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1、电子技术课程设计报告题 目：基于Multisim10电压及电流并联负反馈电路仿真设计 学生姓名： 学生学号： 年 级： 专 业： 班 级： 指导教师： 机械与电气工程学院制2023年11月目录1绪论- 1 -2课程设计的目的- 1 -3 设计内容及要求- 1 -4 设计原理框图- 2 -4.1 框图及基本公式及其分析- 2 -4.2电压及电流并联负反馈适用条件- 3 -5 性能指标- 3 -5.1 放大倍数- 3 -5.2 输入电阻- 3 -5.3 输出电阻- 3 -5.4 通频带和频率失真- 4 -6 电压及电流的并联负反馈的仿真实现- 4 -6.1 multisim10仿真软件的介绍- 4
2、 -6.2 电压并联负反馈的仿真- 4 -6.3 电流并联反馈电路- 6 -6.4 反馈放大电路的频带扩展- 7 -6.5电流并联负反馈放大电路的模拟仿真与计算- 9 -6.5.1开环与闭环测试- 9 -6.5.2输入电阻和输出电阻- 9 -6.5.3理论计算- 10 -6.6电压并联负反馈放大电路的模拟仿真与计算- 10 -6.6.1 静态工作点- 11 -6.6.2开环增益- 11 -6.6.3闭环增益- 11 -6.6.4输出电阻- 12 -6.6.5输入电阻- 12 -7设计总结- 12 -参考文献- 12 -1绪论随着电子技术的飞速发展和计算机技术的普遍应用,EDA(电子设计自动化)
3、技术在电子电路的分析设计中显得越来越重要。EDA技术可以根据电路的结构和元件参数对电路进行仿真，获得电路的技术指标，从而可以快速 方便 精确地评价电路设计的对的性，节省大量的时间和费用1。本设计介绍了新版仿真软件Multisim10的功能特点以及实现电压及电流并联负反馈放大电路的仿真分析。2课程设计的目的1、 积极调动和激发学生的学习热情，最大限度的发挥学生的学习潜能； 2、 对所学知识进行阶段性的综合训练，初步了解一般模电产品研发设计的基本程序、方法、及过程，掌握相关电路设计应用及一定的电子元器件的应用、产品制作的技能； 3、 培养学生学术交流、再学习(查找理解相关技术资料)及独立完毕的能力
4、；4、 学会撰写课程设计报告，为做毕业设计论文奠定基础。3 设计内容及规定反馈模式的辨认是模拟电子技术的难点之一。就电流及电压相加(并联)负反馈放大电路训练反馈模式的辨认、进行输出与输入关系的分析计算和实验并且在Multisim10平台上仿真。规定学生自行分析计算所给电路输出与输入的函数关系，自行选定电阻阻值，确立输出与输入的具体数值关系，在Multisim10平台上仿真，达成掌握反馈模式的辨认要领、使用输出与输入关系的分析计算方法、熟悉Multisim10仿真平台，进一步掌握实验技能，并加深巩固对已学模拟电子技术知识的理解和掌握。4 设计原理框图 4.1 框图及基本公式及其分析图1 负反馈放
5、大电路原理框图图1中x表达电压或电流信号；箭头表达信号传输的方向；符号表达输入求和；+ -表达输入信号xi与反馈信号是相减关系（负反馈），即放大电路的净输入信号为：Xid=XiXf 基本放大电路的增益（开环增益）为：A=Xo/Xid 反馈系数为： F=Xf/Xo 反馈放大电路的增益（闭环增益）为：Af=Xo/Xi 综合上述各式可得负反馈放大电路增益的一般表达式为：Af=Xo/Xi =A/(1+AF) 由上式知，引入负反馈后，放大电路的闭环增益Af减小了，减小的限度与（1+AF）有关。（1+AF）是衡量反馈限度的重要指标，负反馈放大电路所有性能的改变限度都与（1+AF）有关。通常把（1+AF）称
6、为反馈深度，而将AF= Af/ Xid称为环路增益。当考虑信号频率的影响时，对Af的表达式进行讨论2。1. 当|1+AF|1时 ,则|Af|1时称为深度负反馈，说明在深度负反馈条件下，闭环增益几乎只取决反馈系数，而与开环增益的具体数值无关。2. 当|1+AF|A|,说明已从本来的负反馈变成了正反馈。3. 当|1+AF|=0时，则|Af|，这就是说放大电路在没有输入信号时，也会有输出信号，产生了自激振荡，使放大电路不能正常工作，在负反馈放大电路中，自激振荡现象必须消除。4.2电压及电流并联负反馈合用条件通常情况下，我们根据负载的规定及信号情况来选择反馈方式在负载变化的情况下规定放大电路定压输出时
7、，就需要电压负反馈：在负载变化的情况下，规定放大电路恒流输出时，就要采用电流负反馈。当规定放大电路具有底的输入电阻时，宜采用并联反馈。5 性能指标 5.1 放大倍数放大倍数是横量放大电路放大能力的指标,它有电压放大倍数、电流放大倍数和功率路放大倍数等表达方法,其中电压放大倍数应用最多。放大电路的输出电压和输入电压之比，称为电压放大倍数Au，即Au=uo/ui；放大电路的输出电流和输入电流之比，称为电流放大倍数AI，即Ai=io/ii；放大电路的输出功率和输入功率之比，称为功率放大倍数，即Ap=po/pi。5.2 输入电阻放大电路的输入电阻是从输入端向放大电路内看进去的等效电阻，它等于放大电路输
8、出端接实际负载电阻后输入电压与输入电流之比，即Ri=ui/ii 5.3 输出电阻对负载而言，放大电路的输出端可等效为一个信号源将放大电路输出端断开接入一信号源电压，求出由u产生的电流i，则可得到放大电路的输出电阻为：Ro=u/i。5.4 通频带和频率失真一般情况下，放大电路只用于某个频率范围内。放大电路所需的通频带由输入信号的频带来拟定，为了不失真的放大信号，规定放大电路的通频带应大于信号的通频带。6 电压及电流的并联负反馈的仿真实现6.1 multisim10仿真软件的介绍Multisim10软件前身是加拿大IIT公司在20世纪八十年代后期推出的电路仿真软件EWB（Electronics W
9、orkbench）,后来，EWB将原先版本中的仿真设计更名为multisim10，2023年之后，加拿大IIT公司从属于美国国家仪器公司（National Instrument，简称NI公司），美国NI公司于2023年初初次推出Multisim9.0版本。目前最新版本是美国NI公司推出的multisim10。包含了电路原理图的图形输入、电路的硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真能力。它具有更形象直观的人机交互界面，并且提供了更加丰富的元件库、仪表库和各种分析方法。完全满足电路的各种仿真需要。Multisim10软件是迄今为止使用最方便、最直观的仿真软件，其基本元件的数学模型是基于Spice版本
10、，但增长了大量的VHDL元件模型，可以仿真更复杂的数学元器件，此外解决了Spice模型对高频仿真不精确的问题。 Multisim10在保存了EWB形象直观等优点的基础上，大大增强了软件的仿真测试和分析功能，大大扩充了元件库中的元件的数目，特别是增长了大量与实际元件相应得元件模型，使得仿真设计的结果更加精确、更可靠、更具有实用性。Multisim10的特点有1：可以根据自己的需求制造出真正属于自己的仪器；2：所有的虚拟信号都可以通过计算机输出到实际的电路上；3：所有硬件电路产生的结果都可以输回到计算机中进行解决和分析。6.2 电压并联负反馈的仿真在Multisim10中建立图2所示电路图2 电压
11、并联负反馈电路如图2所示的电压并联负反馈中，集成运放采用741，并用一个开关来控制电路有无反馈的存在。用示波器来观测反馈时的情况。其中输入信号V1是一个交流电压源信号，示波器的A通道接输出信号，B通道接输入信号。开关打向下边时，没有负反馈，输入输出的信号波形如图3所示，上面A通道的波形是输出波形；下面B通道的波形为输入波形，可以看到，此时输出波形已严重失真。图3波形严重失真开关打到上面时，加入电压并联负反馈，输入输出的信号波形如图4所示，上面A通道的波形是输入波形，下面B通道波形是输出波形，可以看出此时输出波形没有失真。但是输出信号的幅度减小了。与理论上引入负反馈放大倍数减少了，减少非线性失真
12、是相符合的。图4 波形未失真6.3 电流并联反馈电路 在Multisim10中建立图5所示电路：图5 电流并联负反馈电路如图5所示，集成运放采用LM307H,其中输入信号为交流源信号，示波器的A通道接输入信号，B通道接输出信号。开关打向左边时，没有负反馈，输入输出的信号波形如图6所示，上面A通道的波形是输入波形；下面B通道的波形为输出波形，可以看到，此时输出波形已严重失真。图6 波形严重失真开关打到右面时，加入电流并联负反馈，输入输出的信号波形如图7所示，上面A通道的波形是输入波形，下面B通道波形是输出波形，可以看出此时输出波形没有失真。但是输出信号的幅度减小了。与理论上引入负反馈放大倍数减少
13、了，减少非线性失真是相符合的。图7 波形没有失真6.4 反馈放大电路的频带扩展原理图如图8所示图8反馈放大电路的频带扩展如图8所示，开关打向下面时，没有交流负反馈，打开波特仪显示面板，按下仿真按钮，看到波特仪显示的幅频特性曲线如图9所示。图9 无反馈的幅频特性曲线开关打到上面时，加入交流负反馈，看到波特仪显示的幅频特性如图10所示。图10 有反馈的幅频特性曲线6.5电流并联负反馈放大电路的模拟仿真与计算电路图11所示 图11 电流并联负反馈放大电路6.5.1开环与闭环测试改变S状态，可以测得开环输入电流Ii、开环输出电流Iif、反馈电流If以及闭环输出电流Iof，具体仿真结果如表1。表1 开环
14、与闭环测试结果Ii/A Io/mA Iif/A If/A Iof/mA49.02 2.128 49.52 25.76 1.044对上面数据进行计算： 开环电流增益：Aii=Io/Ii=2.128mA/49.02A=43.41； 电路反馈系数：Fii=If/Iof=25.76A/1.044mA=0.02467； 闭环电流增益：Aiif=Iof/Iif=1.044mA/49.52A=21.08； 反馈深度：1+ Aii Fii=1+43.41*0.02467=2.071； 负反馈放大电路增益：Aii/(1+ Aii Fii)=43.41/2.071=20.96；由上面计算可得Af=A/1+AF（在误差允许的范围内）满足开环增益与闭环增益
