南京理工大學(xué)eda設(shè)計(jì)報(bào)告

EDA設(shè)計(jì)（I）實(shí)驗(yàn)報(bào)告院系：專業(yè)：班級(jí)：學(xué)號(hào)：姓名：指導(dǎo)老師：1實(shí)驗(yàn)一單級(jí)放大電路的設(shè)計(jì)與仿真一．實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼莆辗糯箅娐缝o態(tài)工作點(diǎn)的調(diào)整和測(cè)試方法。察看靜態(tài)工作點(diǎn)的選擇對(duì)輸出波形的影響。掌握電路輸入電阻、輸出電阻的測(cè)試方法。察看電路的頻次響應(yīng)曲線以及掌握電路上、下限頻次的測(cè)試方法。二．實(shí)驗(yàn)原理當(dāng)三極管工作在放大區(qū)時(shí)擁有電流放大作用，只有給放大電路中的三極管供給適合的靜態(tài)工作點(diǎn)才能保證三極管工作在放大區(qū)，假如靜態(tài)工作點(diǎn)不適合，輸出波形則會(huì)產(chǎn)生非線性失真——飽和失真和截止失真，而不可以正常放大。當(dāng)靜態(tài)工作點(diǎn)設(shè)置在適合的地點(diǎn)時(shí)，即保證三極管在溝通信號(hào)的整個(gè)周期均工作在放大區(qū)時(shí)，三極管有電流放大特征。經(jīng)過(guò)適合的外接電路，可實(shí)現(xiàn)電壓放大。表征放大電路放大特征的溝通參數(shù)有電壓放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻。因?yàn)殡娐分杏须娍菇M件電容，此外三極管中的PN結(jié)有等效電容存在，所以，關(guān)于不一樣頻次的輸入溝通信號(hào)，電路的電壓放大倍數(shù)不一樣，電壓放大倍數(shù)與頻次的關(guān)系定義為頻次特征，頻次特征包含：幅頻特征——即電壓放大倍數(shù)的幅度與頻次的關(guān)系；相頻特征——即電壓放大倍數(shù)的相位與頻次的關(guān)系。三．實(shí)驗(yàn)要求1）設(shè)計(jì)一個(gè)分壓偏置的單管電壓放大電路，要求信號(hào)源頻次5kHz(幅度1mV)，負(fù)載電阻5.1kΩ，電壓增益大于50。2）調(diào)理電路靜態(tài)工作點(diǎn)(調(diào)理電位計(jì))，察看電路出現(xiàn)飽和失真和截止失真的輸出信號(hào)波形，并測(cè)試對(duì)應(yīng)的靜態(tài)工作點(diǎn)值。3）加入信號(hào)源頻次5kHz(幅度1mV)，調(diào)理電路使輸出不失真，測(cè)試此時(shí)的靜態(tài)工作點(diǎn)值。測(cè)電路的輸入電阻、輸出電阻和電壓增益；4）測(cè)電路的頻次響應(yīng)曲線和fL、fH值。2四．實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟1.設(shè)計(jì)一個(gè)分壓偏置的單管電壓放大電路，要求信號(hào)源頻次5kHz(幅度1mV)，負(fù)載電阻5.1kΩ，電壓增益大于50。單級(jí)放大的設(shè)計(jì)原理圖以下：若把調(diào)理電位器的大小，進(jìn)而使電路擁有不一樣的靜態(tài)工作點(diǎn)，則從與節(jié)點(diǎn)4相連的示波器上能夠察看到飽和失真、截止失真、不失真三種不一樣的現(xiàn)象。Ⅰ.飽和失真現(xiàn)象調(diào)小電位器R5，為了看到波形的飽和失真現(xiàn)象,增大信號(hào)源電壓為20mV，在示波器能夠看到波形以下：3此時(shí)電路靜態(tài)工作點(diǎn)以下：由圖可得VCEQ1.694V,IB151.081uA，IC1.975mA，靜態(tài)工作點(diǎn)處于飽和區(qū)，其波形的下半部被削去一塊，產(chǎn)生飽和失真。Ⅱ.截止失真調(diào)大電位器R5，為了看到波形的截止失真現(xiàn)象,增大信號(hào)源電壓為20mV，能夠看到波形以下:4其直流靜態(tài)工作點(diǎn)剖析結(jié)果以下：從儀表中能夠讀出:VCEQ9.045V,IB3.704uA，IC545.863uA,靜態(tài)工作點(diǎn)處于截止區(qū)，其波形的上半部被削去一塊，產(chǎn)生截止失真。Ⅲ.不失真的正常工作狀態(tài)下調(diào)理電位器，使之產(chǎn)生的輸出波形有最大幅值且不失真，多次試驗(yàn)下，察看5到當(dāng)電位器為40%時(shí)，產(chǎn)生的波形最大且不失真，其波形以下：其靜態(tài)工作點(diǎn)的剖析結(jié)果以下：從剖析結(jié)果能夠得出，此時(shí)VCEQ6.737V,IB6.518uA，IC977.625uA,其靜態(tài)工作點(diǎn)處于放大區(qū)，輸出波形沒(méi)有產(chǎn)生失真。丈量輸入電阻、輸出電阻和電壓增益Ⅰ.輸入電阻的丈量6在本來(lái)的原理圖的輸入端上，串連入一個(gè)溝通電流表，并在溝通信號(hào)源兩邊并聯(lián)溝通電壓表，依據(jù)溝通表讀出的示數(shù)，能夠計(jì)算出電路的輸入電阻。此時(shí)電流表的讀數(shù)為0.253383uA，電壓表讀數(shù)為999.9974uV。Ri1UΩ3.946KI輸入電阻的理論值：rberbb'(126)IEQ(mA)IEQIBQRi0R4//R5//rbe3.78KΩ相對(duì)偏差：Ri1-Ri0*100%=4.4%Ri0Ⅱ.輸出電阻的丈量7在本來(lái)原理圖的基礎(chǔ)上，把信號(hào)源短路，負(fù)載開路，并在負(fù)載端接入信號(hào)源和溝通電流表，此時(shí)電壓表示數(shù)為19.999mV,電流表的讀數(shù)為8.791uA，能夠獲取：Ro1UΩ2.27KI輸出電阻的理論值：Ro0R2//rce以為rce為無(wú)量大，則Ro0R2=2.4KΩ輸出電阻的相對(duì)偏差：Ro0-Ro1*100=5%Ro0由此可知實(shí)質(zhì)值與理論值相差不大，偏差可能是因?yàn)楹鲆時(shí)ce惹起的。Ⅲ.電壓增益的丈量8由電壓表可知|Av|Vo59.875Vi電壓增益的理論值為：|Av0（R2//Rl）|61.3rbe電壓增益的相對(duì)偏差為：|Av0|-|Av|2.4%|Av0|幅頻相頻特征曲線對(duì)電路圖的節(jié)點(diǎn)4進(jìn)行溝通剖析，獲取的結(jié)果以下列圖，由圖中數(shù)據(jù)可知：在中頻段，節(jié)點(diǎn)4的大小約為60左右，由此能夠獲取近似的下限和上限截止頻次為：fL593HzfH17.5MHz9五.實(shí)驗(yàn)結(jié)果剖析從靜態(tài)工作點(diǎn)的測(cè)試狀況能夠看出，當(dāng)靜態(tài)工作點(diǎn)的信號(hào)源的電壓幅值保持在1mV左右時(shí)，調(diào)理電位器從示波器中很難察看到飽和失真與截止失真的波形，所以考慮增大信號(hào)源電壓20mV進(jìn)行觀察。從三極管的參數(shù)上能夠查到，三極管的放大系數(shù)的理論值是300，而本次實(shí)驗(yàn)仿真結(jié)果測(cè)試出來(lái)的值為150，與理論值的偏差50%。我以為因?yàn)槿龢O管的放大系數(shù)自己也會(huì)跟著結(jié)溫的變化而變化，故此后在使用三極管的時(shí)候，不該當(dāng)不過(guò)只看其手冊(cè)上的放大系數(shù)來(lái)做計(jì)算，而應(yīng)當(dāng)讓三極管工作在一個(gè)環(huán)境中，去實(shí)質(zhì)測(cè)試它的工作狀態(tài)下的放大系數(shù)，這樣使用起來(lái)才比較正確。再者，在計(jì)算電壓增益的時(shí)候，本次實(shí)驗(yàn)沒(méi)有考慮三極管的輸出電阻rce，把其看作無(wú)量大的電阻予以忽視，并無(wú)帶來(lái)很大偏差，說(shuō)明rce遠(yuǎn)大于R2,RL,若偏差較大的話，需要將rce考慮進(jìn)去。實(shí)驗(yàn)二負(fù)反應(yīng)放大電路的設(shè)計(jì)與仿真一.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?）掌握阻容耦合方式組成的兩級(jí)放大電路的工作原理2）掌握負(fù)反應(yīng)電路的工作原理3）掌握兩級(jí)放大電路的電壓增益、輸入電阻、輸出電阻、頻次特征曲線的丈量方法、認(rèn)識(shí)負(fù)反應(yīng)引入前后關(guān)于電路工作狀態(tài)的影響二．實(shí)驗(yàn)原理10關(guān)于電子系統(tǒng)，在輸入信號(hào)一準(zhǔn)時(shí)，要求輸出信號(hào)是穩(wěn)固的，但因?yàn)楦鳂右氐挠绊?，輸出信?hào)會(huì)發(fā)生不該有的變化。所以，需要想法將輸出信號(hào)的變化送回到輸入回路，讓輸入信號(hào)依據(jù)輸出量的變化作調(diào)整，以保持輸出量的穩(wěn)固，這一過(guò)程就是“回饋”。將輸出量（電壓、電流）的一部分或所有經(jīng)過(guò)必定的網(wǎng)絡(luò)回饋到輸入回路的過(guò)程，稱為回饋。負(fù)責(zé)饋送輸出信號(hào)變化量的元器件和線路組成回饋網(wǎng)絡(luò)；它們的作用是對(duì)輸出信號(hào)進(jìn)行采樣，并將采樣量(回饋信號(hào))送回輸入回路；它們的地點(diǎn)特色是既屬于輸入回路，又屬于輸出回路，或許跨接在輸入和輸出回路之間。負(fù)反應(yīng)引入后對(duì)電路的影響以下：放大電路增益的穩(wěn)固性提升后，在輸入量一準(zhǔn)時(shí)，即可獲取較穩(wěn)固的輸出。因?yàn)樵鲆鎺挿e是不變的，負(fù)反應(yīng)放大電路能夠擴(kuò)展通頻帶。而假如信號(hào)輸出發(fā)生了失真，失真的回饋信號(hào)使凈輸入信號(hào)產(chǎn)生相反的失真，即又能夠進(jìn)而填補(bǔ)了放大電路自己的非線性失真。直流負(fù)反應(yīng)能穩(wěn)固靜態(tài)工作點(diǎn)，串連負(fù)反應(yīng)使得輸入電阻高升，并聯(lián)負(fù)反應(yīng)使得輸入電阻減小。電壓負(fù)反應(yīng)能夠穩(wěn)固輸出電壓，使得輸出電阻減??；電流負(fù)反應(yīng)能夠穩(wěn)固輸出電流，使得輸出電阻增大。三.實(shí)驗(yàn)要求1）給出兩級(jí)放大電路的電路原理圖。2）對(duì)電壓串連深負(fù)反應(yīng)電路，還需給出負(fù)反應(yīng)接入前后電路的頻次特征和fL、fH值，以及輸出開始出現(xiàn)失真時(shí)的輸入信號(hào)幅度。3）對(duì)電壓串連深負(fù)反應(yīng)電路，給出負(fù)反應(yīng)接入前后電路的放大倍數(shù)、輸入和輸出電阻，并考證AF=1/F。4）剖析實(shí)驗(yàn)結(jié)果。四.實(shí)驗(yàn)步驟與過(guò)程1.設(shè)計(jì)一個(gè)阻容耦合兩級(jí)電壓放大電路，要求信號(hào)源頻次10kHz(幅度1mv)，負(fù)載電阻1kΩ，能不失真放大切合要求的溝通信號(hào)，且電壓增益大于100。電路圖以下：11從示波器上察看到不失真圖形以下：負(fù)反應(yīng)接入前電路的工作狀態(tài).丈量電路的放大系數(shù)如圖：12放大倍數(shù)：|Av|Vo=414.6ViⅡ.丈量電路的輸入電阻在輸入端串入一個(gè)溝通電壓表，在信號(hào)源兩邊并聯(lián)溝通電壓表，依據(jù)仿真結(jié)果可得：RiUΩ7.33KIⅢ.丈量電路的輸出電阻13信號(hào)源短路，把負(fù)載開路，在負(fù)載端連入一個(gè)溝通電壓表和溝通信號(hào)源，如圖所示，可得：RoUΩ2.02KIⅣ.頻次特征對(duì)節(jié)點(diǎn)9進(jìn)行溝通剖析，獲取結(jié)果如圖。由圖可得：fL491HzfH552KHzⅤ.臨界失真信號(hào)14調(diào)理信號(hào)源的幅值，從示波器上察看其峰值，在當(dāng)信號(hào)源的峰值到1.8mV的時(shí)候，波形出現(xiàn)了失真。負(fù)反應(yīng)接入后電路的工作狀況Ⅰ.丈量電路的放大系數(shù)閉合開關(guān)，用溝通電壓表測(cè)出Ui,Uf,Uo，如圖：由圖可得:Ui=999.962uVUf=992.974uV從數(shù)據(jù)上能夠看出，Ui≈Uf，電路工作在深度負(fù)反應(yīng)的條件下，F(xiàn)

UfUoUoAfUi15所以Af≈1FVo|Av|=2.83516Ⅱ.丈量電路的輸入電阻在輸入端串入一個(gè)溝通電流表，在信號(hào)源兩頭并聯(lián)一個(gè)溝通電壓表。依據(jù)仿真結(jié)果可得：RiU59.9KΩIⅢ.丈量電路的輸出電阻17信號(hào)源短路，把負(fù)載開路，在負(fù)載端連入一個(gè)溝通電壓表和溝通信號(hào)源，如圖所示，可得：RiUΩ25IⅣ.頻次特征對(duì)節(jié)點(diǎn)9進(jìn)行溝通剖析，獲取結(jié)果如圖。因?yàn)橐肓素?fù)反應(yīng)，頻次特征曲線發(fā)生了變化，由圖中可得：fL47.8HzfH16.2MHzⅤ.臨界失真信號(hào)18調(diào)理信號(hào)源的幅值，從示波器上察看其波形，在當(dāng)信號(hào)源的峰值到150mV的時(shí)候，波形出現(xiàn)了失真。五.實(shí)驗(yàn)結(jié)果剖析回饋引入前回饋引入后輸入電阻7.33kΩ59.9kΩ輸出電阻2.02kΩ25Ω放大倍數(shù)414.62.835下限截止頻次491Hz47.8Hz上限截止頻次552kHz16.2MH臨界失真信號(hào)1.8mV150mV引入負(fù)反應(yīng)后，關(guān)于電路的工作狀態(tài)產(chǎn)生了很大的影響。電路放大倍數(shù)大大減小，同時(shí)，串連電壓負(fù)反應(yīng)能夠使輸出電阻大大減小，輸入電阻大大增大，同19時(shí)穩(wěn)固輸出電壓。因?yàn)樵鲆鎺挿e是不變的，負(fù)反應(yīng)放大電路能夠擴(kuò)展通頻帶。而假如信號(hào)輸出發(fā)生了失真，失真的回饋信號(hào)使凈輸入信號(hào)產(chǎn)生相反的失真，即又能夠進(jìn)而填補(bǔ)了放大電路自己的非線性失真。假如用該反應(yīng)電路作為輸入端時(shí)，那么增大輸入電阻就會(huì)使得關(guān)于電路獲取更大分壓。輸出的假如是電壓信號(hào)，那么引入一個(gè)電壓負(fù)反應(yīng)能降低輸出電阻，使得負(fù)載上能夠獲取更多的分壓。當(dāng)電路需要在更高的頻次下工作時(shí)，引入負(fù)反應(yīng)能夠擴(kuò)展帶寬，使得電路工作于正常放大區(qū)。并且，關(guān)于電子系統(tǒng)，在輸入信號(hào)一準(zhǔn)時(shí)，要求輸出信號(hào)是穩(wěn)固的，但因?yàn)楦鳂右氐挠绊懀敵鲂盘?hào)會(huì)發(fā)生不該有的變化。所以，將輸出信號(hào)的變化送回到輸入回路，讓輸入信號(hào)依據(jù)輸出量的變化作調(diào)整，以保持輸出量的穩(wěn)固。即經(jīng)過(guò)負(fù)反應(yīng)電路能夠不失真狀況下對(duì)應(yīng)的幅值大大增添，這一點(diǎn)有時(shí)是十分有必需的。所以，在某些特定的狀況下，依據(jù)不一樣的狀況，引入不一樣的回饋，可能關(guān)于電路的工作狀態(tài)產(chǎn)生好多改良，這點(diǎn)在實(shí)質(zhì)的電路設(shè)計(jì)應(yīng)用中可能會(huì)有很大的幫助。20實(shí)驗(yàn)三階梯波發(fā)生器的設(shè)計(jì)與仿真一.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?）掌握階梯波發(fā)生器電路的構(gòu)造特色2）掌握階梯波發(fā)生器電路中各組件的作用3）掌握階梯波發(fā)生器電路的工作原理二.實(shí)驗(yàn)要求1）設(shè)計(jì)一個(gè)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(gè)數(shù)5個(gè)。(注意：電路中均采納模擬、真切器件，不可以夠選用計(jì)數(shù)器、555準(zhǔn)時(shí)器、D/A變換器等數(shù)字器件，也不行采納虛構(gòu)器件。)2）對(duì)電路進(jìn)行分段測(cè)試和調(diào)理，直至輸出適合的階梯波。3）改變電路元器件參數(shù)，察看輸出波形的變化，確立影響階梯波電壓范圍和周期的元器件。三.實(shí)驗(yàn)原理為了設(shè)計(jì)一個(gè)負(fù)階梯波的發(fā)生器，第一一定先產(chǎn)生一個(gè)方波。把方波的信號(hào)輸入到微分電路，從微分電路的輸出端就能夠獲取周期性的尖脈沖。經(jīng)過(guò)一個(gè)限幅電路后，只留下正的尖脈沖。這個(gè)真的尖脈沖經(jīng)過(guò)積分電路，便能夠?qū)崿F(xiàn)累加而輸出一個(gè)負(fù)階梯。對(duì)應(yīng)一個(gè)脈沖就是一個(gè)負(fù)階梯，在沒(méi)有尖脈沖的時(shí)候，積分器保持輸出不變，在下一個(gè)尖脈沖到臨的時(shí)候，積分器在本來(lái)的值上積分，所以，經(jīng)過(guò)積分器的積分和累加，使得輸出波形為一個(gè)負(fù)階梯。在負(fù)階梯的輸出端設(shè)計(jì)一個(gè)比較器，輸出值達(dá)到這個(gè)比較電位的時(shí)候，比較器的輸出端便翻轉(zhuǎn)，輸出一個(gè)正電壓。這個(gè)正電壓使得電子開關(guān)導(dǎo)通，積分電容放電，積分器輸出對(duì)地短路，復(fù)位，達(dá)成一個(gè)周期的輸出。這樣循環(huán)，便形成了一系列的階梯波。其原理圖以下：21.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟Ⅰ.方波發(fā)生器原理圖22其輸出波形以下列圖：Ⅱ.微分電路工作原理圖其輸出波形以下：23從實(shí)驗(yàn)原理圖和示波器波形圖中能夠看出：經(jīng)過(guò)微分電路，獲取一個(gè)有尖脈沖的波形。Ⅲ.限幅電路工作原理圖24從實(shí)驗(yàn)原理圖和示波器波形圖中能夠看出：經(jīng)過(guò)限幅電路，獲取一個(gè)只有正尖脈沖的波形。Ⅳ.積分累加電路原理圖其輸出波形以下：25從實(shí)驗(yàn)原理圖和波形圖能夠看出：經(jīng)過(guò)積分累加電路，波形的輸出發(fā)生累加，產(chǎn)生了階梯波。Ⅴ.階梯波發(fā)生器原理圖26其輸出波形以下：由示波器的波形圖中能夠看出：一個(gè)周期內(nèi)，階梯的個(gè)數(shù)為5個(gè)，周期約為20ms，輸出電壓范圍約10V左右，切合實(shí)驗(yàn)要求。五．實(shí)驗(yàn)剖析階梯波的周期是由方波發(fā)生器的參數(shù)決定的，T2R3C4ln(12R11)，改變R1電路中這些組件的參數(shù)，便能夠改變方波發(fā)生器的周期，進(jìn)而改變階梯波的周期。電路中的輸出范圍是由滯回比較器的門限電壓來(lái)決定的。R4,R9,R12的大小及電壓源的大小決定了翻轉(zhuǎn)電壓，調(diào)理這三個(gè)組件的值即能夠調(diào)理輸出電壓范圍。如圖，其下限電壓為：R4//R9R4//R12-9.7V(15)(15)R4//R9R12R4//R12R927上門限電壓為：R4//R9R4//R120(15)(15)R4//R9R12R4//R12R9實(shí)驗(yàn)總結(jié)在上學(xué)期學(xué)習(xí)完模擬電子線路后，本次的EDA實(shí)驗(yàn)就是對(duì)所學(xué)知識(shí)的最好的一次擴(kuò)展和操練。此次實(shí)驗(yàn)不不過(guò)加深了我對(duì)單級(jí)放大電路，深度負(fù)反應(yīng)及波形產(chǎn)生電路的理解，別的，在過(guò)去在學(xué)習(xí)模擬電子的時(shí)候大多不過(guò)對(duì)現(xiàn)成的電路進(jìn)行剖析，而本次EDA實(shí)驗(yàn)則要求自己選擇適合的元器件，再把適合的元器件一一連結(jié)起來(lái)。從此次實(shí)驗(yàn)中，獲取的最大的收獲即是元器件的采納這個(gè)環(huán)節(jié)。在學(xué)完模電以后我們應(yīng)當(dāng)擁有這樣的能力，