Multisim实验报告.docx
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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。
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
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
(3)加上RL,分别将RL换为千欧和300欧,记录数据填表:
仿真数据(注意填写单位)
计算
RL
Vi
Vo
Av
Ω
330Ω
(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
Ω
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
Ω
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
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
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
Ω
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
Ω
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
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=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=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)
RL=(S2闭)
闭环
RL=无穷(S2开)
RL=(S2闭)
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
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
S3在第二
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
Uc2
Ad1=Uc1/Ui
无
无
Ad=Uo/Ui
无
无
Ac1=Uc1/Ui
无
无
Ac=Uo/Ui
无
0
无
0
CMRR=|Ad1/Ac1|
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。
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,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=,U4=
进行直流仿真,可得以下图表:
将数据填入下表:
Q1
Q2
Q3
Ub
Uc
Ue
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
则Pom=Uo2/RL=2/8=(W)
测试效率η=Pom/PE*100%=Pom/(Ucc*Idc)*100%=(*5)*100%=%
输入灵敏度为20mV左右;
频率响应测试:
Ui=20mV;
fL
fH
通频带
F(Hz)
Uo(V)
Av
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
反相输入端电压
输出端电压
正偏电源电压
反偏电源电压
下一步进行最大功率测试,在输出端接一8Ω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:
用万用表交流当测得输出负载两端的交流电压如下:
则最大功率为Pom=2/8=(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=,通频带为
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=,Vo=。
则放大倍数Av=Vo/Vi==
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Multisim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%=,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=略大于3。
断开D1、D2,重复以上实验,得到下列信息:
最大不失真Rw=10k*29%=,波形如下:
临界起振的Rw=10k*28%=,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=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,波形的频率范围为:
~
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2=,频率约为1/(**2)=
三角波幅值约为2=,频率均约为1/(**2)=。
接下来,分别将Rw调至0%和100%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。
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