EDA实验报告(同名8284).docx

EDA设计实验报告0710200321雷宇目录一实验一 51.实验目的 52.实验要求 53.实验电路 64实验过程 64.1饱和失真 7 4.2截止失真 94.3不失真情况下电路11（1） 电压增益 11（2） 静态工作点12（3） 输入电阻 12（4） 输出电阻 14（5） 频率响应曲线和fL、fH值 145.实验一总结 16二实验二 171. 实验目的 172. 实验要求 173. 实验过程 173.1实验原理图 173.2未接入负反馈电路 18（1）频率特性和fL、fH值18（2）输出开始出现失真时的输入信号幅度 19（3）未接入负反馈电路的放大倍 21（4）未接入负反馈电路的输入电阻 21（5）未接入负反馈电路输出电阻 223.3负反馈电路 23（1）频率特性和fL、fH值23（2）输出开始出现失真时的输入信号幅度 24（3）负反馈电路的放大倍数 25（4）负反馈电路的输入电阻 26（5）负反馈电路的输出电阻 27（6）验证AF1/F 284.实验二总结 28三实验三 291. 实验内容 292. 实验原理 293. 实验过程 303.1方波发生器 303.2微分电路 313.3限幅电路 333.4积分累加电路 343.5阶梯波周期 353.6调试元件参数 364.实验三总结 37四全文总结 38五参考文献 39实验一： 单级放大电路 一、实验目的1、 通过设计三极管的单级放大电路，了解三极管放大电路的动态工作点和静态工作点的设置方法，使其对放大电路原理有更加深刻的理解。2、 通过这种单级放大电路的设计与分析、仿真，学会使用Multisim 7.0软件对电路进行动态分析、静态分析及频率分析等方法。能较为熟练的掌握Multisim7.0的用法。3、学习实验报告的撰写格式及内容要求。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5kHz(幅度1mV) ，负载电阻5.1k，电压增益大于50。2.调节电路静态工作点(调节电位计)，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.加入信号源频率5kHz(幅度1mV) ，调节电路使输出不失真，测试此时的静态工作点值。测电路的输入电阻、输出电阻和电压增益；4.测电路的频率响应曲线和fL、fH值。三、实验电路图 1.基本的原理图为下图，实验一的其它图都是在它的基础上演变出来的。 2.由图可看见输出电压为64.17mv，而输入电压约为1mv则放大倍数明显大于50。 3.在以后的实验中是通过调节滑动变阻器来达到截止和饱和失真的。四、实验过程1. 饱和失真为了使更好的观察饱和失真以及截止失真，我将电压改为20mV。当滑动变阻器滑动到全部阻值的15%时，发现饱和失真很明显。此时的示波器如下图，可见波形的下半部明显饱和失真。分析饱和失真时的静态工作点:SimulateAnalyses DC Operating Point Analysis选择好基极、集电极、发射极、基极电流、集电极电流五个选项，然后运算，结果如下：根据上面的数据qqib就等于，qqic就等于， S8=，=S4-S5。以后计算静态工作点的方法都是这样的，计算结果是：2. 截止失真：我将滑动变阻器从饱和失真开始一直增大增大，最后在滑动变阻器一般的阻值的时候发现出现了截止失真，电路图如下：截止失真的波形图如下，可见其顶部扁平，高度比下部低，宽度比下部高，明显的截止失真。截止失真的静态工作点求法与饱和失真相似，结果为：3.不失真情况下电路(1)电压增益调解滑动变阻器，使电路不失真（注意此时电源要恢复到5kHz(幅度1mV)），电路图如下：电压增益比|Av|=U2/U1=105.574mv/0.99995mv=105.579(倍)。（2）静态工作点（3）输入电阻计算输入电阻的时候需求出输入电压、输入电流。两者相除就得出输入电阻：R输入 = U/I = 999.964uV/481.167nA=2078.2通过计算可得输入电阻理论值为：其中= +(1+)26mVIE 而通常可认为是200则有：=200+26mV/8.57619=3131.6Ri真=（50*23%+2.4）/10/3.1316=2.0395K=2039.5则实验的相对误差为：（4）输出电阻计算输出电阻的时候需要将电源短路，将负载换成电源，然后求出输出电压、输出电流。两者相除得出输出电阻：则输出电阻R输出=999.972mv/432.844 =2310.2计算理论输出电阻值：则实验的相对误差为：（5）测电路的频率响应曲线和fL、fH值。 对电路进行频率特性仿真，得到其幅频和相频特性仿真结如图:通频带的频率为106.0235Hz, 根据上限频率和下限频率的定义当放大倍数下降到中频的0.707倍对应的频率时，即将读数指针移到幅度为中频的0.707倍处，读出指针的示数，就是下限频率和上限频率.他们分别是分别为，因此通频带为。5.总结（1） 由于信号源频率很大，选取10uF的电容能比较好的减小扰。（2）在求静态工作点的时候,在默认的ALL variables 框中没有qq1ib和qq1ic选项.可通过以下方式添加:More Options中Add device/model paramenter在出现的对话框中选择Parameters中的qq1ib和qq1ic即可。实验二负反馈放大电路一、实验目的1、进一步学习Multisim软件的使用，掌握软件的常规分析方法。2、通过对未接反馈和负反馈的比较，了解负反馈的一些特点。二、实验要求1. 给出两级放大电路的电路原理图。2. 对电压串联负反馈电路，还需给出负反馈接入前后电路的频率特性和fL、fH值，以及输出开始出现失真时的输入信号幅度。3. 对电压串联负反馈电路，给出负反馈接入前后电路的放大倍数、输入和输出电阻，并验证AF1/F （选作） 。 4. 分析实验结果。三、实验过程 3.1两级放大电路的电路原理图 考虑到实验中要经常在加入负反馈和不加入负反馈之间切换，我将负反馈和一个开关串联，开关闭合着加入反馈。这样就方便多了。注：我在一开始的时候发现电压增益老达不到100倍以上，调试了很久最后找到了一个方法：调解R12，就是第一级放大电路的发射极的电阻。通过改变该阻值的大小，最后我将R12调到300的时候增益比调到100倍以上了。3.2未接入负反馈电路（开关断开）（1）频率特性和fL、fH值 上图正常电路的频率特性如下图，先测出其通频带的频率为180.3936Hz，根据上限频率和下限频率的定义当放大倍数下降到中频的0.707倍对应的频率时，即将读数指针移到幅度为中频的0.707倍处，此时为129.3422Hz。读出指针的示数，就是下限频率和上限频率.他们分别是分别为。 （2）输出开始出现失真时的输入信号幅度当输入信号等于5.5mv的时候，其对应的电路图和波形图如下：可见输入信号幅度为5.5mv的时候，输出波形下半部分已经开始趋向扁平了，在增加输入电源则失真越明显。比如，下图为输入信号为7mv的时候，可发觉波形图已经严重饱和失真了。 综上：可见当输入信号等于7mv的时候该波形图已经明显的失真了。一开始出现失真的时候是5.5mv。（3）未接入负反馈电路的放大倍数电压增益比|Av|=U2/U1=179.554mv/0.999905mv=179.57(倍)。 （4）未接入负反馈电路输入电阻要求输入电阻，只需求出输入电压，输入电流，然后两者相除就可以求出输入电阻，电路如图：R输入 = U/I = 999.959uV/215.501nA=4640.2（5）未接入负反馈电路输出电阻要求输入电阻，需要在输出端把负载变成电源，将原来的输入点电源短路，如图：则输出电阻R输出=999.959uV/436.632nA=2290.03.3负反馈电路（开关闭合）（1）频率特性和fL、fH值 上图正常电路的频率特性如下图，先测出其通频带的频率为4.1801Hz，根据上限频率和下限频率的定义当放大倍数下降到中频的0.707倍对应的频率时，即将读数指针移到幅度为中频的0.707倍处，此时为2.9553Hz.读出指针的示数，就是下限频率和上限频率.他们分别是分别为。注：和未接入反馈的上限下限频率相比，下限频率明显减小，上限频率明显增加，这样就拓宽了通频带。（2）输出开始出现失真时的输入信号幅度。 一开始信号源是1mv，此时我发现输出波形是不失真的，为将信号源调成10mv后发现波形截止失真了，于是就在110mv中仔细调试加比较，最后发现在信号源约等于6mv的时候输出波形开始失真了（其顶部开始扁平了）。失真波形如下： 信号源6mv这里我举出信号源为10mv时候的输出波形图作为比较： 信号源10m （3）负反馈放大倍数电压增益比|Av|=U2/U1=3.744mv/0.998196mv=3.751(倍)。注：与未接入负反馈相比电压增益减小了，电压串联负反馈具有减小电压增益的作用（4）负反馈输入电阻 输入电阻的求法前面已经提到过了，这里就不在赘言，电路图，输入电压和输入电流如下图：R输入 = U/I = 999.959uV/145.619nV=6867注：和未接入负反馈相比输入电阻变大了，可见电压串联负反馈可以增大输入电阻。（5）负反馈输出电阻 实验原理不用重复了，实验图形和结果如下：则输出电阻R输出=999.959uV/6.719A=148.8注：与未接入负反馈电路的输出电阻相比，负反馈的输出电阻变小了，可见电压串联负反馈有减小输出电阻的作用。 （6）验证AF1/F 在前面已经求出了负反馈的电压增益比为3.751(倍)，而在此负反馈电路中（以开始的实验原理图里面的电阻标号为准）F=R12/（R12+R1）=300/（300+1000）。那么1/F=（300+1000）/300=4.333而在试验中求出的电压增益比为3.751。可见，实验的误差还是挺大的，不过两个值夜比较接近了。这是我实验的结果，虽然不完美，我还是将其列出来了。四.实验二总结（1） 电压串联负反馈的引入，是会增大输入电阻减小输出电阻。（2） 电压串联负反馈的引入，减小的电压增益比。（3） 电路引入电压串联负反馈，会减小其下限频率，增大其上限频率，从而使其通频带变宽。 （4）一开始调节原件参数的时候一定要讲究方式方法，想将电路图原理弄懂，在对症下药，调解相应的原件参数。如果盲目乱试是很难试出来的。实验三阶梯波发生器1.实验内容1. 设计一个能产生周期性阶梯波的电路，要求阶梯波周期在20ms左右，输出电压范围10V，阶梯个数5个。(注意：电路中均采用模拟、真实器件，不可以选用计数器、555定时器、D/A转换器等数字器件，也不可选用虚拟器件。)2. 对电路进行分段测试和调节，直至输出合适的阶梯波。3. 改变电路元器件参数，观察输出波形的变化，确定影响阶梯波电压范围和周期的元器件。2.实验原理实验要求最后产生周期为20ms左右、输出电压范围10V、阶梯个数为5个的周期性阶梯波的电路，在设计时，采用分段调节测试的方法。将阶梯波的产生分为几个阶段，对每个阶段应产生的波形分别进行调试，最终产生所要求的阶梯波。振荡原理框图如下：3.实验过程 3.1方波发生器（设计原理是参考的EDA技术与实验一书，不过我的数据都是自己重新调试出来的，目的就是为了避免和别人的结果相同。）我是不断调试四个电阻R1,R2,R3,R4和电容C1，最后发现上图的情况下符合所求条件。运行之后双击打开示波器，得到输出波形：方波周期为3.954ms，最后5个阶梯波一共的周期就约等于20ms。 3.2微分电路在方波发生器的输入端接电阻R5和电容C1组成电路图：对方波进行微分，就在方波的上、下边沿分别有一个跳变产生的冲击函数，其余部分都是0。图中周期为3.980ms。3.3限幅电路目的就是将负半周的尖脉冲滤除掉。利用二级管的单向导电性来进行限幅，图如下：3.4积分累加电路用集成运放组成的积分电路实现积分累加，在前面电路的基础上连接积分累加电路如图：3.5周期阶梯波在积分累加电路基础上加上电压比较器和开关控制电路，就组成了完整的阶梯波发生器。3.6调试电路元件参数（1）将C3设为150nF（原为100nF），其余参数不变，得左图。 将R3改为25K(原为36.5 K)，其余参数不变，得右图增大 C3 减小R3左图周期等比例变大，右图周期等比例变小。可知C3，R3和阶梯波周期成正比。（2）将R6改为10 K(原为2 K)，其余参数不变，得左图 将C4改为70nF（原为100nF）,其余参数不变，得右图增大 R6 减小C4 左图每个阶梯的高度明显减小，右图每个阶梯的高度明显增加。可见R6，C4和每个阶梯的高度成反比。4. 实验三总结1逐步分析各个电路的输出波形（其实主要是在调试方波发生器的时候），我发现改变R3，C3可以改变阶梯波的周期，结果在资料书上查找到了振荡周期T=2R3C3ln（1+2R1/R4）。（这里的R3，C3是指最后阶梯波周期总图中所对应的原件）2.改变电路中的R6，C4可以改变阶梯波的每个阶梯高度。R6，C4与阶梯波的每个阶梯的高度成反比。（这里的R6，C4也是指最后阶梯波周期总图中所对应的原件）3.最后求出的周期为20.408ms，输出电压范围也在10V以内，可以说基本完成了要求。全文总结EDA实验设计其实就