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1、 南 京 理 工 大 学EDA设计（I） 实验报告作 者：方 超 学 号：0908320112 学院(系)：电子工程与光电技术学院 专 业：电子信息工程_ 指导老师：吴少琴 实验日期：2011-8-29至2011-9-2 2011年 9 月 摘 要 本次EDA实验主要目的是通过实际操作电路仿真软件来体验电子设计自动化的基本流程。主要内容是以multisim电路仿真软件为工具，对模拟电子线路课程中所遇到的4个基本实验进行模拟与仿真，并对仿真结果进行误差分析。实验结果证明multisim能很好地对设计的电路进行仿真，EDA能够有效缩短电子产品的设计周期。关键词 EDA 模拟电子线路 multisi
2、mAbstract The main purpose of this EDA experiment is to experience the basicprocess of electronic design automation through practicing circuitsimulation software. The main content is to model and simulating fourbasic experiments of the course: Analog Electronic Circuit with the helpof multisim and t
3、hen analysis the results.The results prove that multisim can simulate the circuits we designed very well and we can largely shortenthe period of electronic product design.Keywords EDA simulate multisim目 次实验一1实验二13实验三21实验四31 EDA设计（I）实验报告 第39 页 共40页 实验一 单级放大电路的设计与仿真一、实验目的(1)掌握放大电路静态工作点的调整和测试方法。(2)掌握放大
4、电路的动态参数的测试方法。(3)观察静态工作点的选择对输出波形及电压放大倍数的影响。二、实验要求 (1)设计一个分压偏置的单管电压放大电路，要求信号源频率10kHz(峰值1mV) ，负载电阻5k，电压增益大于70。 (2) 调节电路静态工作点(调节偏置电阻)，观察电路出现饱和失真和截止失真的输出信号波形，并测试对应的静态工作点值。 (3)调节电路静态工作点(调节偏置电阻)，使电路输出信号不失真，并且幅度最大。在此状态下测试： 电路静态工作点值； 三极管的输入、输出特性曲线和b 、 rbe 、rce值； 电路的输入电阻、输出电阻和电压增益； 电路的频率响应曲线和fL、fH值。三、实验步骤 (1)
5、单级放大电路原理图(2)电路的饱和失真与截止失真 调节电位器的百分比，使之等于0%，双击示波器图标，打开其面板，单击仿真开关，此时可得到此时输出电压的失真波形如图1-2所示。观察波形，发现输出电压负半周出现了失真，对于NPN管说明出现了饱和失真。此时静态工作点为=127、=3mA、=0.088V，如图1-3所示。图1-2 三极管放大电路的输出电压饱和失真波形图1-3 三极管放大电路的输出电压饱和失真静态工作点 调节电位器的百分比，使之等于60%，双击示波器图标，打开其面板，单击仿真开关，此时可得到此时输出电压的失真波形如图1-4所示。观察波形，发现输出电压正半周出现了失真，对于NPN管说明出现
6、了截止失真。此时静态工作点为=0.777、=0.103mA、=11.6V，如图1-5所示。图1-4 三极管放大电路的输出电压截止失真波形图1-5 三极管放大电路的输出电压截止失真静态工作点 失真原因分析输出电压出现饱和失真是因为静态工作点靠近三极管的饱和区，加上交流信号时，三极管就会从放大转为饱和，输出波形出现饱和失真；输出电压出现截止失真是因为静态工作点靠近三极管的饱和区，加上交流信号时，三极管就会从放大转为截止，输出波形出现截止失真。（3）确定最大不失真输出静态工作点对电位器进行微量调整，将电位器的增量设为1%。当电位器调到7%时仍有饱和失真，而当电位器调为9%有截止失真，当电位器调为8%
7、时，输出波形上下基本没有失真，波形如图1-5所示。再加大输入信号到25mV,输出波形产生了上下同时失真，因此最大不失真输出静态工作点在8%处。此时测得静态工作点如图1-6所示，=10、=1.521mA、=6.054 V。 图1-5 最大不失真输出波形 图1-6 最大不失真输出静态工作点（4）三极管输入输出特性分析 将三极管输入特性测试电路连好，如图1-7所示。再利用multisim中的直流扫描分析法对实验三极管的输入特性进行分析，绘出输入特性曲线如图1-8所示。在输入特性曲线中找到Q点，并求出Q点附近斜率，实验结果如表1-1所示。求出r=3257 图1-7 三极管输入特性测试电路图1-8 三极
8、管输入特性曲线 表1-1 r的计算 将三极管输出特性测试电路连好，如图1-9所示。再利用multisim中的直流扫描分析法对实验三极管的输入特性进行分析，绘出输出特性曲线如图1-10所示。在输出特性曲线中找到Q点，并求出Q点附近斜率，实验结果如表1-2所示。求出r=9627 ，=182.7 图1-9 三极管输出特性测试电路 图1-10 三极管输出特性曲线 表1-2 r、 的计算（5）求电压增益测量放大电路的电压放大倍数,可以根据电压放大倍数的定义用交流电压表分别测试输入电压和输出电压，为了保证放大电路工作在放大区，将交流输入电压峰值调小为1mV，测试电路如图1-11所示。 图1-11 电压增益
9、测试电路测量值：Av= = -73 理论值：Av= = -77.8相对误差：6.2%（6）测量输入电阻和输出电阻输入电阻的测试电路如图1-12所示。单击仿真开关，分别读出输入电流和输入电压的值。 图1-12 输入电阻测试电路测量值：=2372 理论值： =2271相对误差： 4.4%输出电阻的测试电路如图1-13所示。单击仿真开关，分别读出输入电流和输入电压的值。 图1-13 输出电阻测试电路测量值：=1942 理论值：1921相对误差： 1.1%（7）测量放大电路的频率特性利用multisim中的交流分析法对实验三极管的频率特性进行分析，绘出幅频和相频特性曲线如图1-14所示。根据上限频率和
10、下限频率的定义当放大倍数下降到中频的0.707倍处，读出指针的示数（如表1-3所示），即：= 743.5HZ = 29.87MHZ 图1-14 幅频和相频特性曲线 表1-3 、的测量四、实验小结 实验结论：1. 通过调节偏置电阻的阻值可以改变放大电路静态工作点的位置，不同的静态工作点处，三极管的电流放大倍数不同。2. 当Q点设置过高时，输出波形会出现饱和失真；当Q点设置过低时，输出波形会出现截止失真；当 Q点设置在交流负载线的中间时，会获得最大不失真输出。3. 可利用multisim中的直流扫描分析来对三极管的动态参数进行分析。实验中遇到的问题及解决方法：1. 观察失真输出波形时，应稍微加大信
11、号源幅度。2. 当最佳静态工作点确定后，要确保以后的实验电位器的阻值恒定。3. 在用直流扫描分析三极管输入输出特性时，默认Ib,Ic为负，应在方针时把输出量改为-Ib，-Ic。实验二 差动放大电路的设计与仿真一、实验目的（1）掌握长尾差动放大电路的静态工作点的调试方法；（2）掌握长尾差动放大电路的动态参数的测试方法。（3）掌握长尾差动放大电路的差模电压放大倍数、共模电压放大倍数的测试方法。二、实验要求（1）设计一个长尾的差动放大电路，要求空载时的Avd大于20。（2）测试电路差分对管的静态工作点值和b 、 rbe值。（3）给电路输入直流小信号，在信号双端输入状态下分别测试电路的Avd,Avd1,Avc,Avc1值。三、实验步骤 （1）测试电路差分对管的静态工作点 实验的长尾差动放大电路原理图如图2-1所示。测其静态工作点时，输入端交流信号源短路，测得静态工作点值如图2-2所示。 图2-1 长尾差放电路原理图 图2-2 静态工作点测量图I=0.355uA,I=115uA,V=11.401V （2）测量差分对管的和r值将三极管输入特性测试电路连好，再利用multisim中的直流扫描分析法对差分对管的输入特性进行分析，绘出输入特性曲线如图2-2所示。在输入特性曲线中找到Q点，并求出Q点附近斜率，实验结果如表2-1所示。求出r=66.65K。
