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1、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）VbeVce Rp2.833876.12673 2.20436 0.62
2、9513.92237 10K5、 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wire color，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
3、)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 9.9914mV89.80256mV 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 5.1K 9.994mV 193.536mV 19.3536 330 9.994mV 24.314mV 2.433(4)其他不变，增大和减小滑动变
4、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Ri10mV 6.315mV8.740K2、 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
5、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VLVORO117.633mV233.339mV5.016K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max y和min y差距最小时rr1=138667，则
6、将R1阻值更改为138K。改后图如下：直流仿真得如下图：则可填写下表：VbVcVeIe=Ve/Re9.00664V12.00000V8.33900V4.63278mA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：ViVoAv=Vo/Vi3V2.924V0.9747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：VsViRi=Vi*Rs/（Vs-Vi）3V2.802V72.1727K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：VoVLRo=(Vo-VL)*RL/VL2.988V2.924V39.4思考题：1、 电路图如
7、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Q2VbVcVeVbVcVe3.71629V7.16460V3.07682V3.41389V4.50264V2.76222V下一步进行交流测试：开
8、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R11ViVoAv开环RL=无穷（S2开）3.294mV1.443V438.1RL=1.5K（S2闭）3.293mV548.442mV166.5闭环RL=无穷（S2开）3.745mV102.548mV27.4RL=1.5K（S2闭）3.694mV91.534mV24.8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
9、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fLfHfLfH212.5248Hz357.0302kHz222.1684Hz1.3244MHz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
10、态电压仿真如下：将所测数据填入下表：测量值Q1Q2R9CBECBEUS3在左端6.36V-26.11mV-637.66mV6.36V-26.11mV-637.66mV11.33VS3在第二4.71V-34.16mV-652.87mV4.71V-34.16mV-652.87mV0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
11、单端输入共模输入Ui100mV1V100mV1VUc13.196V493.483mV3.487V1.673mVUc23.147V493.486mV3.487V1.673mVAd1=Uc1/Ui31.96无34.87无Ad=Uo/Ui63.43无69.74无Ac1=Uc1/Ui无0.493486无0.001673Ac=Uo/Ui无0无0CMRR=|Ad1/Ac1|64.7620842.80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
12、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510mV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：Q1Q2Q3Ub3.23293V1.74229V829.24548mVUc5.00000V0.00000V1.74229VUe2.50623V2.50623V152.77543mV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
13、约为686.871mV则Pom=Uo²/RL=0.686871²/8=0.059（W）测试效率=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；fLfH通频带F（Hz）245.08973.3860M3.3858MUo（V）426.0m426.0m601.056mAv21.321.330.0528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：
14、详见上述测量过程，先将输入电源置零，调节静态工作点，之后再调节输入信号，使输出最大且波形不失真，再测负载两端的电压，得出实际功率。实验心得：通过本次实验加深了对功率放大器的特点和测试方法的了解，并且对Multisim的使用方法更加熟练了。实验六 基础运算放大器的测量电路图如下：静态工作点测试如下：项目值同相输入端电压-546.54561uV反相输入端电压483.24574uV输出端电压12.34661mV正偏电源电压14.00000V反偏电源电压-14.00000V下一步进行最大功率测试，在输出端接一8的负载电阻，经调整，电压振幅最大且不失真时，输入电压Us约为12mV，电路图如下：用万用表交
15、流当测得输出负载两端的交流电压如下：则最大功率为Pom=0.128071²/8=1.323（mV）下一步进行频率响应测试：交流仿真得到的输出端幅频特性如下：可知fH=15.7510kHz，通频带为15.7510kHz下一步，进行输出波形观察，输出端波形如下：显然，输出端波形为最大不失真。下一步，进行放大倍数测量，Vi与Vo的值如下图：则Vi=11.997mV，Vo=128.071mV。则放大倍数Av=Vo/Vi=128.071/11.997=10.675 实验心得：本次实验在指导书无任何指导的情况下独立完成的，是对前面几个实验学到的测试方法的测试、巩固和总结。通过本次实验，对Mult
16、isim的操作更加熟悉了，并且对一般的集成放大电路有了更深的了解。实验七 波形发生器应用的测量实验1电路图如下：未调电位器时，Rw=10k*50%=5k，波形失真，如下：当电位器调节到40%时，即此时Rw=10k*40%=4K，波形刚好不失真，波形如下：当电位器为29%时，即Rw=10k*29%=2.9k，输出端刚刚起振，波形如下：分析：根据上述的波形和数据易知，负反馈越强，起振越难，波形失真越；负反馈越弱，起振越容易，波形失真越大。在输出最大不失真的情况下，测得输出电压，反馈电压如下：则可看到，振荡条件为Vo/Vf=3.00936略大于3。断开D1、D2，重复以上实验，得到下列信息：最大不失
17、真Rw=10k*29%=2.9k，波形如下：临界起振的Rw=10k*28%=2.8k，波形如下：任意将Rw调到60%，波形失真失真时，波形如下：Vf与Vo示数如下：则Vo/Vf=3.3196略大于3。分析：可见去掉整流装置后，临界振荡和起振的条件区分度变的不那么明显了。但是输出电压增益变大了，失真度也变大了。实验2 方波发生器电路图如下：示波器显示波形如下，输入为三角波，输出为方波，对应关系如下：改变Rw的位置，测试波形的频率范围，为精确测量，引入频率计数器，分别测量电位计为0%、50%、100%时的波形频率，测试结果如下：Rw为0%时：Rw为50%时：Rw为100%时：则由上图易知，波形的频
18、率范围为：1.408kHz2.778kHz将D1改为单向稳压管，电路和输出波形以及频率如下：分析：由以上数据和图像可以看出，双向稳压管可以使振幅上下两部分完整输出，而单向稳压管会滤掉某一部分的波形；此外双向稳压器的波形频率范围明显要高于单向稳压管。实验3 三角波和方波发生器电路图如下：图中Rw在50%的位置时，示波器波形如下：则从示波器的波形可知方波的幅值约为20.647/2=10.3235V，频率约为1/（1.155*0.001*2）=432.9Hz三角波幅值约为10.054/2=5.027V，频率均约为1/（1.174*0.001*2）=425.89Hz。接下来，分别将Rw调至0%和100
19、%位置，其电路图和波形示波器波形如下：Rw在0%处：可见，Rw在0%处时，幅值几乎保持不变，但是周期增大，频率减小。Rw在100%时：可见，Rw在100%处时，幅值几乎保持不变，但是周期减小，频率增大。实验心得：本次实验设计了三种不同类型的信号发生器，对如何产生不同类型的波形的有了更深入的了解。此外，掌握了一种新的工具频率计数器，对Multisim这个软件的使用也有了更深的了解。本次所有实验结束的心得体会： 本次使用的Multisim软件相对于前面使用的Pspice和Matlab软件来看，操作更加简单易懂，软件提供的仿真仪器也有很多，这次7个实验下来，已经学会使用的仪器有：万用表、双踪示波器、频率计数器以及探测针。个人认为，这款软件可以帮助我们对电路的学习有更多感性的了解。唯一不方便的地方就是每次要进行更改都必须停止仿真，较为麻烦，但是这在现实生活中却很有帮助，可以让我们养成不带电操作的习惯，每次对电路进行改造时，必须切断电源，停止工作，以防触电或电路短路。电路课本上一些平时了解不太深的定理和公式也可以通过Mulitisim软件帮助加深理解。总之，本次实验下来，在电路和模电知识上收获甚多，唯一不足之处就是指导书有些许错误以及含义不清之处，有时更正这些错误很占用时间。58 / 58精品word