江苏大学multisim课程设计.docx

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江苏大学multisim课程设计

实验一：

多级放大电路

一、实验目的：

1、熟悉两阻容耦合放大电路静态工作点的测试方法；

2、掌握两极阻容耦合放大电路的电压放大倍数、输入电阻、输出电阻及频率特性的测试方法。

二、实验要求：

测量如图1.1所示两极放大电路的静态工作点，求电压放大倍数、输入电阻、输出电阻、频率特性及上、下限频率，并观察输入、输出电压波形，比较其相位关系。

图1.1两级放大电路

三、实验内容：

1、三级管型号、参数及信号源参数的选择

选择三极管的型号为2N2712和2N2714，设定输入信号的频率为1KHZ，幅度为10Mv。

2、静态工作点的测量

静态工作点的测量结果如图1.2所示。

图1.2静态工作点的测量结果

由图可知：

UB1=2.71088VUB2=BC1=9.54401V

UC2=15VUE1=2.11389VUE2=8.91169V

3、电压放大倍数的测量。

在图1.1所示的电路中，双击示波器的图标，从示波器上观察到输入、输出电压值，如图1.3所示。

输出电压与输入电压的比值就是电压放大倍数。

电压放大倍数为：

Au=2.233/（-14.129）=-0.158

图1.3输入、输出的波形图

4、输入电阻的测量：

连接测量电表如图1.4所示。

运行电路电表XMM3、XMM4示数如图1.5所示。

输入电阻：

=输入电压/输入电流。

则：

Ri=Ui/Ii=10mV/4.707μA=121.4Ω。

图1.4

图1.5

5、输出电阻的测量：

连接测量电表如图1.4所示。

运行电路电表XMM1、XMM2示数如图1.6、1.7所示。

输出电阻=（空载电压-负载电压）/负载电流。

则：

R0=（1.795-1.777）V/378.141μA=47.6Ω。

1.6（空载）

1.7（负载）

6、频率特性的测量

测试电路如图1.8所示，双击波特图仪，在波特图的控制面板上，设定垂直轴的终值F为100DB，初值I为-150DB，水平轴的终值F为1GHZ，初值I为1mHZ,且垂直轴和水平轴的坐标全设为对数方式（log），观察到的幅频特性曲线如图1.9、1.10、1.11所示。

用控制面板上的右移箭头将游标移动到中频段，测得放大倍数，然后再用左移、右移箭头移动游标找出电压放大倍数下降3DB时所对应的两处的频率-----下限频率fL和上限频率fH，两者之差即为电路的通频带DW。

DB=fL-fH=4.681MHZ-125.574KHZ=4.555MHZ。

图1.8

图1.9

图1.10

图1.11

实验二：

差分放大电路

差分放大电路是由两个电路参数完全相同的单管放大电路，通过发射极耦合在一起的对称放大电路，具有两个输入端和两个输出端。

本节将通过示波器来验证差放电路的特性。

一、实验目的：

1、熟悉差分放大电路静态工作点的测量方法；

2、掌握差分放大电路差模输入、单端输出的差模放大放大倍数的测试方法；

3、掌握差分放大电路共模输入、单端输出的共模电压放大倍数及共模抑止比的测试方法。

二、实验要求：

电路如图2.1所示，三极管型号为2N3903。

测量其静态工作点，并求差模放大倍数、共模放大倍数及共模抑止比。

图2.1

三、实验内容：

1、测量静态工作点

测量静态工作点时需将输入信号短路，如图2.2所示。

图2.2

由图可知电路的静态工作点如下：

IBQ1=IBQ2=8.993μA

UCEQ1=UCEQ2=XMM3-XMM5=6.104V-（-65.163mV）=6.1V

IEQ1=IEQ2=XMM4/2=1.193Ma

2、测量差模放大倍数

测量电路如图2.3所示，双击示波器图标展开面板，调整两通道的Y轴偏移量按钮，使两波形上下分开。

合上开关，开始仿真，其结果如图2.4所示。

拖动标尺1和2进行测量，读出输入电压峰—峰值，计算电压放大倍数。

由测量结果可知，双端输入单端输出时差模放大倍数为：

Aud=-1/2*（2.528/0.084778）=-14.91

这里输出电压与输入电压反相位，若输出电压从Q2管的集电极取出，则输出电压与输入电压同相位。

图2.3

图2.4

3、测量共模放大倍数及共模抑止比

测量电路如图2.5所示，此时输出电压很小，可以通过加大输入来观察，测量结果如图2.6所示。

图2.5

图2.6

由测量结果可知，共模放大倍数

Auc=-1/2*（180.659/398.512）=-0.226

于是可知，共模抑制比为

Kcmr=Aud/Auc=14.91/0.226=65.97

实验三：

功率放大电路

功率放大电路的任务是对信号进行功率放大，提供不失真且功率足够大的信号，以驱动负载工作，功率放大电路出了有较大的输出功率外，还应该有较高的效率。

目前广泛采用互补对称放大电路。

一、实验目的：

熟悉甲乙类放大电路的输出功率、输入功率，并计算效率。

二、实验要求：

已知电路为OCL互补对称放大电路，如图3.1所示，三极管型号为2N3904（NPN）和2N3905（PNP）,求甲乙类工作状态下的电源输入功率和输出功率，并观察输出电压波形。

图3.2

三、实验目的：

测量甲乙类工作状态下电源输入功率和输出功率的电路如图3.3所示，开关J1、J2接通上端，电路为甲乙类工作状态。

测量时注意和电源相连的电流表、电压表要选择DC档，和负载相连的电流变、电压表要选择AC档。

图3.3

甲乙类互补对称功率放大电路分析

测试电路如图3.3所示，接入万用表，测量结果如图3.4所示。

图3.4

甲乙类工作状态下：

电源输入功率：

Pv/W=（12.888+12.596）*（10^（-3））*12=0.3

输出功率为：

P0/W=825.13*16.258*（10^（-6））=0.0134

所以，效率为：

η=P0/Pv=0.0135/0.3=4.5%

在输入和输出端接入示波器，观察波形如图3.5所示，显然，输出电压波形没有失真。

实验四：

负反馈放大电路

一、实验目的：

1、掌握负反馈放大电路交流性能的测量方法；

2、研究负反馈对放大电路性能的影响。

二、实验要求：

电路如图4.1所示，观察引入负反馈后对放大电路交流性能的影响。

图4.1

1、观察负反馈对电压放大倍数的影响

测量电路如图4.2及图4.3所示，当A和B点断开时，电路处于开环状态，即为引入负反馈；当A、B两点短路时，电路处于闭环状态，及引入了电压串联负反馈。

显然，闭环电压放大倍数比开环时降低了很多。

结果如图4.2和4.3所示。

图4.2

图4.3

2、观察负反馈对电路通频带的影响

将波特图仪接入电路中，如图4.4所示，双击波特图仪，当A、B点断开和A、B点短路两种不同的连接方式时，可观察到两个不同的通频带。

测量结果如图4.5、4.6、4.7、4.8所示。

图4.4频率特性的测量电路

图4.5开环时下限频率的测量结果

图4.6开环时上限频率的测量结果

图4.7闭环时下限频率的测量结果

图4.8闭环时上限频率的测量结果

开环时电路的通频带宽为:

fBW=165.875KHZ-50.501HZ=165.825KHZ

闭环时电路的通频带宽为：

fBWf=4.23MHZ-12.244HZ=4.23MHZ

可见，引入负反馈能展宽通频带。

3、观察负反馈对输入电阻、输出电阻的影响

测量电路如图4.9所示。

图4.9开环时输入电阻、负载电压的测量电路及结果

图4.10开环时空载电压的测量电路及结果

图4.11闭环时输入电阻、负载电压的测量电路及结果

图4.12闭环时空载电压的测量电路及结果

由图4.9、4.10、4.11、4.12的测量结果可知：

开环输入电阻Ri=10mV/665.427nA=15.03KΩ

闭环输入电阻Rif=10mV/429.007nA=23.3KΩ

开环输出电阻Ro=（4.297V-3.367V）/335.995μA=2.77KΩ

闭环输出电阻Rof=（324.868mV-319.293mV）/31.904μA=174.7Ω

可见，引入串联负反馈能提高输入电阻，引入电压负反馈能降低输出电阻。

实验五：

非正选波产生电路

一、实验目的：

1、熟悉掌握运算放大器设计波形发生电路；

2、掌握波形发生电路的特点和分析方法。

二、实验要求：

设计三角波发生电路。

三、实验内容：

电路如图5.1所示，改变R3可以观察输出波形的变化情况，输出波形如图5.2、5.3、5.4、5.5所示。

图5.1三角波发生器

图5.2当R3为10%时的矩形波

图5.3当R3为15%时的三角波

图5.4当R3为20%时的三角波

图5.5当R3》25%时的三角波形

由图可知随着R3的增大，波形的幅值不断增大。

当R3大于25%的设定值时波形图为一条幅值为-11.118的直线。