模拟电子技术课程设计.doc

电子技术课程设计报告姓 名 学 号 院 系 班 级 指导教师 2013年7月目录一、 目的和意义3二、 任务和要求3三、 模拟电路的设计和仿真31. 单管放大电路共集电极放大电路32. 功率放大电路OTL甲乙类互补对称电路73. 差分放大电路长尾式差分放大电路94. 两级反馈放大电路电压串联负反馈放大电路115. 集成运算放大器运用求和电路156. 波形发生器应用矩形波发生电路167. 串联型晶体管稳压电路单相桥式整流电路20四、 总结21五、 参考书21一、目的和意义该课程设计是在完成电子技术2的理论教学之后安排的一个实践教学环节。课程设计的目的是让学生掌握电子电路计算机辅助分析与设计的基本知识和基本方法，培养学生的综合知识应用能力和实践能力，以今后从事本专业相关工程技术工作打下基础。这一环节有利于培养学生分析问题、解决问题的能力，提高学生全局考虑问题、应用课程知识的能力，对培养和就应用型工程技术人才将起到较大的促进作用。二、任务和要求本次课程设计的任务是在教师的指导下，学习Multisim仿真软件的使用方法，分析和设计完成电路的设计和仿真。完成该次课程设计后，学生应达到以下要求：1. 巩固和加深对电子技术2课程知识的理解；2. 会根据课题需要选学参考书籍、查阅手册和文献资料；3. 掌握仿真软件Multisim的使用方法；4. 掌握简单模拟电路的设计、仿真方法；5. 按课程设计任务书的要求撰写课程设计报告，课程设计报告能正确反映设计和仿真结果。三、模拟电路的设计和仿真1、单管放大电路共集电极放大电路 图（1.1）共集电极放大电路（1）理论计算1)静态分析三极管的UBEQ=0.7V，=50根据图（1.1）电路的直流通路可求得= 则 2)动态分析交流通路电路图（1.2）交流通路（a）电流放大倍数 （b）电压放大倍数 （c）输入电阻 （d）输出电阻 （2）仿真电路图图（1.3）共集电极放大电路(a) 仿真结果及波形：图(1.4)万用表显示结果图（1.5）静态分析结果图（1.6）虚拟示波器显示波形（b）测试电路的静态工作点、电压放大倍数、输入电阻和输出电阻。在图（1.3）所示的仿真电路中，4为集极，6为发射极，因此由图（1.4）的分析结果可知，UBQ=8.41070，UEQ=7.77415则UBEQ=UBQ-UEQ=(8.41070-7.77415)V=0.63655V，UCEQ=UCQ-UEQ=(10-7.77415)V=2.22585V，加上正弦输入电压US，用虚拟示波器观察到US和UO的波形如图（1.6）所示。可见US和UO同相，且UO比US略小，即输出信号和输入信号成为“跟随”关系。当US=1.4142V,RL=6.5K时，由虚拟仪表测得Ui=1.334V，UO=1.325V，Ii=26.804nA；则 Ri=k=513k将RL开路，此时测得UO=949.186mA，所以RO=（3）理论计算与仿真结果比较由理论计算和仿真分析对比得出：理论计算和仿真计算出的电压放大倍数近似相等，且接近于1；输入电阻差距较大，出现了较大的误差；输出电阻较接近；共集电极放大电路不能实现电压的放大，电压放大倍数恒小于1，而接近于1，且输出电压与输入电压同相。2.功率放大电路OTL甲乙类互补对称功电路（1）理论分析忽略管压降UCES的情况下，Pom=0.093W=93mW，=78.5%。（2）测试功率放大电路静态工作值在multisim中构建OTL甲乙类互补对称电路如图（2.2）所示，电路中两个三极管的参数，其他参数也基本对称。1）利用multisim的直流工作点分析功能测定电路的静态工作点如图（2.3）所示：可知静态时UBE1=(8.59647-7.80039)V=0.79608V，UBE2=（7.59335-7.80039）V=-0.20704V,因此，当UI=0时，两个三极管均已微微导电。2）加上UI后，观察到UI和Uo的波形如图（2.4）所示，与OTL互补对称电路相比，OTL甲乙类互补对称电路的输出波形得到明显的改善，基本上消除了交越失真。3）在输出波形没有明显失真的前提下，利用虚拟仪表测得当Ui=4V时，最大输出电压的有效值为UO=3.784V。则放大电路的最大输出功率为忽略饱和管压降UCES时，。图（2.1）万用表显示结果图（2.2）OTL甲乙类互补对称电路图（2.3）静态分析结果图（2.4）虚拟示波器显示波形3.差分放大电路长尾式差分放大电路（1） 电路仿真如图（3.2）所示（2） 测试差动放大电路的静态工作点、差模电压放大倍数、输入电阻和输出电阻。两个三极管共射电流放大系数为50，rbb1=rbb2为300欧姆，调零电位器RW的滑动端调在中心。图（3.1）静态分析图（3.2）长尾式差分放大电路图（3.3）波形图（a）分析静态工作点分析结果如图（3.1）所示，可知：UCQ1=UCQ2=5.69427V，UBQ1=UBQ2=-9.9512mv，则(b)加上正弦输入电压，利用虚拟示波器得出图（3.3）的波形显示，看出UC1和UI反相，而UC2和UI同相。（c）当Ui=10mV时，由虚拟仪表测得UO=419.687mV，Ii=131.587nA则， 将负载电阻RL开路，测得UO=1.611V则4.两级反馈放大电路电压串联反馈放大电路图（4.1）电压串联反馈放大电路（1）开关k断开，电路中暂不引用级间反馈（a）利用Multisim的直流分析功能，测量无级间反馈时两级放大电路的静态工作点，分析结果如下：图（4.2）静态分析可见UBQ1=1.99203V，UEQ1=1.36478V，UCQ1=8.86485V，UBQ2=1.40864V，UEQ2=789.35635Mv，UCQ2=10.42836V。(b)加上正弦输入电压，利用示波器可观察到第一级输出电压波形入电压反相，而第二级输出电压波形与输入电压同相如图（4.3）所示。两个放大级的输出波形均无明显非线性失真。当Ui=7.7mV是。利用虚拟仪表可测得UO=416.216mV。可见，无级间反馈时，两级放大电路总的电压放大倍数为：（c）利用虚拟仪表测得，当UI=7.7mV时，Ii=96.63pA,则无级间反馈时，放大电路的输入电阻为：（d）将负载RL开路，测得UO=826.926mV ，则放大电路无级间反馈时的输出电阻为图（4.3）波形图图（4.4）虚拟仪器显示结果(2)开关k闭合，引入电压串联反馈。（a）加上正弦输入电压，由虚拟示波器看到如图（4.5）所示的波形，在同等输入电压之下，输出电压的幅度明显下降，但波形更好。由虚拟仪表测得，当时，69.12，引入电压串联反馈后，电压的放大倍数为：（说明引入负反馈后，电压放大倍数减小了）（b）由虚拟仪表测得，当Ui=7.7 mV时，Ii=47.942 Rif=(说明引入电压串联负反馈后输入电阻提高了)（c）将负载RL开路，测得UO=7 4.176则放大电路无级间反馈时的输出电阻为图（4.5）波形图图（4.6）虚拟仪器显示结果5集成运算放大器求和电路（1） 理论计算输出电压为：UO=-8.5638834V（2） 仿真电路及结果图（5.1）求和电路图（5.3）万用表显示结果（3） 在输入端加上直流电压时，利用虚拟仪表测量电路的输出电压加上直流输入电压，当UI1=UI2=UI3=2V时，由虚拟仪表测得UO=-14.118V，如图（5.3）所示（4） 结果比较理论计算得出的结果和仿真的结果数值上相等，但相差一个负号。6. 波形发生器矩形波发生电路（1） 仿真电路图（6.0）矩形波发生电路（2） 当电位器RW滑动端在中间位置时，用虚拟示波器观察的电路输出的波形如图（6.1）所示，由图（6.1）可知矩形波的幅度为5V，振荡周期为：T=7.7ms。图（6.1）虚拟示波器显示（3） 当电位器RW上下移动时，用虚拟仪器观察电路的输出波形情况。图（6.2）RW上移至70%图（6.3）RW上移至80%图（6.4）RW下移至35%图（6.5）Rw下移至20%由图（6.1）（6.2）（6.3）（6.4）（6.5）可知：当电位器RW上移时，由虚拟示波器可见矩形波的正半周T1增大，而负半周T2减小。相反，如RW下移时，则正半周T1减小，负半周T2增大。（4） 当电位器RW调至最下端时，用虚拟仪表观察电路的输出波形如图（6）所示。可测得此时T1=1.6ms，T2=6.1ms，T=T1+T2=7.7ms，占空比为D=。图（6.7）波形图7. 串联型晶体管稳压电路单相桥式整流电路（1） 仿真电路图（7.1）单相桥式整流电路（2） 取可调工频电源电压为21.22V，作为整流电路输入电压U2。利用虚拟示波器观测正常情况下的输出电压UO波形如图（7.2）所示，用虚拟仪表测量到U2=21.22V时UO的值如图（7.3）所示。图（7.2）虚拟示波器显示波形图（7.3）万用表显示结果四、总结Multisum是一款完整的设计工具系统，提供了一个很大原件数据库，并提供原理图输入接口全部的数模Spice仿真功能VHDL/Verilog设计接口于仿真、FPGA/CPLD综合、EF设计能力和后处理功能，还可以进行从原理图到PCB布线工具包的无缝隙数据传输。模拟电子技术课程设计是教我们利用Multisim软件对电路进行仿真，我们初步了解这个仿真应用，学会了利用它对各种电路进行仿真，掌握了电子电路计算机辅助分析与设计的基本知识。为期一周的课程设计，我感受颇多，我觉得这次课程设计对我们来说主要有两个比较大的帮助而且也是非常有意义的：一是当我们在进行电路设计的时候，可以利用multisim软件进行很方便的调试、仿真，如果有些元件的参数我们不能确定也可以用仿真软件多次仿真来得到某元器件的更佳参数；二是这门课程可以让我们回顾学过模电和数电的知识，数模电普遍