模拟电子技术实训报告

电子技术课程设计总结报告姓 名 学 号 院 系 自动控制与机械工程学院 班 级 电气1班 指导教师 2014 年 6 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.3第一章 半导体器件的Multisim仿真.4第二章 单管共射放大电路Multisim仿真.6第三章 差分放大电路Multisim仿真.10第四章 两级反馈放大电路Multisim仿真.14第五章 集成运算放大电路Multisim仿真.20第六章 波形发生电路的Multisim仿真.22第七章 综合性电路的设计和仿真.24四 总结.28五 参考文献.29 一、目的和意义 该课程是在完成电子技术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与基本方法，培养学生的综合知识运用能力和实践能力，为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，对培养和造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，分析和设计完成基础性的电路设计仿真及综合性电路设计和仿真（选一个）。完成该次课程设计后，学生应达到以下要求：1、巩固和加深电子技术2课程知识的理解；2、会跟进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第一章 半导体器件的Multisim仿真 1、利用Multisim观察半导体二极管的单向导电性在Multisim中构建二极管电路，如下图所示，途中VD是虚拟二极管，输入端加上最大Uim=4V，频率为1kHz的正弦波电压，接入一台虚拟示波器XSC1，这是一台双踪示波器，有A、B两个通道，A端接二极管电路的输入端，B端接电路的输出端。图1.1 二极管仿真电路图电路仿真以后，可有示波器观察到输入、输出波形，如图1.2所示。为便于区别，用颜色较浅的显示输入波形，用颜色较深的显示输出波形。由图可见输入波形是一个双向的正弦波电压，而经过二极管以后，在输出端得到一个单方向的脉动电压，可见二极管具有单向导电性。图1.2 二极管仿真电路波形图第二章 单管共射放大电路Multisim仿真1.选择单管共射放大电路（1）在Multisim中构建单管共射放大电路如下图2.1所示，电路中的三极管=50,rbb=300。图2.1 单管共射放大电路仿真电路（2）测量静态工作点可在仿真电路中接入三个虚拟数字万用表，分别设置为直流电流表或直流电压表，以便测量IBQ 、ICQ和UCEQ，如图2.2所示。 图 2.2测量Q点的电路电路仿真后，可测得IBQ=50.737uA,ICQ=4.929mA,UCEQ=212.449mA。 图2.3 直流电流表和直流电压表读数（3）观察输入输出波形 图2.1中的单管共射放大电路仿真后，可从虚拟示波器观察到uI和uO的波形如图2.3所示。图中颜色较浅的是uI的波形，颜色较浅的是uO的波形。由图可见uO的波心有明显的非线性失真，而且uO与uI的波形相反。 图2.4 uO与uI的波形 （4）测量AU、RI和Ro 将图2.1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 Ui=14.14mV，Uo=1.856V，Ii=56.093uV，如图2.5所示，则AU=UO/UI=-1.856*1000/14.14=-131.26Ri=U/I=14.14/56.093=0.25K 图2.5交流电压表和交流电流表读数 为了测量输出电阻RO，可将图2.1电路中的负载电阻R3开路，此时从虚拟仪表侧得Uo=3.061V,则RO=(U0/U0-1)R3=(3.061/1.856-1)*3K=1.6492K图2.6 Uo读数第三章 差分放大电路Multisim仿真1.选择长尾式差分放大电路Multisim仿真（1）在Multisim中构建一个接有调零电位器的长尾式差分放大电路如图3.1所示，其中两个三极管的参数为1=2=50，rbb1= rbb1=300，调零电位器R6的滑动端调在中点。图3.1 长尾式差分放大电路仿真电路 (2)利用Multisim的直流工作点分析功能测量放大电路的静态工作点。分析结果如下图3.2所示：图3.2直流工作点分析图可知UCQ1=UCQ2=5.72309VUBQ1=UBQ2=-9.90477mVICQ1=ICQ2=(VCC-UCQ1)/RC1=(12-5.72309)/30mA=0.209mA（3）加上正弦输入电压,利用虚拟示波器可看出uC1与uI反相,而uC2与uI同相。如图3.3图3.3长尾式差分放大电路波形图（4）当Ui=10mV(即Ui1=5mV,Ui2=-5mV)时,由虚拟仪表测得Ii=55.102nA,U0=176.65mV,如图3.4图3.4 Ui、Ii和U0的读数 则 Ad=-U0/Ui=-176.65/10=-17.665Ri=Ui/Ii=(10/55.102)*1000k=181.4816k（5）将负载电阻R3开路,测得如图3.5 U0、=694.206mV图3.5 U0、的读数则R0=(U0/U0)-1R3=(694.206/176.65)-1*20k=78.865k（6）将图3.1中的负载电阻R3右端接地,使差分放大电路改为单端输出。此时可测得当Ui=10mV时,U0=488.351mV，如图3.6 图3.6 Ui、U0的读数则 Ad= -U0/Ui=-488.351/10=-48.8351（7）在单端输出的情况下将R3开路,可测得此时U0=694.205mV图3.7 U0和U0的读数第四章 两级反馈放大电路Multisim仿真1.选择电压串联负反馈放大电路Multisim仿真 （1）在Multisim中构建两级电压串联负反馈放大电路，如下图所示，其中两个三级管均为=100， rbb=300,Cbc=4pF,Cbe=41pF。图4.1 电压串联负反馈放大电路仿真电路（2）将开关K断开，电路中暂不引人级间反馈。 利用Multisim的直流工作点分析功能，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 静态工作点分析图可见,UBQ1=1.99203V,UEQ1=1.36474V,UCQ1=8.86493V, UBQ2=2.97977V,UEQ2=2,33089V,UCQ2=7,35979V,加上正弦输入电压,利用虚拟示波器可观察到第一级输出电压波形与输入电压反相,而第二级输出电压波形与输入电压同相.两个放大级的输出波形均无明显的非线性失真，如图4.3所示。 图4.3电压串联负反馈放大电路波形图当Ui=7.07mV时,利用虚拟仪可见,表可测得U0=1.347V.无级间反馈时,两级放大电路总的电压放大倍数为图4.4 Ui=7.07mV时的U0 由虚拟仪表测得,当Ui=7.07mV时,Ii=4.341A,则无级间反馈时放大电路的输入电阻为Ri=Ui/Ii=7.707/4.341k=1.775k图4.5 Ii的读数将负载电阻R9开路,测得U0=2.642V,则放大电路无级间反馈时的输出电阻为R0=(U0/U0)-1R9=(2.642/1.347)-1*2k=1.92279k（3）将图4.1中的开关K合上,引入电压串联负反馈.加上正弦输入电压,由虚拟示波器看到如图4.6所示,同样的输入电压之下,输出电压的幅度明显下降,但波形更好. 图4.6电压串联负反馈电路Uo和Ui波形图（开关闭合）由虚拟仪表侧得图4.7 用虚拟仪表测量电压表示数当Ui=7.07mV时,U0=73.188mV.则引入电压串联负反馈后,电压放大倍数为说明引入负反馈后电压放大倍数减小了由虚拟仪表测得,当Ui=7.07mV时,Ii=4.248A,则Rif=Ui/Ii=7.07/4.248k=1.664k 可见,引入电压串联负反馈后输入电阻提高了,但与无级间反馈时的Ri相比,提高很少,这是由于图4.4所示电路中总的输入电阻为 Rif=Rif/Rb11/Rb12引入电压串联负反馈只是提高了反馈环路内的输入电阻Rif,而Rb11和Rb12不在反馈环路内,不受影响,因此总的输入电阻Rif提高不多将负载电阻R9开路,测得U0=74.796mV,则Rof=(U0/U0)-1R9=(74.796/73.188)-1*2 k=0.=68.989图4.8 U0的读数 可见,引入电压串联负反馈后,与17页计算的RO比较，输出电阻降低了第五章 集成运算放大电路Multisim仿真1.选择积分电路2.构建Multisim仿真电路 （1）在Multisim中构建基本积分电路如下图5.1所示，在积分电路的输入端加上有效值为0.5V，频率为50Hz的正弦电压； 图5.1积分电路仿真图 图5.2 万用表读数由虚拟示波器可以看到积分电路的输入、输出波形如下图5.3所示。图中颜色较浅的是输入波形，颜色较深的是输出波形。由波形图可见，输出电压是一个余弦波，输出电压的相位比输入电压领先90。图5.3 积分电路波形图第六章 波形发生电路的Multisim仿真1.选择三角波和方波发生器（1）构建Multisim仿真电路在Multisim中构建三角波发生电路，如图6.1所示。图6.1三角波发生电路仿真电路（2）用虚拟示波器可观察到电路的输出波形为三角波，而前一级滞回比较器的输出波形为矩形波，如图6.2所示。图6.2输出波形图（3）从虚拟示波器可测得，三角波的幅度为UOM=9.5V和振荡周期T=9ms第七章 综合性电路的设计和仿真功率放大器的设计（1）设计要求：输入信号电压Ui=200mv ;最大输出功率P02W;输出负载R3=8；根据技术指标和已知条件，选择合适的功放电路，如OTLOCL或BTL电路设计电路原理图；计算并选择电路元件及参数；仿真调试电路；（2）分析并确定电源：由题知Ui=200，P02W,R3=8, 要求：Po2W R3=8 考虑到器件工作的安全性和输出功率的富余量，设计要适当的调整：取 (考虑饱和压降23V）则，由折中取：10V（应该是不小于该值）此即：稳压电源输出应在10V以上，才能满足功率要求，所以取VCC=12V。末级功率三极管的选取功率三级管的选取指标：。根据以上的结果，以 为计算条件，则： 集电极最大耗散功率 集电极饱和穿透电流 最大反向电压（耐压）以上结果给予极限工作条件保障，均放大35倍故：.（3）在Multisim中构建OTL甲乙类互补对称电路如图7.1所示：图7.1 OTL甲乙类互补对称电路仿真电路 (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下图7.2所示：图7.2直流工作点分析图可得，静态时：UBE1=(6.93661-6.18001)V=0.7566V，UBE2=(5.33759-6.18001)V=-0.84242V,因此，当u=0时，三极管VT1和VT2均已微微导电。（2）加上u后，可观察到ui和u0的波形如图7.3所示，可见OTL甲乙类互补对称电路的输出波形基本消除了交越失真。图7.4 OTL甲乙类互补对称电路的输出波形（3）在输出波形没有明显非线性失真的前提下利用虚拟仪表测得Ui=220mV，最大输出电压的有效值为Uo=200.791mV。则放大电路的最大输出功率为：Pom= = W= 0.00503W=5.03 mW四 、总结课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练，同时也是我们迈向社会，从事职业工作前一个必不少的过程。”千里之行始于足下”，通过这次课程设计，我深深体会到这句千古名言的真正含义。通过这几天认真的进行课程设计，我学会脚踏实地迈开这一步，就是为明天能稳健地在社会大潮中奔跑打下坚实的基础。通过这次模拟电子技术课程设计，我学会运用Multisim进行对半导体器件，单管共射放大电路，差分放大电路，两级反馈放大电路，积分电路，RC串并联网络振荡电路，串联型直流稳压电路等的设计与仿真。我发现Multisim7是一个优秀的电工电子技术仿真软件，既可以完成电路设计和版图绘制，也可以创建工作平台进行仿真实验。不仅让我对以前在课本学到的知识有了充分的认识，而且还学到了好多新的东西。在此次实训期间，我发现要想完成一个电路的设计跟仿真，不仅需要课本上的知识，还需要查询各种资料，当然更少不了老师的悉心指导和同学间的相互帮助，而且还要有足够的认真和耐心。同时，在此次实训中我还得到了很多成就感，当自己把各个零散的电子器件连在一起，用仿真软件进行了仿真，看到示波器上的波形时，真的觉得特别神奇，虽然有的时候也会出现一点差错，示波器没有显示波形，或者有错误的波形，但只需要耐心的检查，或者询问老师，问题就可以迎刃而解。五 、参考文献1. 清华大学电子学教研组编。童诗白，模拟电子技术基础。3版。北京：高等教育出版社20012. 浙江大学电工电子基础教学中心电子学组编。郑家龙，王小梅，张安元主编，集成电子技术基础教程.3版.北京：高等教育出版社2002.3. 西安交通大学电子学教研组编.杨拴科主编.模拟电子技术基础.北京：高等教育出版社，20034. 哈尔滨工业大学电子学教研室编.蔡惟铮主编.王立欣副主编.基础电子技术.北京：高等教育出版社，20045. 冯民昌主编.模拟集成电路系统.2版.北京：中国轨道出版社，19986. 周淑阁主编.模拟电子技术基础.北京：高等教育出版社，20047.ThomasL.Floyd,DacidBuchla.