实验一单级放大电路的设计及仿真Word下载.docx
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图1
2.测定饱和失真和截止失真
1)饱和失真
调剂滑动变阻器,当滑动变阻器的值为15kΩ时,示波器中输出电压的波形底部被削平,显现了饱和失真。
如图2所示
图2
对电路进行直流分析,取得如下静态工作点的值:
Ib=,Ic=11uA,Vce=
2)截止失真
由于输入的信号过小,因此很难观看到截止失真的现象,因此将小信号的峰值调至50mV,调剂滑动变阻器,当滑动变阻器的值为50kΩ时,示波器中输出电压的波形顶部被削平,显现截止失真。
如图3所示。
图3
Ib=,Ic=观看不失真并测定参数
调剂滑动变阻器,当滑动变阻器的值为30kΩ时,波形大体对称且幅度最大,如图5所示
图5
再通过对电路图进行直流分析,取得如下静态工作点的值:
Ib=,Ic=测试三极管的输入、输出特性曲线和β、rbe、rce值
1)当电路不失真时,可依照Ib与Ic的值测得β=Ic/Ib=212
2)三极管的输入特性曲线:
图6为测试三极管输入的实验图,利用直流扫描,可得输入特性曲线如图7所示:
图6
图7
静态时Ib=,在图7中找到静态工作点Q,在Q点周围取两个点,斜率的倒数即为rbe,rbe=dx/dy=Ω
3)三极管的输出特性曲线:
图8为测试三极管输出的实验图,利用直流扫描,可得输出特性曲线如图9所示:
图8
图9
Ib=
通过静态时的Ic找到Q点,在Q点周围取两个点,斜率的倒数即为rce=dx/dy=68k
4.测量电路的输入电阻、输出电阻和电压增益
1)测量输入电阻
输入电阻的测试电路如图10所示。
将万用表XMM2设置为交流电流表,万用表XMM1设置为交流电压表。
从这两个表中读出电流和电压的值,如图11所示。
Ri=Vi/Ii=Ω
图10测量输入电阻电路图
图11电流表与电压表读数
2)测量输出电阻
输出电阻的测试电路如图12所示。
从这两个表中读出电流和电压的值,如图13所示。
Ro=Vo/Io=Ω
图12测量输出电阻电路图
图13电流表与电压表读数
3)测量电压增益
测量电压增益的电路图如图14所示,XMM1测量输入电压,XMM2测量输出电压,示数如图15所示。
Av=Vo/Vi=
图14测电压增益实验图
图15
4.电路的频率响应曲线和fL、fH值
对电路进行交流分析,取得频率响应曲线如图16所示,由最大分贝减3分贝取得fl和fh的值,fl=,fh=:
图16
5误差分析
三极管的β真=220,实际测得的β=212,误差E=|β真-β|/β真=%
Ri=R1模拟电子技术基础[M].北京:
高等教育出版社,2004.
[5]温平平,贾新章.模拟乘法器的建模及其应用[J].电子科技,2004,3.
实验二负反馈放大电路的设计与仿真
一实验目的
1研究负反馈对放大电路输出信号的阻碍。
2把握负反馈对放大电路输入电阻Ri、输出电阻Ro和电压增益的阻碍,而且验证AF≈1/F.
3了解负反馈对放大电路通频带的阻碍和非线性失真的阻碍。
二实验要求
1.设计一个阻容耦合两级电压放大电路,要求信号源频率10kHz(峰值1mv),负载电阻1kΩ,电压增益大于100。
2.给电路引入电压串联负反馈:
1)测试负反馈接入前后电路放大倍数、输入、输出电阻和频率特性。
2)改变输入信号幅度,观看负反馈对电路非线性失真的阻碍。
三实验步骤
1.设计一个阻容耦合两级电压放大电路(电路如图1所示),用示波器连接输入端和输出端,波形如图2所示,从中能够计算出不接负载时电路放大倍数。
2.电路引入电压串联负反馈,电路如图3所示,用电压表测输入端和输出端的电压,如图4示,从中能够计算出接负载时电路放大倍数。
Af=Vo/Vi=
电压串联负反馈电路中,F=Vf/Vo,电压表连接后,如图5所示,测得F=
图4
3.负反馈接入前后的输入输出电阻
1)接入前
测输入电阻的电路图如图6所示,其中XMM1为电压表,XMM2为电流表,示数如图7所示Ri=
测输入电阻的电路图如图8所示,其中XMM1为电压表,XMM2为电流表,示数如图9所示,Ro=
2)接入后
测输入电阻的电路图如图10所示,其中XMM1为电压表,XMM2为电流表,示数如图11所示Ri=
图10
图11
测输出电阻的电路图如图12所示,其中XMM1为电压表,XMM2为电流表,示数如图13所示Ro=52Ω
图12
图13
4.负反馈接入前后的频率特性
1)负反馈接入前,频率特性如图14所示
图14
fl=806HZ,fh=32kHZ
2)负反馈接入后,频率特性如图15所示
图15
Fl=104HZ,fh=
通过比较能够发觉,加入负反馈后,同频带明显增宽。
5.改变输入信号的幅度,当输入型号为15mV时,显现失真,如图16所示
图16
四实验小结
下表为接入反馈前后,相关数据的值:
未接入反馈
接入反馈
电压放大倍数
输入电阻
输出电阻
52Ω
fl-fh
808HZ-32KHZ
从数据中分析能够证明,电压串联负反馈增加输入电阻,减少输出电阻,展宽通频带,实验中还测得F=,1/F=,证明Af≈1/F。
结论
那个实验在第一个实验的基础上略增加难度,可是由于有了做第一个实验的基础,因此那个实验做的仍是相当快的,唯一有障碍的地址是我测反馈系数F的进程中,走了几回弯路,后来我又翻了一遍模电书中的相关内容,明白了反馈系数确实是Vf/Vo,原理明白了,测起来就方便了。
总之,那个实验仍是较为顺利的,最后的实验结论也与理论的相吻合。
以前学习模电的时候只明白很理论的记住加入电压串联负反馈后,能稳固电压,输入电阻增加,输出电阻减小,能展宽同频带,减小非线性失真,通过这次的实验,通过自己设计电路,我对这些理论的东西有了更深切更具体的熟悉。
参考文献
[1]付文红、花汉兵《EDA技术与实验》机械工业出版社2007年
[2]王建新、姜萍《电子线路实践教程》科学技术出版社2003年
[3]郑步生、吴渭《Multisim2001电路设计及仿真入门与应用》2002年
[4]周淑阁,付文红,等.模拟电子技术基础[M].北京:
实验三阶梯波发生器的设计与仿真
1)把握阶梯波发生器电路的结构特点
2)把握阶梯波发生器电路的工作原理
3)学习复杂的集成运算放大电路的设计
1)设计一个能产生周期性阶梯波的电路,要求阶梯波周期在20ms左右,输出电压范围10V,阶梯个数5个。
(注意:
电路中均采纳模拟、真实器件,不能够选用计数器、555按时器、D/A转换器等数字器件,也不可选用虚拟器件。
)
2)对电路进行分段测试和调剂,直至输出适合的阶梯波。
3)改变电路元器件参数,观看输出波形的转变,确信阻碍阶梯波电压范围和周期的元器件。
三.实验步骤
1)设计方波发生器,电路如图1所示,输出波形如图2所示。
2)在方波发生器的输出端接电阻和电容,组成微分电路如图3所示,取得尖脉冲的波形图如图4所示
3)设计限幅电路,将负半周的尖脉冲滤除掉。
利用二极管单向导通性来进行限幅,电路如图5所示,输出地单边尖脉冲如图6所示。
4)设计积分累加电路,用集成运放组成的积分电路实现积分累加,在前面电路的基础上连接积分累加电路,如图7所示,打开仿真开关,取得积分累加电路的波形如图8所示
5)设计周期阶梯波,在(4)的基础上加上电压比较器和开关操纵电路,就组成了完整的阶梯波发生器,如图9所示,电路的输出波形如图10所示
从图10能够看出,电压的周期约为20ms,输出电压范围约10V,阶梯个数为5个,符合设计要求。
5)确信阻碍阶梯波电压范围和周期的元器件
因为振荡周期T=2R8C2ln(1+2R4/R2),因此理论上说,阶梯波的周期与R8C2成正比。
关于微分电路,vo=-R7C3(dv/dt),积分电路vo=-1/R5C4∫vdt,因此理论上阶梯波的高度与R7C3成正比,与R5C4成反比。
a.单独改变R8的值,原先R8=,现使其增加约一倍,R8=143k,输出波形如图11所示,周期T≈40ms。
单独改变C2的值,使其增加一倍,输出波形如入12所示,周期T≈40ms,从中能够看出,阶梯波的周期与方波发生器的R8C2成正比
b.单独改变R7的值,使其增加一倍,R7=,输出波形如图13所示
单独改变C3的值,使其增加一倍,C3=,输出波形如图14所示
从图可知,C3R7的增加对输出电压范围阻碍不大,要紧阻碍仍是使得阶梯波的高度增加
c.单独改变R5的值,R5=,输出波形如图15所示
单独改变C4的值,C4=,输出波形如图16所示
从图可知,C4R5的增加输出电压范围阻碍不大,要紧阻碍仍是使得阶梯波的高度的减小
c.改变比较器的三个电阻值,如图别离为改变R3=10k,R12=10k,R13=35k的值后的输出波形。
从输出波形中能够看到,比较器的三个电阻R3,R12,R13对周期和电压输出范围有阻碍,对阶梯波高度无阻碍。
图17
图18
图19
四实验小结
为了取得足够高的电压放大倍数,或为了取得知足要求的输入输出电阻,实际的放大电路通常由多个大体放大电路级联而成,组成多级放大电路,在组成多级放大电路时,通常将三种大体组态的放大电路进行适当的排列组合,充分发挥各自电路的特点,从而取得多级放大电路最正确的电路性能。
引入负反馈会使得电路各参数受到阻碍。
为了设计一个负阶梯波发生器,第一考虑产生一个方波,第二,通过微分电路输出取得上下都有的尖脉冲,然后通过限幅电路,只留下所需的正脉冲,再通过积分电路,实现累加而输出一个负阶梯。
对应一个尖脉冲确实是一个阶梯,在没有尖脉冲时,积分器维持输出不变,在下一个尖脉冲到来时,积分器在原先的基础上积分,因此,积分器就起到了积分和累加的作用。
当积分器累加的比较器的比较电压时,比较器翻转,比较器输出正电压,时振荡操纵电路起作用,方波停振。
同时,那个正电压使电子开关导通,积分电容放电,积分器输出对地短路,恢复到起始状态,完成一次阶梯波输出。
积分器输出由负值到零跳变的进程,又使比较器发生翻转,比较器输出变成负值,如此振荡操纵电路不起作用,方波输出,同时使电子开关断开,积分器进行积分累加,如此周而复始,就形成了一系列阶梯波。
阻碍阶梯波电压范围的元器件:
R3,R12,R13
阻碍周期的元器件:
R8C2R4R2
阻碍阶梯波高度的元器件:
R7,C3,R5,C4
(以上均对照图9电路)
那个实验是我做的EDA设计三个实验中最难的一个,一开始看着ppt上“庞大”的参考电路,我有些摸不着头绪。
但当我慢慢的看书,一步一步的上手,发觉其实那个电路仍是专门好明白得的,把电路拆分了,确实是我模电课上学过的各类功能电路,把各个功能配合起来,确实是实验的结果。
了解清楚了原理,设计起电路来就简单多了,后面只用了很少的时刻就把电路完成了。
可见,做好实验的关键是把原理弄懂,如此能够事半功倍。
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- 实验 一单级 放大 电路 设计 仿真
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