Multisim实验报告.docx

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Multisim实验报告

实验一单级放大电路

一、实验目的

1、熟悉multisim软件的使用方法

2、掌握放大器静态工作点的仿真方法及其对放大器性能的影响

3、学习放大器静态工作点、放大电压倍数、输入电阻、输出电阻的仿真方法，了解共射极电路的特性

二、虚拟实验仪器及器材

双踪示波器、信号发生器、交流毫伏表、数字万用表

三、实验步骤

4、静态数据仿真

电路图如下：

当滑动变阻器阻值为最大值的10%时，万用表示数为2.204V。

仿真得到三处节点电压如下：

则记录数据，填入下表：

仿真数据（对地数据）单位：

V

计算数据单位：

V

基极V（3）

集电极V（6）

发射级V（7）

Vbe

Vce

Rp

2.83387

6.12673

2.20436

0.62951

3.92237

10KΩ

5、

动态仿真一

（1）单击仪器表工具栏中的第四个（即示波器Oscilloscope），放置如图所示，并且连接电路。

（注意：

示波器分为两个通道，每个通道有+和-，连接时只需要连接+即可，示波器默认的地已经接好。

观察波形图时会出现不知道哪个波形是哪个通道的，解决方法是更改连接的导线颜色，即：

右键单击导线，弹出，单击wirecolor，可以更改颜色，同时示波器中波形颜色也随之改变）

（2）右键V1，出现properties，单击，出现

对话框，把voltage的数据改为10mV，Frequency的数据改为1KHz，确定。

（3）单击工具栏中

运行按钮，便可以进行数据仿真。

（4）双击

图标，得到如下波形：

电路图如下：

示波器波形如下：

由图形可知：

输入与输出相位相反。

6、动态仿真二

（1）删除负载电阻R6，重新连接示波器如图所示

（2）重新启动仿真，波形如下

：

记录数据如下表：

（注：

此表RL为无穷）

仿真数据（注意填写单位）

计算

Vi有效值

Vo有效值

Av

9.9914mV

89.80256mV

8.988

（3）加上RL，分别将RL换为5.1千欧和300欧，记录数据填表：

仿真数据（注意填写单位）

计算

RL

Vi

Vo

Av

5.1KΩ

9.994mV

193.536mV

19.3536

330Ω

9.994mV

24.314mV

2.433

（4）其他不变，增大和减小滑动变阻器的值，观察Vo的变化，并记录波形：

综上可得到下列表格：

Vb

Vc

Ve

波形变化

Rp增大

减小

增大

减小

先向上平移再恢复原处（a1、b1图）

Rp减小

增大

减小

增大

先向下平移再恢复原处（a2、b2图）

动态仿真三

1、测输入电阻Ri，电路图如下

在输入端串联一个5.1千欧的电阻，如图所示，并且连接一个万用表，如图连接。

启动仿真，记录数据，并填表。

万用表的示数如下：

则填表如下：

仿真数据（注意填写单位）

计算

信号发生器有效电压值

万用表的有效数据

Ri

10mV

6.315mV

8.740KΩ

2、测量输出电阻Ro

如图所示：

*万用表要打在交流档才能测试数据，其数据为VL。

电路图及万用表示数如下：

如图所示：

*万用表要打在交流档才能测试数据，其数据为V0

则可得下表：

仿真数据

计算

VL

VO

RO

117.633mV

233.339mV

5.016KΩ

思考题：

1、画出电路如下：

2、第一个单击

，

第二个单击

。

3、双击该原件，进行参数修改。

4、波形如下：

实验心得：

通过本次实验学会了Multisim基本操作，学到如何翻转元件、连线以及一些测试工具如示波器、万用表等。

借助于这个软件，以后很多现象可以不用通过实际实验进行验证，直接在计算机上就可以完成，较为方便。

实验二射极跟随器

画出电路图如下：

射极输出波形如下：

选取一个区域放大如下：

设备扫描参数如下：

则maxy和miny差距最小时rr1=138667Ω，则将R1阻值更改为138KΩ。

改后图如下：

直流仿真得如下图：

则可填写下表：

Vb

Vc

Ve

Ie=Ve/Re

9.00664V

12.00000V

8.33900V

4.63278mA

接下来测量放大倍数，如下图:

万用表档位在交流档上，数据填入下表：

Vi

Vo

Av=Vo/Vi

3V

2.924V

0.9747

下一步，测输入电阻，如下图：

根据分压公式可以计算输入电阻，得到下表：

Vs

Vi

Ri=Vi*Rs/（Vs-Vi）

3V

2.802V

72.1727KΩ

下一步，测输出电阻，如下图：

（开关断开时，测Vo）

（开关闭合时，测VL）

记录到下表：

Vo

VL

Ro=（Vo-VL）*RL/VL

2.988V

2.924V

39.4Ω

思考题：

1、电路图如下：

输入与输出的波形如下：

2、分析射极跟随器的性能和特点：

射极跟随器件可以将输入电压近似保留的输出，即电压增益Av为1，输出电阻很小大概几十欧，输入电阻很大大概几十千欧。

实验心得：

本次实验模拟了射极跟随器，更好地理解了射极跟随器的性能和特点，了解了如何估算集电极静态工作点的电阻，并得到了电压增益，输入、输出电阻等值同时对Multisim软件的操作更加熟练了。

实验三负反馈放大电路

画出电路图如下：

静态直流仿真结果如下图：

则记录到下表：

三极管Q1

三极管Q2

Vb

Vc

Ve

Vb

Vc

Ve

3.71629V

7.16460V

3.07682V

3.41389V

4.50264V

2.76222V

下一步进行交流测试：

开环RL=∞电路图和万用表示数如下：

开环RL=1.5k电路图和万用表示数如下：

闭环RL=无穷电路图和万用表示数如下：

闭环RL=1.5k电路图和万用表示数如下：

则记录下表：

RL图中R11

Vi

Vo

Av

开环

RL=无穷（S2开）

3.294mV

1.443V

438.1

RL=1.5K（S2闭）

3.293mV

548.442mV

166.5

闭环

RL=无穷（S2开）

3.745mV

102.548mV

27.4

RL=1.5K（S2闭）

3.694mV

91.534mV

24.8

下一步检查负反馈对失真的改善，将记录到的波形填入下表：

在开环情况下适当加大Vi的大小，使其输出失真，记录波形

闭合开关S1，并记录波形

波形

可见负反馈使输出增益减小，但是可以提高不失真度。

下一步测试放大频率特性,得到输出端的幅频特性如下：

开环时：

闭环时：

则填入下表：

开环

闭环

图形

图形

fL

fH

fL

fH

212.5248Hz

357.0302kHz

222.1684Hz

1.3244MHz

思考题：

分析如下的幅频特性和输出波形。

开关接电阻时，输出波形与幅频特性如下：

开关接三极管时，波形和幅频特性如下：

实验心得：

学会了用Multisim进行幅频特性分析，并且更好地理解了负反馈的作用，即牺牲增益来换取更大的频带，使输出尽量不失真。

实验四差动放大电路

调节放大器零点。

电路图以及万用表示数如下：

万用表示数较接近于0

当开关S3在左端时，静态电压仿真如下：

当开关S3在第二时，静态电压仿真如下：

将所测数据填入下表：

测量值

Q1

Q2

R9

C

B

E

C

B

E

U

S3在左端

6.36V

-26.11mV

-637.66mV

6.36V

-26.11mV

-637.66mV

11.33V

S3在第二

4.71V

-34.16mV

-652.87mV

4.71V

-34.16mV

-652.87mV

0

下一步，测量差模电压放大倍数。

更改后电路如下：

（1）典型差动放大电路单端输入：

万用表示数如下：

（2）、恒流源差动放大电路单端输入：

万用表示数如下：

（3）、典型差动放大电路共模输入：

万用表示数如下：

（4）、恒流源差动放大电路共模输入：

万用表示数如下：

综上，可得到以下表格：

典型差动放大电路

恒流源差动放大电路

单端输入

共模输入

单端输入

共模输入

Ui

100mV

1V

100mV

1V

Uc1

3.196V

493.483mV

3.487V

1.673mV

Uc2

3.147V

493.486mV

3.487V

1.673mV

Ad1=Uc1/Ui

31.96

无

34.87

无

Ad=Uo/Ui

63.43

无

69.74

无

Ac1=Uc1/Ui

无

0.493486

无

0.001673

Ac=Uo/Ui

无

0

无

0

CMRR=|Ad1/Ac1|

64.76

20842.80

思考题：

1、由上表可知，当差动放大电路接入恒流源时，CMRR将有明显的提高。

2、电路图及幅频特性如下：

如图可知，通频带约为4.7829MHz。

实验心得：

通过本次实验，了解了差分放大器的相关性能，并且了解到接入恒流源对差分放大器有提高CMRR的作用。

进一步加深画图及频率分析的方法。

实验五OTL功率放大器

首先调整静态工作点，电路图如下，调整R1和R2的值，使万用表的示数分别为5——10mV和2.5V，然后测试各级静态工作点，电路图和万用表示数如下：

可得Ic1=Ic3=9.438mA，U4=2.506V

进行直流仿真，可得以下图表：

将数据填入下表：

Q1

Q2

Q3

Ub

3.23293V

1.74229V

829.24548mV

Uc

5.00000V

0.00000V

1.74229V

Ue

2.50623V

2.50623V

152.77543mV

测试负载实际功率：

最大不失真的理想输入电压约为20mV，此时测量负载两端交流电压约为686.871mV

则Pom=Uo²/RL=0.686871²/8=0.059（W）

测试效率η=Pom/PE*100％=Pom/（Ucc*Idc）*100％=0.059/（0.043079*5）*100％=27.4%

输入灵敏度为20mV左右；

频率响应测试：

Ui=20mV；

fL

fH

通频带

F（Hz）

245.0897

3.3860M

3.3858M

Uo（V）

426.0m

426.0m

601.056m

Av

21.3

21.3

30.0528

思考题

1、根据本实验的结果，实际输出功率并不大，若要获得较大的实际功率，应该允许适当失真。

2、特点：

在波形振幅最大不失真的情况下，输出功率达到最大。

测量方法：

详见上述测量过程，先将输入电源置零，调节静