模拟电子技术课程设计.doc

成 绩 评 定 表学生姓名班级学号1303020202专 业测控技术与仪器课程设计题目模拟电子课程设计评语组长签字：成绩日期 2014年 月 日 课程设计任务书学 院信息科学与工程专 业测控技术与仪器学生姓名班级学号1303020202课程设计题目求和电路、二阶带通滤波器、单管共射放大电路、共基极放大电路实践教学要求与任务:1) 采用multisim 仿真软件建立电路模型；2) 对电路进行理论分析、计算；3) 在multisim环境下分析仿真结果，给出仿真波形图；4) 撰写课程设计报告。工作计划与进度安排:第1天：1.布置课程设计题目及任务。2.查找文献、资料，确立设计方案。第2-3天：1. 安装multisim软件，熟悉multisim软件仿真环境。2. 在multisim环境下建立电路模型，学会建立元件库。第4天：1. 对设计电路进行理论分析、计算。2. 在multisim环境下仿真电路功能，修改相应参数，分析结果的变化情况。第5天：1. 课程设计结果验收。2. 针对课程设计题目进行答辩。3. 完成课程设计报告。指导教师：方艳霞 李所2014年12月3日专业负责人：2014 年 月 日学院教学副院长：2014 年 月 日目 录1课程设计的目的和作用31.1目的31.2 作用32 设计任务、及所用multisim软件环境介绍32.1设计任务32.2multisim软件环境介绍33求和电路multisim仿真73.1求和电路电路模型的建立73.2求和电路理论分析及计算73.3求和电路仿真结果分析84二阶带通滤波器 multisim仿真94.1二阶带通滤波器电路模型的建立104.2 二阶带通滤波器理论分析及计算104.3 二阶带通滤波器仿真结果分析115单管共射放大电路 multisim仿真125.1单管共射放大电路电路模型的建立125.2单管共射放大电路理论分析及计算135.3单管共射放大电路仿真结果分析136 1共基极放大电路multisim仿真156.1共基极放大电路电路模型的建立166.2共基极放大电路理论分析及计算166.3共基极放大电路仿真结果分析167 设计总结和体会188 参考文献191课程设计的目的与作用1.1课程设计的目的1. 学会在multisim软件环境下建立电路模型2. 熟悉multisim的基本操作，学会建立元件库3. 熟练掌握multisim设计出的仿真电路4. 懂得分析仿真结果1.2课程设计的作用1. 对设计电路进行理论分析、计算2. 在multisim环境下仿真电路功能，修改相应参数，分析结果的变化情况2设计任务、及所用multisim软件环境介绍2.1设计任务1. 下载安装multisim仿真软件,熟练应用2. 确定题目，自选4-5个题目进行仿真3. 每个题目要对理论计算结果和仿真结果进行比较分析,可以参照教材的仿真实例和课后的仿真练习题4. multisim基础上建立模拟电路并改变参数进行其仿真过程，得出结论，书写实验报告2.2multisim软件环境介绍multisim是美国国家仪器（ni）有限公司推出的以windows为基础的仿真工具，适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。工程师们可以使用multisim交互式地搭建电路原理图，并对电路进行仿真。multisim提炼了spice仿真的复杂内容，这样工程师无需懂得深入的spice技术就可以很快地进行捕获、仿真和分析新的设计，这也使其更适合电子学教育。通过multisim和虚拟仪器技术，pcb设计工程师和电子学教育工作者可以完成从理论到原理图捕获与仿真再到原型设计和测试这样一个完整的综合设计流程。ni multisim 10 是美国ni公司最近推出的电子线路仿真软件的最新版本。ni multisim 10 用软件的方法虚拟电子与电工元器件以及电子与电工仪器和仪表，通过软件将元器件和仪器集合为一体。它是一个原理电路设计、电路功能测试的虚拟仿真软件。 ni multisim 10 的元器件库提供数千种电路元器件供实验选用。同时可以新建或扩展已有的元器件库，建库所需元器件参数可从生产厂商的产品使用手册中查到，因此可很方便地在工程设计中使用。ni multisim 10的虚拟测试仪器表种类齐全，有一般实验用的通用仪器，如万用表、函数信号发生器、双踪示波器、直流电源等等；还有一般实验室少有或者没有的仪器，如波特图仪、数字信号发生器、逻辑分析仪、逻辑转换器、失真仪, 安捷伦多用表，安捷伦示波器、以及泰克示波器等。 ni multisim 10具有详细的电路分析功能，可以完成电路的瞬态分析、稳态分析等各种电路分析方法，以帮助设计人员分析电路的性能。它还可以设计、测试和演示各种电子电路，包括电工电路、模拟电路、数字电路、射频电路及部分微机接口电路等。ni multisim 10具有强大的help功能，其help系统不仅包括软件本身的操作指南，更重要的是包含有元器件的功能说明。help中这种元器件功能说明有利于使用ni multisim 10进行cai教学。利用ni multisim 10可以实现计算机仿真设计与虚拟实验，与传统的电子电路设计与实验方法相比，具有如下特点：设计与实验可以同步进行，可以边设计边实验，修改调试方便；设计和实验用的元器件及测试仪器仪表齐全，可以完成各种类型的电路设计与实验；可以方便地对电路参数进行测试和分析；可以直接打印输出实验数据、测试参数、曲线和电路原理图；实验中不消耗实际的元器件，实验所需元器件的种类和数量不受限制，实验成本低，实验速度快，效率高；设计和实验成功的电路可以直接在产品中使用。multisim软件提供了一个操作简便且与实验很相似的虚拟实验平台，能完成从电路的仿真设计到电路版图生成的全过程为实验教学提供了一种新的教学手段。它作为大学课程中常见的电子设计应用软件，是每个电子类的学生必然接触到的。multisim最突出的特点是用户界面友好，尤其是其直观的虚拟仪表是multisim的一大特色。multisim所包含的虚拟仪表有：示波器，万用表，函数发生器，波特图图示仪，失真度分析仪，频谱分析仪，逻辑分析仪，网络分析仪等。而通常一个普通实验室是无法完全提供这些设备的。这些仪器的使用使仿真分析的操作更符合平时实验的习惯。不仅有利于对该软件的学习，也大大方便了设计人员的操作，极大地提高了工作效率。2.2.1. multisim 10的主界面 启动multisim 10后，将出现如下图所示的界面：上图 multisim 10仿真界面由多个区域构成：菜单栏，各种工具栏，电路输入窗口，状态条，列表框等。通过对各部分的操作可以实现电路图的输入、编辑，并根据需要对电路进行相应的观测和分析。用户可以通过菜单或工具栏改变主窗口的视图内容。2.2.2基本原器件及其使用multisim为用户提供了丰富的元器件，并以开放的形式管理元器件，使得用户能够自己添加所需要的元器件。如下图所示：2.2.3虚拟仪器及其使用对电路进行仿真运行，通过对运行结果的分析，判断设计是否正确合理，是该软件的一项主要功能。为此，multisim为用户提供了各类的虚拟仪器，可以从“仿真仪器”中选用这些仪表，如下图所示。在选用后，各种虚拟仪表都以面板的方式显示在电路中。此次课设基本用上的有（从左到右依次为万用表，示波器，四踪示波器）2.2.4.将元器件连接成电路在将电路需要的元器件放置在电路编辑窗口后，用鼠标就可以方便地将器件连接起来。方法是：用鼠标单击连线的起点并拖动鼠标至连线的终点。注意：连线的起点和终点不能悬空。3求和电路电路multisim仿真3.1求和电路电路模型的建立 3.2求和电路电路理论分析及计算 由图已知得：(1)i(ui1)= -45.04504u; i(ui2)= =-30.00000u; i(ui3)= =-10.59883u (2)根据基尔霍夫kcl定理: 得vo=-() rf代入数据，解得vo=-8.56v。3.3求和电路电路仿真结果分析4二阶带通滤波器multisim仿真4.1二阶带通滤波器电路模型的建立 4.2带通滤波器理论分析及计算 工作原理：这种滤波器的作用是只允许在某一个通频带范围内的信号通过，而比通频带下限频率低和比上限频率高的信号均加以衰减或抑制。典型的带通滤波器可以从二阶低通滤波器中将其中一级改成高通而成。电路性能参数:通带增益 : 中心频率: 通带宽度: 选择性: 此电路的优点是改变rf和r4的比例就可改变频宽而不影响中心频率。在multisim中利用交流分析功能测得其频率特性: 带通滤波器的中心频率f0=4.8khz,通带电压放大倍数aup=4.7。4.3带通滤波器仿真结果分析5单管共射放大电路电路multisim仿真5.1单管共射放大电路电路模型的建立5.2单管共射放大电路电路理论分析及计算 5.2.1测量au、ri、ro将图中的虚拟数字万用表分别设置为交流电压表或交流电流表。由虚拟仪表测得，当ui=9.998mv时，uo=783,331mv，ii=10,481ua,则au=uo/ui=-783,331/9,998=-78.3ri=ui/ii=9,998/10,481k=0.954k=954为了测量输出电阻ro,可将电路中的负载电阻rl开路，此时从虚拟仪表测得uo=1.567v,则ro=(uo/uo-1)rl=(1.567/0,783-1) 3k=3,004k可将以上仿真结果和本章2.4节中例2.4.3的估算结果进行比较。5.3单管共射放大电路仿真结果分析当电路参数满足一定条件时，有可能是输出电压的变化量uo比输入电压的变化量u1大得多，也就是说，当放大电路输入电压有一个微小变化量u1时，再输出端将得到一个放大量uo，从而实现放大作用。6共基极放大电路电路multisim仿真6.1共基极放大电路电路电路模型的建立6.2共基极放大电路电路理论分析及计算 在仿真电路中，由虚拟仪表测得，当ui=2mv时，uo=156.998mv,ii=63,794ua,则au=uo/ui=156,998/2=78.5ri=ui/ii=2/63.794k=0.03135k=31.35将电路中的rl开路，测得uo=313.998mv，则ro=(uo/uo-1)rl=(13.998/156.998-1) 5.1k=5.1k6.3单管共射放大电路仿真结果分析利用multisim的直流工作点分析功能测量共基极放大电路的静态工作点，结果如下：加上正弦输入电压，用虚拟示波器观察到ui和uo的波形如图,可见uo与ui同相，且共基极放大电路有电压放大作用。7 设计总结和体会通过这次电子技术课程设计：（一）让我了解了设计电路的程序.通过本次实验设计电路原理图，对multisim有了进一步的了解，能独立完成电路图的绘制。通过这次电子技术课程设计,使我对模拟电子技术在实践中的应用有了更深刻的理解。通过该课程设计，把死板的课本知识变得生动有趣，激发了学习的积极性。 （二）加强了我们思考和解决问题的能力。在设计过程中，会遇到许多的情况，就是心里想着这样的接法可以行得通，但模拟仿真电路时，总是和预想的不一样，因此耗费在这上面的时间用去很多。 （三）做课程设计同时也是对课本知识的巩固和加强，由于课本上的知识太多，平时课间的学习并不能很好的理解和运用各个元件的功能，而且考试内容有限，所以在这次课程设计过程中，我们了解了很多元件的功能，并且对于其在电路中的使用有了更多的认识。 平时看课本时，有时问题老是弄不懂，做完课程设计，那些问题就迎刃而解了。而且还可以记住很多东西。通过在multisim上仿真实践，让我们对各个元件印象加深。认识来源于实践，实践是认识的动力和最终目的，今后我一定加强实践练习。所以这个课程设计对我们的作用是非常大的，在制作multisi