南理工EDA課程設(shè)計報告優(yōu)秀

1、.PAGE .EDA設(shè)計實驗報告XX理工大學(xué)學(xué)院：電光學(xué)院實驗一 單級放大電路的設(shè)計與仿真一、實驗?zāi)康?.掌握放大電路靜態(tài)工作點的調(diào)整和測試方法2.掌握放大電路的動態(tài)參數(shù)的測試方法3.觀察靜態(tài)工作點的選擇對輸出波形及電壓放大倍數(shù)的影響二、實驗要求1.一個分壓偏置的單管電壓放大電路,要求信號源頻率5kHz ,負(fù)載電阻5.1k,電壓增益大于50。2.調(diào)節(jié)電路靜態(tài)工作點,觀察電路出現(xiàn)飽和失真和截止失真的輸出信號波形,并測試對應(yīng)的靜態(tài)工作點值。3.調(diào)節(jié)電路靜態(tài)工作點,使電路輸出信號不失真,并且幅度最大。在此狀態(tài)下測試= 1 * GB3電路靜態(tài)工作點值= 2 * GB3三極管的輸入、輸出特性曲線和、的值

2、= 3 * GB3電路的輸入電阻、輸出電阻和電壓增益= 4 * GB3電路的頻率響應(yīng)特性曲線和、的值三、實驗原理圖如圖1.1所示即為一個單機(jī)放大電路,電阻、和滑動變阻器組成分壓偏置器,調(diào)節(jié)滑動變阻器的阻值就可以改變?nèi)龢O管的靜態(tài)工作點。圖1.1 單級放大電路原理圖四、實驗過程及結(jié)果1、電路的飽和失真和截止失真分析1飽和失真圖1.2所示的是電路出現(xiàn)飽和失真時的波形。圖1.3是所對應(yīng)的靜態(tài)工作點值,結(jié)合圖1.1可以計算出靜態(tài)工作點的各個參數(shù)：, ,圖1.2 飽和失真波形圖1.3 飽和失真時的靜態(tài)工作點值2截止失真如圖1.4所示的是電路出現(xiàn)截止失真時的輸出波形,雖然從波形上并未看出明顯的失真。但是注意

3、到輸出波形的幅值變小,即此時電路不但沒有放大輸入信號,反而起到了縮小的作用,亦可以說明此時電路出現(xiàn)了截止失真。圖1.5所示的是電路處在截止失真狀態(tài)下的靜態(tài)工作點的值。結(jié)合圖1.1中的電路,可以計算出：, ,。圖1.4 截止失真波形圖1.5 截止失真時的靜態(tài)工作點值 3最大不失真波形調(diào)節(jié)滑動變阻器,并不斷觀察輸出端示波器上的波形,在滑動變阻器劃片位于53%的位置時可以得到最大不失真波形,如圖1.6所示,觀察到其幅值約為500mV。圖1.7所示的即為所對應(yīng)的靜態(tài)工作點,計算得：, ,圖1.6 最大不失真時的輸出波形圖1.7 出現(xiàn)最大不失真波形時的靜態(tài)工作點2、三極管特性測試1輸入特性曲線及的測量在

4、繪制三極管輸入特性曲線,會用到Multisim的直流掃描分析,軟件要求物理量、為直流源,故需要重新連接電路。將處于最大不失真工作狀態(tài)的三極管復(fù)制出來,最終電路如圖1.8所示。圖1.8 繪制三極管輸入特性曲線的實驗線路圖將V1,V2均作為分析參數(shù)進(jìn)行直流掃描,即可獲得三極管在為不同取值時的輸入特性曲線,如圖1.9所示。圖1.9 三極管的輸入特性曲線再次利用直流掃描分析,畫出三極管在最大不失真狀態(tài),即時的輸入特性曲線如圖1.10所示。由公式得,。圖1.10 計算時所繪制的輸入特性曲線2輸出特性曲線及的測量與繪制輸入特性曲線一樣,繪制輸出特性曲線時亦需要重新連接電路。此時的兩個直流源代表的物理量為和

5、。重新連接的電路圖如下圖1.11所示。圖1.11 繪制三極管輸出特性曲線的實驗線路圖將I1、V1均作為分析參數(shù)進(jìn)行直流掃描,即可獲得三極管在為不同取值時的輸入特性曲線,如圖1.12所示。圖1.12 三極管的輸出特性曲線再次利用直流掃描分析,畫出三極管在最大不失真狀態(tài),即時的輸出特性曲線如圖1.13所示。由公式得,。由公式得,。圖1.13 計算時所繪制的輸出特性曲線3電路基本參數(shù)測定1電壓放大倍數(shù)的測定圖1.14所示的是電壓放大倍數(shù)的測量電路。由數(shù)據(jù)計算得圖1.14 電壓放大倍數(shù)測量電路2輸入電阻的測定圖1.15所示的是輸入電阻測量電路。由數(shù)據(jù)計算得圖1.15 輸入電阻測量電路3輸出電阻的測定測

6、量輸出電阻時,需要將原輸入信號置零,將原負(fù)載替換成一個交流電壓源。測量其輸入輸出端的電壓與電流,測量電路如圖1.16所示。由數(shù)據(jù)計算得：圖1.16 輸出電阻的測量電路4頻率特性仿真利用Multisim軟件中的交流仿真分析,可以輕松的得到電路的幅頻和相頻特性曲線,如下圖1.17所示。從特性圖上可以看出的最大值,即max y為104.77。由通頻帶定義,將標(biāo)尺置于幅頻特性曲線兩側(cè)處,即得到上下限頻率。由此可得,下限頻率,上限頻率,通頻帶為。圖1.17 幅頻特性仿真五、實驗結(jié)果分析從實驗得出的結(jié)果來看,在誤差的允許范圍內(nèi)可以認(rèn)為本次實驗是正確的。但是還有一些問題需要我們認(rèn)真對待。即電路靜態(tài)工作點的設(shè)

7、置問題。設(shè)置好一個電路的靜態(tài)工作點是本次實驗成功的開始。反之,就會成為誤差的來源。這也是實驗一最為重要的一點實驗二 負(fù)反饋放大電路的設(shè)計與仿真一實驗要求1.設(shè)計一個阻容耦合兩級電壓放大電路,要求信號源頻率10kHz ,負(fù)載電阻1k,電壓增益大于100；2.給電路引入電壓串聯(lián)負(fù)反饋；3.測試負(fù)反饋接入前后電路放大倍數(shù)、輸入、輸出電阻和頻率特性；4.改變輸入信號幅度,觀察負(fù)反饋對電路非線性失真的影響。二. 多級放大電路原理圖實驗步驟 1.測試負(fù)反饋接入前后電路放大倍數(shù)、輸入、輸出電阻。反饋引入前放大倍數(shù)Au=119.894mv/707.069uV=169.58輸入電阻Ri=707.069uV/90

8、.686nA=7.8k輸出電阻Ro=707uv/231.552nA=3.05k反饋引入后放大倍數(shù)Au=28.319mV/707.08uV=40輸入電阻Ri=0.707mV/1.826uA=0.387k輸出電阻Ro=707uv/2.524uA=2802驗證因為,。若想驗證,即驗證。實驗電路圖：從交流表的讀數(shù)可看出,=626.939uV =707.08uV 所以基本可得到, 進(jìn)而得到。3、測試負(fù)反饋接入前后電路頻率特性和,值 實驗原理電路圖如下：反饋引入前由上表可得： 在幅頻特性曲線中,最大幅度為172可得對應(yīng)兩個頻率即為上限截止頻率和下限截止頻率為fL=2.2936kHz ,fH=13.0441

9、kHz.。反饋引入后由上表可得： 在幅頻特性曲線中,有最大幅度為40.0173,可得對應(yīng)兩個頻率即為上限截止頻率和下限截止頻率,從數(shù)據(jù)中可看出,fL=9.1385kHz ,fH=141.6495kHz.。測試負(fù)反饋接入前后電路輸出開始出現(xiàn)失真時的輸入信號幅度反饋引入前通過對信號幅值的改變觀察輸出信號波形圖,可得到當(dāng)輸入信號幅值為3mV時,輸出信號開始出現(xiàn)失真.反饋引入后通過對信號幅值的改變觀察輸出信號波形圖,當(dāng)輸入信號幅值增大到5mV時,輸出信號開始出現(xiàn)截止失真。實驗結(jié)果分析根據(jù)驗證實驗仿真可得,當(dāng)電路引入深度負(fù)反饋時,放大倍數(shù)幾乎僅決定于反饋網(wǎng)絡(luò),而反饋網(wǎng)絡(luò)通常由電阻組成,因而可獲得很好的穩(wěn)

10、定性。根據(jù)實驗結(jié)果可看出引入串聯(lián)負(fù)反饋后,輸入電阻增大了,輸出電阻減小了,放大倍數(shù)減小了但是電路更穩(wěn)定了,而且通頻帶也變寬了。根據(jù)實驗電路仿真結(jié)果看,放大電路的輸出電壓在引入負(fù)反饋后減小了。這是因為電壓增益與通頻帶的乘積為一常數(shù),所以當(dāng)引入串聯(lián)負(fù)反饋后通頻帶會增寬,同時電壓增益也將減小。實驗三 階梯波發(fā)生器的設(shè)計與仿真實驗要求1.設(shè)計一個能產(chǎn)生周期性階梯波的電路,要求階梯波周期在20ms左右,輸出電壓范圍10V,階梯個數(shù)5個。2.對電路進(jìn)行分段測試和調(diào)節(jié),直至輸出合適的階梯波。3.改變電路元器件參數(shù),觀察輸出波形的變化,確定影響階梯波電壓范圍和周期的元器件。二、實驗原理第一、先產(chǎn)生方波,也就是

11、做出方波發(fā)生器；第二、通過微分電路得到上、下都有的尖脈沖；第三、通過限幅電路,保留下所需的正脈沖；第四、通過積分電路累加輸出一個負(fù)階梯。其中一個尖脈沖對應(yīng)一個階梯；第五、在沒有尖脈沖時,積分器保持輸出不變,在下一個尖脈沖到來時,積分器在原來的基礎(chǔ)上進(jìn)行積分。第六、積分器進(jìn)行積分累加,如此循環(huán)往復(fù),就形成了一系列階梯波。實驗步驟方波發(fā)生器圖中R2,R1組成正反饋電路,R3和C1組成負(fù)反饋電路,實穩(wěn)壓管D1,D2起著輸出限幅作用。輸出波形為：方波電路+微分電路由于電容兩端電壓不能發(fā)生突變,當(dāng)方波發(fā)生器電壓發(fā)生突變時,負(fù)載電阻兩端也發(fā)生突變,當(dāng)方波電壓在下一段時間不發(fā)生突變時,電容開始放電,負(fù)載電阻

12、兩端電壓開始減小,最終變?yōu)?,下一個階段仍是方波發(fā)生器電壓突變,電容充電,電阻兩端電壓增多,然后方波發(fā)生器持續(xù),電容放電,電阻兩端電壓降低,如此往復(fù)。方波電路+微分電路+限幅電路利用二極管的單向?qū)щ娦詠韺Σㄐ芜M(jìn)行限幅,只留下正向部分電 壓。輸出波形為：方波發(fā)生電路+微分電路+單向限幅電路+積分5階梯波發(fā)生器1在累加積分電路基礎(chǔ)上加上電壓比較器。2再加上控制開關(guān)就組成了完整的階梯波發(fā)生電路。輸出圖形：從波形圖可以看出,輸出地階梯波周期為20.171ms,輸出電壓為8.934V,階梯個數(shù)為5,基本達(dá)到實驗要求。四.實驗結(jié)果分析1調(diào)節(jié)電路中的哪些元器件值可以改變階梯波的周期1首先改變R3,將R3阻值

13、變大,波形圖如下：通過波形圖可看到周期變?yōu)?6.325ms,得到結(jié)論在改變R3后T增大。改變C1,將C1容值變大,波形圖如下：通過波形圖可看到周期變?yōu)?2.137ms,得到結(jié)論在改變C1后T增大。改變R1與R2的比值,使R2/R1增大。通過波形圖可以看出周期為7.863ms,周期減小。綜上所訴；改變R3、C1的值或R1與R2的比值能夠改變階梯波的周期,并且階梯波的周期與R3、C1的值或R1與R2的比值成正比。調(diào)節(jié)電路中的哪些元器件值可以改變階梯波的輸出電壓范圍首先改變R12,將R12阻值變大,波形圖如下：可以看到,輸出電壓范圍變?yōu)?0.607V到-9.013V之間,可得到結(jié)論輸出電壓范圍變小。

14、再改變,將C3容值變大,波形圖如下：從輸出波形看到,輸出電壓范圍變?yōu)?8.644V到-0.238V之間,可得到結(jié)論輸出電壓范圍變小。綜上所訴：R8和C3可以改變階梯波每個階梯的高度,也即可以改變兩次輸出電壓跳變之間階梯的個數(shù),但周期跟幅度不變。且R8*C3與每個階梯波的高度成反比。 實驗體會這次是我第一次做EDA實驗,對于EDA和Multisim軟件的某些功能還是有點生疏。因此在實驗過程中,時常會遇到一些技術(shù)上的問題,比如某些實驗要求的波形出不來,線路的參數(shù)不符合要求等,我都會盡力去檢查線路,爭取找到問題所在,實在有問題的時候還是要請教其他的同學(xué)和老師。不過,最終我的問題都得到了解決,總體來說,實驗還是進(jìn)行得比較順利的。通過此次EDA設(shè)計的實驗,我明白了一個道理,想要在實驗中少出問題,課前的預(yù)習(xí)工作就必須做得扎實。經(jīng)過了一個暑假的休息放松,我已經(jīng)漸漸淡忘了模電的相關(guān)知識。但是經(jīng)歷了EDA設(shè)計的三次實驗我不但重新掌握了這些知識,而且印象還更加深刻了。這次的EDA設(shè)計時對以前所學(xué)知識的一次升華。比如,我以前只學(xué)過運(yùn)算電