模擬電子電路仿真和實測實驗方案的設(shè)計實驗報告

1、課程專題實驗報告課程名稱：模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)計小組：小組成員： 學(xué) 院： 班 級： 指導(dǎo)教師： 成 績：實驗日期：2013年5月1日內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院課程專題設(shè)計任務(wù)書（1）課程名稱： 模擬電子技術(shù) 專業(yè)班級： 指導(dǎo)教師（簽名）： 學(xué)生姓名/學(xué)號： 一、設(shè)計題目 模擬電子電路仿真和實測實驗方案的設(shè)計二、設(shè)計目的 理解實驗的目的所在；掌握基本模擬電子電路實驗分析方法，培養(yǎng)學(xué)習(xí)專業(yè)知識能力。 掌握模擬電子電路仿真和實測實驗方案設(shè)計方法，培養(yǎng)分析問題、解決問題能力。 掌握學(xué)習(xí)總結(jié)報告和實驗設(shè)計說明書的基本書寫方法，培養(yǎng)專業(yè)技術(shù)交流能力。三、實驗條件1、Multisim10.0仿真軟件；2、模

2、擬電子技術(shù)實驗平臺/實驗箱、模擬電子技術(shù)實驗板；3、20MHz雙蹤示波器；4、數(shù)字萬用表、交流毫伏表；5、晶體管9013、9014，運放NE5532、741，1/4W電阻、電容等。 三、設(shè)計內(nèi)容和要求 1設(shè)計內(nèi)容設(shè)計一個仿真和實測實驗方案，并完成實驗，用來驗證下列命題：（1）實驗觀察RB、RC 等參數(shù)變化對晶體管共射放大電路放大倍數(shù)的影響。（2）晶體管共射放大電路為反相放大，電路參數(shù)變化會影響電路的放大倍數(shù)、輸入電阻和輸出電阻。（3）晶體管共集放大電路的電壓放大倍數(shù)近似為1。（4）運放為核心器件組成的電壓跟隨器與晶體管為核心構(gòu)成的電壓跟隨器動態(tài)性能的實驗比較。（5）兩級運放組成的運算應(yīng)用電路在

3、相互連接時可以不考慮前后級之間的影響。（6）阻容耦合晶體管放大電路存在低頻頻率響應(yīng)特性，下限截止頻率與R、C參數(shù)有關(guān)。（7）弱電壓信號（0.1Hz10KHz、0.01 mV 0.03mV）放大電路（1V-3V；頻率不變）設(shè)計與測試。（8）弱電流信號（0.1Hz10KHz、0.01 mA 0.03mA）放大電路（1V-3V；頻率不變）設(shè)計與測試。2設(shè)計要求（1）按照命題要求在教材中選擇一個合適的實驗電路，設(shè)計實驗方案，包括：簡述所選電路工作原理、估算電路主要性能指標、明確實驗?zāi)康?、確定實驗內(nèi)容與實驗步驟，畫出實驗數(shù)據(jù)記錄表和坐標圖。（2）搭建Multisim10.0環(huán)境下的仿真電路，完成所設(shè)計電

4、路的仿真測試。（3）通過安裝、調(diào)試實驗電路，完成電路性能指標測試，記錄并分析實驗測試結(jié)果。完成實驗報告。（4）分析實驗數(shù)據(jù)，給出實驗結(jié)論（是否針對命題要求完成了實驗電路選擇；通過什么方式、什么指標驗證了命題的正確性；實驗電路的性能如何，還可以在哪些方面做進一步改進等）。（5）寫出實驗報告，說明實驗過程中是否出現(xiàn)故障，分析故障出現(xiàn)的原因及排除方法。備注：3人學(xué)習(xí)小組自選其中兩個命題來完成；學(xué)習(xí)小組每增加1人，驗證命題需增加1個。主要參考文獻1 童詩白，模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)（第 4 版） 高等教育出版社 20062 電子技術(shù)課程組，電子技術(shù) 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué) 2013.33 課程設(shè)計專欄，內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)

5、“模擬電子技術(shù)”精品課程公共網(wǎng)站4 其它自查參考資料專題實驗設(shè)計一實驗觀察RB、RC等參數(shù)變化對晶體管共射放大電路放大倍數(shù)的影響一、實驗?zāi)康? 學(xué)會放大器靜態(tài)工作點的調(diào)式方法和測量方法。2 掌握放大器電壓放大倍數(shù)的測試方法及RB、RC 等參數(shù)對放大倍數(shù)的影響。3 熟悉常用電子儀器及模擬電路實驗設(shè)備的使用。二、實驗原理圖1為電阻分壓式工作點穩(wěn)定單管放大器實驗電路圖。偏置電阻RB1、RB2組成分壓電路，并在發(fā)射極中接有電阻RE，以穩(wěn)定放大器的靜態(tài)工作點。當在放大器的輸入端加入輸入信號后，在放大器的輸出端便可得到一個與輸入信號相位相反、幅值被放大了的輸出信號，從而實現(xiàn)了電壓放大。三、實驗設(shè)備1、 信

6、號發(fā)生器2、 雙蹤示波器 SS78023、 交流毫伏表 V764、 模擬電路實驗箱 TPEA45、 萬用表 VC9205四、實驗內(nèi)容1測量靜態(tài)工作點實驗電路如圖1所示，它的靜態(tài)工作點估算方法為：UB IEIc UCE = UCCIC（RCRE）圖1 晶體管放大電路實驗電路圖實驗中測量放大器的靜態(tài)工作點，應(yīng)在輸入信號為零的情況下進行。1） 沒通電前，將放大器輸入端與地端短接，接好電源線（注意12V電源位置）。2） 檢查接線無誤后，接通電源。3） 用萬用表的直流20V擋測量UE = 2V左右，如果偏差太大可調(diào)節(jié)靜態(tài)工作點（電位器RP）。然后測量UB、UC，記入表1中。表1測 量 值計 算 值UB（

7、V）UE（V）UC（V）RB1（K）UBE（V）UCE（V）IC（mA）2.441.816.99811.635.180.94） 關(guān)掉電源，斷開開關(guān)S，用萬用表的歐姆擋（1×1K）測量RB1。將所有測量結(jié)果記入表1中。5） 根據(jù)實驗結(jié)果可用：ICIE或ICUBEUBUEUCEUCUE計算出放大器的靜態(tài)工作點。 2測量電壓放大倍數(shù)各儀器與放大器之間的連接圖關(guān)掉電源，各電子儀器可按上圖連接，為防止干擾，各儀器的公共端必須連在一起后接在公共接地端上。1）檢查線路無誤后，接通電源。從信號發(fā)生器輸出一個頻率為1KHz、幅值為500mv（用毫伏表測量）的正弦信號加入到放大器輸入端。（經(jīng)過R1、R2

8、 衰減（100倍），Ui 端得到約為5mv左右的小信號。）2）用示波器觀察放大器輸出電壓的波形，在波形不失真的條件下用交流毫伏表測量下表中三種情況下的輸出電壓值，記入表中。表2Rb1（K）RL（K）ui(mV)uo（mV）AV913.5130.237.201113.48123.435.451313.4911633.231513.5109.131.17 Rc（K）RL（K）ui(mV)uo（mV）AV5.13.5130.237.29.13.49189.954.412.13.48248.871.515.13.4930587.43）用雙蹤示波器觀察輸入和輸出波形的相位關(guān)系，并描繪它們的波形。五晶體管

9、共射放大電路Multisim仿真在Multisim中構(gòu)建單管共射放大電路如圖1(a)所示，電路中晶體管采用FMMT5179，其參數(shù)BF=133，RF=5（1）測量靜態(tài)工作點可在仿真電路中接入虛擬數(shù)字萬用表，分別設(shè)置為直流電流表或直流電壓表，以便測量IBQ、ICQ和UCEQ，如圖所示。(a) 仿真電路圖1 晶體管共射放大電路電路仿真后，可測得，。（2）觀察輸入輸出波形圖1(a)中的單管共射放大電路仿真后，可從虛擬示波器觀察到uI和uO的波形如圖1(b)所示。圖中藍顏色的是 uI的波形，紅顏色的是uO的波形。由圖可見，uO的波形沒有明顯的非線性失真，而且uO與uI的波形相位相反。 (b) uI、u

10、O波形圖1 晶體管共射放大電路（3）RB、RC等參數(shù)變化對晶體管共射放大電路放的影響1)、將圖1(a)中的虛擬數(shù)字萬用表分別設(shè)置為交流電壓表或交流電流表。由虛擬儀表測得，當，RC =5.1k時，改變Rp1 的大小，測量，。考慮到放大在不失真情況下才有意義，故先測產(chǎn)生失真情況下的臨界值。調(diào)節(jié)Rp1 ，觀察輸出波形變化，讀出產(chǎn)生失真時的臨界阻值。經(jīng)測知道Rp1 可調(diào)節(jié)范圍30142.8K,仿真數(shù)據(jù)Rp1（K）RL（K）(mV)(V）Av30133.57.038.3650126.98.0936.46701208.8634.4890112.89.4432.41120101.71029.222）、將圖1

11、(a)中的虛擬數(shù)字萬用表分別設(shè)置為交流電壓表或交流電流表。由虛擬儀表測得，當，Rb1 =81k時，改變Rp的大小，測量，考慮到放大在不失真情況下才有意義，故先測產(chǎn)生失真情況下的臨界值。調(diào)節(jié)Rp1 ，觀察輸出波形變化，讀出產(chǎn)生失真時的臨界阻值。經(jīng)測知道Rp 可調(diào)節(jié)范圍018K,仿真數(shù)據(jù)Rp（K）RL（K）(mV)(V）Av4189.887.9654.567248.766.6471.4810306.655.3488.1216413.032.77118.6818447.961.54128.72可將以上仿真結(jié)果與估算結(jié)果進行比較。六、實驗結(jié)論 在單管晶體管放大電路中， RB 增大時，放大倍數(shù)Av減??；

12、RC 增大時，放大倍數(shù)增大。專題實驗設(shè)計二運放為核心器件組成的電壓跟隨器晶體管為核心構(gòu)成的電壓跟隨器動態(tài)性能的實驗比較一、實驗?zāi)康?、 運放為核心器件組成的電壓跟隨器與晶體管為核心構(gòu)成的電壓跟隨器動態(tài)性能的試驗比較2、 掌握常用電子儀器的操作及使用二、實驗原理與要求電壓跟隨器，即就是輸出電壓與輸入電壓相同，電壓放大倍數(shù)接近于1。電壓跟隨器的顯著特點是，輸入阻抗高，而輸出阻抗低，因而從信號源索取的電流小而且?guī)ж撦d能力強。在電路中，電壓跟隨器一般做緩沖級及隔離級。 1、 運放為核心器件組成的電壓跟隨器如圖21所示電路引入了電壓串聯(lián)負反饋，將輸出電壓全部反饋到反相輸入端，又由于“虛短”“虛斷”的概念

13、Uo=UN=Up,故輸出電壓與輸入電壓的關(guān)系為Uo=Ui理想運放的開環(huán)差模增益為無窮大，因而電壓跟隨器具有比射極輸出器好得多的跟隨特性。2、 晶體管為核心構(gòu)成的電壓跟隨器如電路圖22所示的共集放大電路3、電壓放大倍數(shù)的測量 用交流毫伏表直接測量，它適用于低頻正弦電壓。此時有：Au=Uo/Ui 其中 Ui、Uo分別為輸入和輸出電壓的峰峰值。 4、輸入電阻和輸出電阻的測量輸入電阻：Ri=Ui/(Ui-Ui)R輸出電阻：Ro=（Uoc/Uol-1）Rl三、實驗儀器與設(shè)備名稱型號及使用參數(shù)數(shù)量模擬電路試驗箱TPE一臺數(shù)字萬用表VC9205一塊放大電路實驗板TPE實驗箱A1板一塊雙蹤示波器SS7802

14、A一臺四、 實驗內(nèi)容及步驟1、 運放為核心器件組成的電壓跟隨器(1) 放大倍數(shù)Au的測量A 加入交流信號fi=1k Hz（由示波器測定），峰峰值Ui=2V,接到圖21電路圖2-1a、 行仿真圖可以得到輸入電壓Ui如圖2-11所示，輸入電壓Uo如圖2-12所示：圖2-12圖2-12b、 以運放器為核心器件的電壓跟隨器電路仿真后，可從虛擬示波器觀察到Ui和Uo的波形如圖2-13所示：圖2-13B 調(diào)節(jié)Ui的值并用示波器觀察輸出端Uo的峰峰值大小，將數(shù)據(jù)填入表1表1Ui/mv123Uo/v123Au111（2）Ri及Ro的測量在理想狀態(tài)下，Ri趨近于，Ro趨近于0。輸入電阻:Ri=Ui/(Ui-Ui

15、)10k=2/(2-2)=輸出電阻:Ro=(2/2-1)5.1k=02、 晶體管為核心構(gòu)成的電壓跟隨器1)放大倍數(shù)Au的測量A加入交流信號fi=1k Hz（由示波器測定），峰峰值Ui=2V,接到電路的AB端如圖2-2所示：圖2-2a、 行仿真圖可以得到輸入電壓Ui如圖2-21所示，輸入電壓Uo如圖2-22所示：圖2-21圖2-22b、 以晶體管為核心器件的電壓跟隨器電路仿真后，可從虛擬示波器觀察到Ui和Uo的波形如圖2-23所示：圖2-22B ,在fi=1k Hz峰峰值Ui=2V空載條件下，用雙蹤示波器觀察輸入信號Ui輸出信號Uo的波形，同時記錄輸出電壓Uo的峰峰值填進表2，計算電壓放大倍數(shù)A

16、u的大小。C , 改變Ui的大小分別重復(fù)步驟（B）的操作表2Ui/mv123Uo/v0.9671.9532.946Au0.970.980.98(2) 輸入電阻Ri的測量A, 在被測放大電路與信號源間串聯(lián)已知電阻R=5.1K，分別測兩端對地電位值，來計算（）測量數(shù)據(jù)記錄在表表3mm2361198.5（3）輸出電阻Ro的測量輸入端加一固定電壓，先不加入電阻RL測出輸出電壓Uoc 接入負載電阻RL再測接入負載后的電壓UOL記錄在表4由公式Ro=RL (Uoc- UOL)/ UOL計算RO表4U0C/mvU0L/mvRL/KRO/K260210204.76五、 注意事項a. 接線前先測量+12V直流電

17、源的實際大小，關(guān)掉電源后再接線，分析和測試放大電路要遵循“先靜態(tài)，后動態(tài)”的原則b. 如改變輸入交流信號，一定不要過大以免燒壞三極管c. 實驗中改變電路時，必須斷開電源，不能帶電換接電路六、 結(jié)論運放為核心器件組成的電壓跟隨器比晶體管為核心構(gòu)成的電壓跟隨器動態(tài)性能更穩(wěn)定實驗心得體會及遇到的主要問題我們在實驗過程中遇到以下三點問題a、在仿真過程中，對Multisim軟件不熟悉，經(jīng)常找不到所需要的元器件。對電阻阻值不合適的選取，使得從雙蹤示波器上觀察不到預(yù)期的輸出波形。b、實驗中輸入交流信號時，不熟悉雙蹤示波器的基本使用方法,因而無法得到合適的交流信號。c、在實際連接電路的過程中，由于沒有先檢查晶體管、電阻等元件及導(dǎo)線的正常與否，使得實驗不能順利進行。這次實驗是在大家共同的努力下完成的，通過這次實驗我們深刻的認識到團結(jié)的重要性。正所謂實踐是檢驗真理的最好工具，通過這次實驗我清楚的認識到把所學(xué)理論運用于實際操作中并不是想象中的那么容易。在實驗過程中遇到了很多問題，如選擇正確的實驗電路、實際連接、示波器的調(diào)節(jié)、失真情況的臨界數(shù)據(jù)測量、Multisim的使用等等。當然，在大家的努力下，在克服種種困難后得出最終實驗結(jié)論，心里真的有一種超乎尋常的喜悅。通過這次的自主實