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1、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2.204V。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)VbeVce Rp2.833876.12673 2.20436 0.62
2、9513.92237 10K5、 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wire color,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
3、)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 9.9914mV89.80256mV 8.988(3)加上RL,分别将RL换为5.1千欧和300欧,记录数据填表: 仿真数据(注意填写单位) 计算 RL Vi Vo Av 5.1K 9.994mV 193.536mV 19.3536 330 9.994mV 24.314mV2.433(4)其他不变,增大和减小滑动变阻
4、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5.1千欧的电阻,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Ri10mV 6.315mV8.740K2、 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
5、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VLVORO117.633mV233.339mV5.016K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max y和min y差距最小时rr1=138667,则将
6、R1阻值更改为138K。改后图如下:直流仿真得如下图:则可填写下表:VbVcVeIe=Ve/Re9.00664V12.00000V8.33900V4.63278mA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:ViVoAv=Vo/Vi3V2.924V0.9747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:VsViRi=Vi*Rs/(Vs-Vi)3V2.802V72.1727K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:VoVLRo=(Vo-VL)*RL/VL2.988V2.924V39.4思考题:1、 电路图如下
7、: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Q2VbVcVeVbVcVe3.71629V7.16460V3.07682V3.41389V4.50264V2.76222V下一步进行交流测试:开环
8、RL=电路图和万用表示数如下:开环RL=1.5k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=1.5k电路图和万用表示数如下:则记录下表:RL图中R11ViVoAv开环RL=无穷(S2开)3.294mV1.443V438.1RL=1.5K(S2闭)3.293mV548.442mV166.5闭环RL=无穷(S2开)3.745mV102.548mV27.4RL=1.5K(S2闭)3.694mV91.534mV24.8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
9、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fLfHfLfH212.5248Hz357.0302kHz222.1684Hz1.3244MHz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
10、电压仿真如下:将所测数据填入下表:测量值Q1Q2R9CBECBEUS3在左端6.36V-26.11mV-637.66mV6.36V-26.11mV-637.66mV11.33VS3在第二4.71V-34.16mV-652.87mV4.71V-34.16mV-652.87mV0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
11、端输入共模输入Ui100mV1V100mV1VUc13.196V493.483mV3.487V1.673mVUc23.147V493.486mV3.487V1.673mVAd1=Uc1/Ui31.96无34.87无Ad=Uo/Ui63.43无69.74无Ac1=Uc1/Ui无0.493486无0.001673Ac=Uo/Ui无0无0CMRR=|Ad1/Ac1|64.7620842.80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4.7829MHz。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
12、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510mV和2.5V,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=9.438mA,U4=2.506V进行直流仿真,可得以下图表:将数据填入下表:Q1Q2Q3Ub3.23293V1.74229V829.24548mVUc5.00000V0.00000V1.74229VUe2.50623V2.50623V152.77543mV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
13、为686.871mV则Pom=Uo/RL=0.686871/8=0.059(W)测试效率=Pom/PE*100=Pom/(Ucc*Idc)*100=0.059/(0.043079*5)*100=27.4%输入灵敏度为20mV左右;频率响应测试:Ui=20mV;fLfH通频带F(Hz)245.08973.3860M3.3858MUo(V)426.0m426.0m601.056mAv21.321.330.0528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。