行交流分析，测试节点为前后分别进行交流分析，测试节点为2，其他设置默认，可分别得幅频和相频特性曲线如，其他设置默认，可分别得幅频和相频特性曲线如图；图；可对比加电阻可对比加电阻R6前后的幅频和相频特性曲线，看前后的幅频和相频特性曲线，看出其通频带的变化；出其通频带的变化；第4章Multisim8应用实例图图5-6未加未加R6时的幅频、相频特性曲线时的幅频、相频特性曲线fL为为1.34kHzfH为为1.14MHz第4章Multisim8应用实例图图5-7加上加上R6后的幅频、相频特性曲线后的幅频、相频特性曲线fL为为16HzfH为为18MHz加上负反馈电阻加上负反馈电阻R6后，不仅消除了波形失真，后，不仅消除了波形失真，同时明显展宽了频带。

同时明显展宽了频带。

第4章Multisim8应用实例图图5-8多级交流放大器多级交流放大器使用集成运算放大器使用集成运算放大器LM124AJ组成具有深度负反馈组成具有深度负反馈的交流放大器，如图的交流放大器，如图5-8所示。

分析其幅频特性和放所示。

分析其幅频特性和放大能力，指出大能力，指出fL和和fH。

例例5.2第4章Multisim8应用实例该电路属于该电路属于LM124AJ的典型应用，第一级的典型应用，第一级LM124AJ的的Gain=1+R2/R110，第二级，第二级LM124AJ的的Gain=1+R4/R6=101，因此该电，因此该电路的中频电压放大倍数约为路的中频电压放大倍数约为1000。

其设计指标为：

其设计指标为：

中频电压放大倍数中频电压放大倍数A=1000电路理论分析：

电路理论分析：

输入电阻输入电阻Ri=20k第4章Multisim8应用实例取标称值，取标称值，C1=C2=1、C3=5.7通频带通频带f=fH-fL，设其中：

，设其中：

fL20Hz，fH10kHz据此可估算出电路中据此可估算出电路中C1、C2、C3的取值的取值第4章Multisim8应用实例图图5-9例例5.2示波器窗口示波器窗口启动仿真：

得输入输出的信号，可估算出放大倍数约为启动仿真：

得输入输出的信号，可估算出放大倍数约为1000倍倍第4章Multisim8应用实例图图5-10例例5.2交流频率分析交流频率分析进行交流频率分析进行交流频率分析可得其可得其fL的值约为的值约为13Hz、fH的值约为的值约为19KHz第4章Multisim8应用实例例例5.3如图如图5.11是一个运放构成的差动放大器，分析其功能。

是一个运放构成的差动放大器，分析其功能。

图图5-11例例5.3差动放大电路差动放大电路第4章Multisim8应用实例理论分析：

理论分析：

仿真分析：

仿真分析：

输出波形，输出波形，幅值为幅值为2V第4章Multisim8应用实例例例5.4用集成运放设计一个实现用集成运放设计一个实现Vo=0.2Vi的电路。

的电路。

分析：

按照设计要求，分析：

按照设计要求，Vo=0.2Vi，因此可采用两级反相，因此可采用两级反相比例运放电路，比例运放电路，第一级实现第一级实现Auf1=-0.2，第二级实现第二级实现Auf2=-1，从而实现从而实现Auf=0.2。

设计电路如图。

设计电路如图5-13所示。

所示。

5.1.2模拟信号运算电路分析模拟信号运算电路分析第4章Multisim8应用实例图图5-13例例5.4电路原理图电路原理图由电路可估算：

由电路可估算：

第4章Multisim8应用实例图图5-14例例5.4仿真结果仿真结果通过通过瞬态分析瞬态分析仿真，得到输出波形如图仿真，得到输出波形如图5-14所示。

通过所示。

通过测试可以发现测试可以发现Vo=0.2Vi。

输出波形输出波形第4章Multisim8应用实例图图5-17例例5.6电路原理图电路原理图例例5.6如图如图5-17，是一个方波和锯齿波产生电路。

，是一个方波和锯齿波产生电路。

测试其周期，如果使其周期可调，该如何处理？

测试其周期，如果使其周期可调，该如何处理？

5.1.3信号产生和处理电路分析信号产生和处理电路分析第4章Multisim8应用实例在该电路中，运放在该电路中，运放U1和电阻和电阻R1、R3、R5等构成了一等构成了一个个滞回比较器滞回比较器;分析：

分析：

其中其中R3、R5将将Vo1反馈到运放反馈到运放U1的同相输入端，与的同相输入端，与零电位比较，实现状态的转换。

零电位比较，实现状态的转换。

同时同时R3还将还将Vo反馈到运放反馈到运放U1的同相输入端，作为的同相输入端，作为滞滞回比较器回比较器的的输入，构成闭环。

输入，构成闭环。

第4章Multisim8应用实例滞回比较器滞回比较器UREF为为参参考考电电压压；输出电压输出电压uO为为+UZ或或-UZ；uI为输入电压。

为输入电压。

当当u+=u-时时，输输出出电电压压的状态发生跳变。

的状态发生跳变。

比比较较器器有有两两个个不不同同的的门门限限电电平平，故传输特性呈滞回形状。

故传输特性呈滞回形状。

+UZuIuO-UZOUT-UT+第4章Multisim8应用实例若若uO=UZ，当当uI逐逐渐渐减减小小时时，使使uO由由UZ跳跳变变为为UZ所需的门限电平所需的门限电平UT回差回差（门限宽度门限宽度）UT：

若若uO=UZ，当当uI逐逐渐渐增增大大时时，使使uO由由+UZ跳跳变变为为-UZ所需的门限电平所需的门限电平UT+第4章Multisim8应用实例作作用用：

产产生生矩矩形形波波、三三角角波波和和锯锯齿齿波波，或或用用于于波波形形变换。

变换。

抗干扰能力强抗干扰能力强。

第4章Multisim8应用实例运放运放U2和电阻和电阻R4、电容、电容C1等构成等构成反相积分电路，反相积分电路，通过对通过对Vo1的积分运算，输出三角波。

的积分运算，输出三角波。

其周期其周期T为：

为：

T=4R1*R3*C/R40.4ms分析：

分析：

改变它，可调整输出改变它，可调整输出信号频率信号频率第4章Multisim8应用实例图图5-18例例5.6结果结果（左图为左图为Vo1，右图为，右图为Vo）检查电路无误后，启动仿真，双击示波器，检查电路无误后，启动仿真，双击示波器，打开其显示窗口。

结果如图打开其显示窗口。

结果如图5-18所示。

所示。

仿真分析：

仿真分析：

输出波形输出波形测得周期为测得周期为4ms如果将电阻如果将电阻R3换成一个变阻器，则可调整其周期！

换成一个变阻器，则可调整其周期！

第4章Multisim8应用实例矩形波发生电路仿真分析举例矩形波发生电路仿真分析举例第4章Multisim8应用实例三角波发生电路仿真分析举例三角波发生电路仿真分析举例第4章Multisim8应用实例仿真分析结果仿真分析结果第4章Multisim8应用实例首先根据该滤波电路截止频率为首先根据该滤波电路截止频率为100Hz，可选取低通滤，可选取低通滤波器的波器的RC的值；的值；例例5.8设计一个通带截止频率为设计一个通带截止频率为100Hz的二阶低通有源滤的二阶低通有源滤波电路。

波电路。

分析：

分析：

若选取若选取R16k，则可算出，则可算出C0.1uF第4章Multisim8应用实例图图5-22例例5.8电路电路然后，加上运放，组成有源二阶低通滤波器电路，如图：

然后，加上运放，组成有源二阶低通滤波器电路，如图：

根据运放电路根据运放电路的参数，则可的参数，则可算出：

算出：

第4章Multisim8应用实例运行仿真分析：

运行仿真分析：

得输入信号得输入信号V1和输出信号和输出信号V0的波形图的波形图说明输入信号通过了该滤波器，并被放大；说明输入信号通过了该滤波器，并被放大；并从中可以测试到并从中可以测试到Vo=1.6Vi第4章Multisim8应用实例从波特图仪上可以观察到当从波特图仪上可以观察到当20lgAup从从4.1dB下降下降到到1dB左右时，其左右时，其f0约为约为100Hz，理论值基本相同，达，理论值基本相同，达到设计要求。

到设计要求。

图图5-24波特图仪显示结果波特图仪显示结果第4章Multisim8应用实例若将信号源的频率分别修改为若将信号源的频率分别修改为200Hz和和1MHz，再次，再次启动仿真，其输出电压有何变化？

启动仿真，其输出电压有何变化？

200Hz1KHz第4章Multisim8应用实例适当修改参数适当修改参数R1、R2、R3、R4和和C1、C2，观察通带电，观察通带电压放大倍数和通带截止频率的变化？

压放大倍数和通带截止频率的变化？

增大增大C1、C2或或R3、R4，截止，截止频率减小频率减小增大增大R1输出波输出波形幅度增大形幅度增大如果如果R1太大，太大，输出会？

输出会？

比较有源低通滤波器和无源低通滤波器的带负载？

比较有源低通滤波器和无源低通滤波器的带负载？

第4章Multisim8应用实例1.输出功率要足够大输出功率要足够大2.效率要高效率要高Po为信号输出功率为信号输出功率,PE是直流电源向电路提供的功率。

是直流电源向电路提供的功率。

3.非线性失真要小非线性失真要小为使输出功率大为使输出功率大,功率放大器采用的三极管均应功率放大器采用的三极管均应工作在大信号工作在大信号状状态下。

由于三极管是非线性器件态下。

由于三极管是非线性器件,在大信号工作状态下在大信号工作状态下,器件本身器件本身的非线性问题十分突出的非线性问题十分突出,因此因此,输出信号不可避免地会产生一定的输出信号不可避免地会产生一定的非线性失真非线性失真。

5.1.4功率放大器分析功率放大器分析特特点点第4章Multisim8应用实例功率放大电路功率放大电路有三种工作状态有三种工作状态

（1）甲类工作状态甲类工作状态静静态态工工作作点点Q大大致致在在负负载载线线的的中中点点。

三三极极管管的的工工作作角角度度为为360度。

度。

tiCQOOiCuCE

（1）甲类工作状态甲类工作状态这种工作状态下，放大电路的最高效率为这种工作状态下，放大电路的最高效率为50%。

第4章Multisim8应用实例

（2）甲乙类工作状态甲乙类工作状态（3）乙类工作状态乙类工作状态tiCQOOiCuCE

（2）甲乙类工作状态甲乙类工作状态tiCQOOiCuCE（3）乙类工作状态乙类工作状态静静态态工工作作点点Q沿沿负负载载线线下下移移，静静态态管管耗耗减减小小，但但产产生生了了失失真真。

三三极极管管的的导导通通角角度度大大于于180度度小小于于360度。

度。

静静态态工工作作点点下下移移到到IC0处处，管管耗耗更更小小，但但输出波形只剩半波了。

输出波形只剩半波了。

第4