电子技术2课程设计报告

1、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 2016 年 6 月目录一、目的和意义1二、任务和要求1三、模拟电路的设计和仿真2（一）基础性电路的multisim仿真21.半导体器件的multisim 仿真22.单管共射放大电路multisim仿真33.差分放大电路multisim仿真74.两级反馈放大电路multisim仿真105.集成运算放大电路multisim仿真146.波形发生电路multisim仿真16（二）综合性电路的设计和仿真18四、 总结22五、 参考文献23一、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

2、教学环节。课程设计的目的是为了让学生掌握电子电路计算机的辅助分析与设计的基本知识和基本方法，培养学生的综合运用能力和实践能力，为今后从事本专业相关工程技术打下基础。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时在教师的指导下，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和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，学生应达到一下要求：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、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（一）基础性电路的multisim仿真1.半导体器件的multisim 仿真（1） 理论分析在multisim中构建二极管电路，如图1（a）所示，图中vd是虚拟二极管，输入端加上最大值uim=4v，频率为1khz的正弦电压，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，如图1（a）所示。电路仿真以后，可由示波器观察到输入、输出波形，如图1（b）

4、所示。（2）仿真a.电路图uiu0b.波形图图1.二极管仿真电路（3）结论：如图1（b）所示，为便于区别，用较浅的颜色显示输入波形，用较深的颜色显示输出波形。可见，输入信号是一个双向的正弦电压，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。2.单管共射放大电路multisim仿真（1）理论分析在multisim中构建单管共射放大电路如图2（a）所示，电路中的三极管的=50，rbb=300。测试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uce，如图2（a）所示。电路仿真后，可测得ibq=40.19，

5、icq =2.007m, uceq=5.979v。观察输入输出波形图2（a）中的单管共射放大电路仿真后，可从虚拟示波器观察到u1和u0的波形如图2（d）所示。图中较浅颜色的是u1的波形，颜色较深的是u0的波形。由图可见，u0的波形没有明显的非线性失真，而且u0与u1的波形相位相反。测量u、ri、r0将图2（a）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是，u0=783.331mv,ii=10.481m,则为了测量输出电阻r0，可将图2（a）电路中负载电阻rl开路，此时从虚拟仪表测得u0=1.567v,则r0=rl=(-1) 3k=3.004k计算

6、如下：vcc=ibrb+ube a.理论计算静态工作点12=ib280+ube ib=ib=40.35ua ic=ib=2.017ma vcc=icrc+uce b.理论计算au、ri、r0uce=5.949 rbe=rbb+（1+）*26/ie=963rbe=rbb+ =300.644 uo=ibrbe=12.13 ui=-icrc/rl=-982.331 au= =-80.98 ri= =1454 （2）仿真a. 仿真电路b. 静态分析仿真c. 万用表读数uiu0d. 波形图e. 万用表读数图2. 单管共射放大电路（3）结论：观察单管共射放大电路仿真后，可从示波器观察到ui和u0的波形图如

7、上图所示，图中波动幅度较小的是ui波形，波动幅度较大的是u0波形。由图2（d）可见，u0的波形没有明显的非线性失真，而且u0与ui的波形相位相反。对比仿真结果和理论计算结果发现，静态时，静态电流相差不大，但电压相差很大。加上电压后，仿真时的放大倍数比理论计算时大，仿真时的输入输出电阻比理论计算时小。造成这种情况的原因有二，一是仿真中各元器件参数并非完全理想，故工作状态并不能达到理论条件下的要求；二是仿真中三极管参数大于理论计算时的参数，所以放大时结果有误差。3.差分放大电路multisim仿真（1）理论分析在multisim中构建一个接有调零电位器的长尾式差分电路如图3(a)所示,其中两个三极

8、管的参数为1=2=50,rbb1= rbb2=300,调零电位器rw的滑动触头调在中点。利用multisim的直流工作点分析功能测量放大电路的惊涛工作点,分析结果如图3(b)所示。加上正弦输入电压,利用虚拟示波器可以看出uc1与ui反相,而uc2与ui同相。加上ui=10mv时,由虚拟仪表测得uo=127.517mv,ii=169.617na。（2）仿真a. 电路图b. 电流静态分析uc2uc1u1c. 波形图d.各万用表读数图3.长尾式差分放大电路（3）结论：由图3（b）可知则 加上正弦输入电压，利用示波器可看出分析结果如图3(b)所示。由图3（c）可得与相反，而与相同。当（即，）时，由虚拟

9、表测得如图3（d）与图3（e）所示。，则将负载电阻开路，测得则4.两级反馈放大电路multisim仿真（1）理论分析在multisim中构建两级电压串联负反馈放大电路,如图4(a)所示，其中两个三极管均为=100，rbb=300，cbc=4pf，cbe=41pf。 将开关k断开，电路中暂不引入级间反馈。a 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； b 加入正弦输入电压，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。利用所测数据算出两级放大电压总的放大倍数。c 由所

10、测数据算出无极间反馈时的输入电阻。静态工作点如下： 动态分析： 将图中开关k闭合，引入电压串联负反馈。 a. 加上正弦输入电压，由虚拟示波器看到，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。由所测数据算出引入电压串联负反馈后，电压的放大倍数。 b. 由所测数据算出，引入电压串联负反馈后输入电阻得值。 c. 将负载开路，由所测数据算出，引入电压串联负反馈后输出电阻的值。 电压放大倍数输入输出电阻（2）仿真a. 电路图b. 开关断开时万用表读数u0uic. 开关断开时波形图d. 开关闭合时万用表读数uiu0e. 开关闭合波形图图4.电压并联负反馈放大电路（3）结论：a. 开关断开，电路

11、中暂时不加入级间反馈, 测量无级间反馈时两级放大电路的静态工作点为b开关断开，加入正弦输入电压，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。c开关闭合，加上正弦输入电压，由虚拟示波器看到，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。电压放大倍数为10.014，说明引入负反馈后电压放大倍数减小了。d. 由虚拟表测得，当时ui=5.45mv，ii=3.286，计算可得rif=1.659k，可见引入电压串联负反馈后输入电阻提高了。 5.集成运算放大电路multisim仿真（1）理论分析在multis

12、im中构建基本积分电路如图5(a)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.由虚拟示波器可看到积分电路的输入输出如图4.5.2所示。图中颜色较浅的是输入波，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度。（2）仿真a.电路图b. 万用表读数uiu0c. 输入输出波形图5.积分电路（3）结论：由虚拟示波器可看到积分电路的输入输出如图4.5.2所示。图中颜色较浅的是输入波，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度。6.波形发生电路multisim仿真（1）理论分析在mul

13、tisim中构建rc串并联网络振荡电路如图6(a)所示。调节点位器rw,观察电路的输出情况.由虚拟示波器可见,当减小rw至一定值时,电路将不能振荡.增大rw至一个合适的值时, 电路将能够振荡,且输出波形较好,如图6(b)所示,若继续增大rw,当rw的值太大时,输出波形将会严重失真。根据图6（b）所示，从示波器上测得正弦波的周期t=475s,则振荡频率f0=2.105khz。（2）仿真a.电路图b.输出波形正常c.输出波形严重失真图6.rc串并联网络振荡电路（3）结论：调节点位器rw,观察电路的输出情况。由虚拟示波器可见,当减小rw至一定值时,电路将不能振荡。增大rw至一个合适的值时, 电路将能

14、够振荡,且输出波形较好,如图6(b)所示,若继续增大rw,当rw的值太大时,输出波形将会严重失真。根据图6（b）所示，从示波器上测得正弦波的周期t=475s,则振荡频率f0=2.105khz。（二）综合性电路的设计和仿真1.课题：串联型直流稳压电源的设计2.设计要求：在输入电压220v 50hz电压变化范围10%条件下:(1) 输出电压可调范围：+9+12v。(2) 最大输出电流：300ma。(3) 测出设计电路的输出电阻（输入电压变化范围10%下，满载），并将输出电阻尽量减到最小。(4)测出设计电路的稳压系数（最低输入电压下，满载），并将稳压系数减到最小。(5)学习multisim的电路仿真

15、过程，绘制电路图，进行基本的仿真实验对设计的电路进行性能分析。3.电路原理分析与方案设计（1）理论分析采用变压器、二极管、集成运放，电阻、稳压管、三极管等元件器件。220v的交流电经变压器变压后变成电压值较少的交流，再经过桥式整流电路和滤波电路形成直流，稳压部分采用串流型稳压电路。比例运算电路的输入电压为稳定电压，且比例系数可调，所以其输出电压也可以调节；同时，为了扩大输出电流，集成运放输出端加晶体管，并保持射极输出形式，就构成了具有放大环节的串联型稳压电路。 将220v的电网电压用220v-22v的变压器变换成整流滤波电路所需要的交流电压ui。 经过一个单相桥式整流，把交流电压转变成直流电压

16、。整流输出电压平均值：uo= 1/202uod(wt)=0.9u2 再经过一个滤波电路尽可能减小脉动的直流电压中的交流成分，保留其直流成分，使输出电压纹波系数降低，波形变得比较平滑。 基准电压由稳压管vd2提供，接在放大电路的相同输入端。采样电压与基准电压进行比较，得到的差值再由放大电路进行放大。由此器件选择=6v电流为20ma的稳压管。再由电路公式求的限流电阻选取2k的电阻。理论计算令总电阻之和为1k，稳压器电压为5v；已知输出电压可调范围为+9+12v，最大输出电流为300ma，则：a. 方框图（2）仿真b. 电路图（1）c. 电路（1）万用表读数d. 电路图（2）e. 电路（2）万用表读

17、数图7.串联直流稳压电源仿真四、 总结 multisim是一款功能强大的电子线路仿真软件，它不仅可以仿真弱电电子，也可以仿真强电，还可以仿真射频微波和fpga。该软件入门简单，操作方便快捷，可以用它验证不少电路设计，并且仿真的数据很准确。通过两个星期的学习，我们已经基本掌握multisim的仿真基础使用，学习各种电路的仿真，进一步加强学习了模拟电子技术这门课程，让我对这门课程有了一个全新的认识，指导老师耐心细致的详细讲解，多次的示范，使得我们对这次实训有了更加深刻的认识。因为multisim使用方便，易懂，并且可以很好的将各种电路进行仿真处理，这样可以让我们在课上无法了解到的问题，通过自己的实

18、践操作慢慢弄懂学会，在这次实训以后我将能更好的面对考试，面对在课上还才存有的部分难题，通过自己仿真处理与向老师提问，都逐一弄清楚了，这次的实训对我来说帮助很大，相信对于以后如果能从事相关专业，这次学习经历将会对我产生巨大的帮助。为期两个星期的模电实训结束了，在这两个星期当中学到了很多课本上学不到的东西，这次实训是我认识到学习的意义，时间的宝贵，人生的真谛。明白人世间一生不可能都是一帆风顺的，只要勇敢去面对人生中的每个驿站!这让我清楚地感到了自己肩上的重任，看清了自己的人生方向，不管遇到什么事都要总代表地去思考，多听别人的建议，不要太过急燥，要对自己所做事去负责，不要轻易的去承诺，承诺了就要努力去兑现，本次实训使我第一次亲身感受了所学知识与实际的应用，理论与实际的相结合，让我们大开 眼界，也算是对以前所学知识的一个初审吧!这次实训对于我们以后学习、找工作也真是受益菲浅。在短短的两个个星期中，让我们初步让理性回到感性的重新认识我从感性上学到了很多东西，使我更深刻地了解到了实践的重要性。通过实训我们更加体会到“学以致用”这句话中蕴涵的深刻道理，了解一些线路原理以及通过线路图安装、调试，培养和锻炼我们的实际动手能力，使我们的理论知识与实践充分地结