模电仿真实验报告书.docx

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1、.实验一 晶体管共射放大电路一、实验目的1、 学习共射放大电路的参数的选取方法。2、 学习放大电路静态工作点的测量与调整，了解静态工作点对放大电路性能的影响。3、 学习放大电路的电压放大倍数和最大不失真输出电压的分析方法。4、 学习放大电路输入输出电阻的测量方法以及频率特性的分析方法。二、实验内容1、 确定并调整放大电路的静态工作点。2、 确定放大电路的电压放大倍数Av和最大不失真输出电压Vomax。（1） RL=无穷（开路）；（2） RL=3k欧姆。3、 观察饱和失真和截止失真，并测出相应的集电极静态电流。4、 测量放大电路的输入电阻Ri和输出电阻Ro。5、 测量放大电路带负载时的上限频率f

2、H和下限频率fL。三、实验准备1、 设置电源电压Vcc=12V，使静态工作电流Icq=1.5mA，Rc=3k欧。2、 设置三极管Q2N2222的即Bf=160，Vje=0.7V，Rb=300。3、 C1=C2=10uF，Ce=100uF。四、实验电路仿真分析1、 原理图绘制和参数选取经过估算得出以下结果：Rb1=80K欧左右，Rb2=20k欧左右，Re=1k欧左右，Rc=3k欧2、 检查电路中各节点电压和各支路电流，按设计要求调整静态工作点通过调整Re的大小和Rb1、Rb2的比值，比较输出输入放大倍数，得出如下电路参数（如原理图中所示）。图1.1 晶体三极管共射放大电路原理图3、 观察输入输出

3、电压波形，测量电压放大倍数当输入端加入交流信号源Vsin（频率：3.5kHz，幅值10mV）（1） 当RL=3k欧时，设置交流扫描分析，验证共射放大电路的电压放大倍数是否满足要求。图1.2 RL为3k欧时原理电路图1.3 RL为3k欧时输出输入放大倍数由图1.3可知放大倍数为132左右，满足题设要求（100-200之间）（2） 当RL开路（设RL=1Meg欧）时，设置交流扫描分析，验证共射放大电路的电压放大倍数是否满足要求。图1.4 RL开路时的电路原理图图1.5 RL开路时的输出与输入的放大倍数由图1.5可知此时放大倍数为198左右，满足题设要求（100-200之间）。（3） 当RL=3k欧

4、时，设置瞬态分析，观察输入输出波形，比较其相位关系。图1.6 输入和输出波形由图1.6易知：输出和输入反相4、 观察饱和、截止失真（Vi=40mV）图1.7 RL=3k欧时，出现饱和失真图1.8 RL=1Meg时出现饱和失真图1.9 截止失真图像经判断，输出电压是先出现饱和失真，再出现截止失真。5、 输入电阻测量图1.10 输入电阻测量图像由图中数据可知，在频率为3.5kHz时，输入电阻为2.28k欧左右。理论值为11.54k欧。6、 输出电阻测量图1.11 输出电阻测量图线由图可知，输出电阻为2.8K欧，理论值为3k欧。7、 仿真分析电路的频率特性，并测量放大器的上限截止频率和下限截止频率图

5、1.12 仿真设置图1.13 放大倍数曲线图1.14 频率特性曲线8、 观察放大器的相频特性曲线图1.15 频率特性曲线及相频特性曲线实验二 差分放大电路一、实验目的1、 学习差分放大电路的设计方法。2、 学习差分放大电路静态工作点的测量和调整方法。3、 学习差分放大电路差模和共模性能指标的测试方法。二、实验内容1、 测量差分放大电路的静态工作点，并调整到合适的数值。通过设置RW为变量，确定满足题设静态工作点的条件时RW的值，由以上三幅图线可知，RW为1.339k R2为1.339k。2、 测量差模电压放大倍数Avd1，观察vb、ve、vo的波形，并记录他们的相位和大小。3、 测量共模电压放大

6、倍数Ave1，观察vb、ve、vo的波形，并记录他们的相位和大小。4、 计算共模抑制比KCMR。三、实验准备1、 绘制电路图2、 设置三极管的=100，D1、D2为硅二极管（采用D1N4001）,3、 电路要求（1） Ic1q=Ic2q=0.75mA（2） Vc1=14V（3） 二极管D1、D2中流过的电流Id=3mA4、设T3管Rce3=50k欧，D1、D2的动态电阻Rd忽略不计四、实验电路仿真分析1、 静态工作点的确定和调整图2.1 电路原理图、静态工作点条调试图图2.2 电阻RW的确定2、 单端输入时的电压传输特性图2.3 设置直流扫描分析图2.4 c1端为输出端时的电压传输特性图2.5

7、 c2端为输出端时的电压传输特性图2.6 双端输出时的电压传输特性3、 差模输入（取vi1=5sinwtmV，vi2=-5sinwtmV），计算差模电压放大倍数和差模输入电阻，观察两输出端的相位关系。图2.7 差模输入电路原理图图2.8 设置时间扫描图2.9 c2端和c1端输出电压波形由此图可知：c1端输出电压波形与输入波形反相，c2端输出波形与输入波形同相，c1端和c2端输出波形反相。图2.10 差摸双端输出电压波形图2.11 设置交流扫描分析图2.12 c1端输出时电压放大倍数Avod1图2.13 c2端输出时电压放大倍数图2.14 双端输出时电压放大倍数图2.15 输入电阻由图2.15可

8、知：输入电阻6.722k4、 共模输入（取vi1=vi2=1sinwtV），计算共模电压放大倍数和共模输入电阻，观察两个输出端电压的相位关系。图2.16 共模输入电路原理图图2.17 c2端和c1端输出电压波形由此图可知：共模输入时，两输出端的电压波形同相位图2.18 双端输出时的电压波形图2.19 c1端输出时的电压放大倍数Avoc1图2.20 c2端输出时的电压放大倍数Avoc2图2.21 双端输出时的电压放大倍数Avoc图2.22 共模输入时的输入电阻由图2.22可知：共模输入时的输入电阻为46.8k欧5、 单端输入取vi1=10sinwtmV，查看差分放大电路中vo1、vo2、vo、v

9、e的波形，注意它们的相位和波形。图2.23 单端输入时的电路原理图图2.24 vo1输出电压波形图2.25 vo2输出电压波形图2.26 vo输出电压波形图2.27 ve的波形6、 双端输入，取vi1=105sinwtmV，vi2=95sinwtmV，查看差分放大电路中vo1、vo2、vo、ve的波形，注意它们的相位和波形。图2.28 vo1的波形图2.29 vo2的波形图2.30 vo的波形图2.31 ve的波形五、问题讨论1、 T3、R3、R4、D1、D2等元件在电路中起什么作用？对电路的静态工作点和Avd1、Avc1、KCMR等指标分别有什么影响？答：这些元件在电路中起恒流源的作用，抑制

10、零点漂移；能尽量抑制Avc，使共模抑制比增大。2、 怎样提高差分放大电路的共模抑制比和减小零点漂移？答：增大恒流源的内阻。实验三 互补对称功放电路一、实验目的1、 观察乙类互补对称功放电路输出波形，学习克服输出中交越失真的方法。2、 学习求最大输出电压范围的方法。二、实验类型验证型实验三、实验内容和要求实验电路如下图图3.1 乙类互补对称功放电路原理图1、 仿真观察输出波形和输入波形，注意在输入电压Vi过零点时，输出Vo发生的现象。图3.2 输入波形vi图3.3 输出波形vo图3.4 输入输出波形交越失真发生的范围如下图所示图3.5 交越失真发生的范围2、 克服交越失真图3.6 甲乙类互补对称

11、功放电路观察此时输出输入波形，图3.7 输出输入波形图3.8 当电压源从-2V变化到2V是电压传输特性曲线图3.9 当电压源从-10V变化到10V是电压传输特性曲线由此可见，输出没有发生交越失真3、 甲乙类互补对称功放电路的输出功率（1） 功率Po=1/2*Vom2/RL，得到输出功率特性曲线如下：图3.10 Po输出功率波形由图中数据可知，Po=0.53W（2） Pv=2/*Vcc*vo/RL，得到功率Pv的特性曲线图3.11 Pv功率波形由图中数据可知：Pv=1.774W（3） =Po/Pv=*Vo/（4*Vcc）图3.12 的波形由图中数据可知：为0.3（4） PT=1/RL*（Vcc*

12、Vo/-vo2/4）得到每个功率管的管耗图3.13 PT波形由图中数据可知：每个功率管的管耗为0.611W四、思考题1、 整理实验数据和波形并将两类电路的响应波形曲线进行比较。答：乙类互补对称功放电路输出电压波中出现交越失真，而且范围较大，而甲乙类互补对称功放电路输出波形中没有了交越失真。2、 比较两类电路的最大输出电压范围。答：乙类互补对称功放电路输出电压较小，而甲乙类互补对称功放电路输出电压较大，更接近输入电压。实验四 方波三角波发生电路一、实验目的1、 学习用集成运算放大器构成的方波和三角波发生电路的设计方法。2、 学习方波和三角波发生电路主要性能指标的测试方法。二、实验内容1、 用示波

13、器观察并测量方波的幅值Vom、频率fo及频率调节范围。2、 测量三角波的幅值Vom及其调节范围，注意观察在调节过程中波形的变化，并分析其原因。三、实验准备按下列要求设计一个用两级集成运放构成的方波三角波发生电路。（1） 振荡频率范围：500Hz1000Hz（2） 方波输出电压幅值：Vom=±8V（3） 三角波峰值调节范围：Vom1=24v（4） 集成运放采用uA741（5） 双向稳压管用两个D1N4735反接替代四、实验仿真1、仿真分析方波输出端和三角波输出端的电压波形图4.1 方波、三角波发生电路原理图图4.2 方波三角波输出端电压波形2、仿真分析运放组成的滞回比较器的电压传输特性

14、实验五 正弦波振荡电路一、实验目的1、 加深理解正弦波振荡电路的起振条件和稳幅特性。2、 学习RC桥式正弦波振荡电路的设计与调试方法。二、实验内容1、 按起振条件调整RC正弦波振荡电路，使其产生稳定的震荡输出。2、 调整电路到最大不失真输出，测量振荡频率fo和输出电压幅值Vom，并与设计值相比较。3、 在输出不失真条件下，分别测出二极管接入与断开两种情况下的输出电压、反馈电压的幅值，从中分析正弦波振荡电路的起振条件和稳幅特性。4、 改变RC，重复上述实验内容。三、实验准备设计一个用集成运算放大器构成的RC桥式正弦波振荡电路，设计要求如下：（1） 振荡频率：fo=500Hz（2） 输出电压有效值

15、Vo8V，且输出幅度可调（3） 集成运放采用uA741，稳幅元件采用二极管（4） 电容选用标称容量为0.047uF的金属膜电容器，电位器Rw用47K欧，二极管的并联电阻用10k欧四、实验仿真1、进过分析计算可以得到各个元件参数如下的电路原理图图5.1 桥式振荡电路原理图2、当调节电路中R1的值时，输出不同的波形，并对波形进行傅里叶分析得到如下结果：（1）当R1=8K欧时，输出波形为此时进行傅里叶分析（2）当R1=8.86k欧时，输出波形幅值达到最大且不失真此时进行傅里叶分析有（3）继续增加R1的大小，得到如下波形R1改为9K欧时此时进行傅里叶分析有改为10K欧时改为11k欧时改为12k欧时改为13k欧时由图可知，随着R1 的增加，输出波形的幅值在减小。（4）当R1=14k欧时，电路无法产生稳定的正弦波，对其进行傅里叶分析有：3、分析当R1大于等于14k欧时，Rf<2*R1,不能满足起振条件，因而输出波形最终衰减为0，无法得到稳定的正弦波形。当R1在8.86k欧到14k欧之间时，满足起振条件，能够输出稳定的正弦电压波形，但随着R1的增加，输出的电压波形的幅值在减小。当R1小于8.86k欧时，波形出现失真，出现削顶现象。;33