模拟电子电路课程设计报告

1、模拟电子电路课程设计报告目录1课程设计的目的与作用11.1课程设计的目的11. 2课程设计的作用12设计任务、及所用multisim软件环境介绍12.1设计任务：12. 2软件介绍：23差分放大电路Multisim仿真 23.1差分放大电路模型的建立23. 2差分放大电路理论分析及计算33. 3差分放大电路仿真结果分析54硅管稳压电路Multisim仿真 64.1硅管稳压电路模型的建立64. 2硅管稳压电路理论分析及计算64. 3硅管稳压电路仿真结果分析75矩形波发生电路Multisim仿真 85. 1矩形波发生电路模型的建立85. 2矩形波发生电路理论分析及计算95. 3矩形波发生电路仿真结

2、果分析106求和电路Multisim仿真 116.1求和电路模型的建立116. 2求和电路理论分析及计算116. 3求和电路仿真结果分析127设计总结和体会128参考文献121课程设计的目的与作用1.1课程设计的目的课程设计的目的是通过一个课题或项目把所学的理论知识融入实践，即可以巩固所学 的理论知识，同时还可以在实践中认识不足。了解并掌握Multisim软件，并能熟练的使 用其进行仿真。12课程设计的作用1、有利于基础知识的理解2、有利于逻辑思维的锻炼3、有利于与其他学科的整合4、有利于治学态度的培养。设计任务、及所用multisim软件环境介绍2.1设计任务：1、差分放大电路Multisi

3、m仿真2、直流电源Multisim仿真3、振荡电路Multisim仿真4、运算电路Multisim仿真2.2软件介绍:Multisim是加拿大图像交互技术公司（Interactive Image Technoligics简称IIT公司） 推岀的以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，并对电路行为进行仿真。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

4、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。目前在各高校教学中普遍使用Multisini2001,网上最为普遍的是Multisim 9, NI于 2007年08月26日发行NI系列电子电路设计软件,NI Multisim v 10作为其中一个组成部 分包含于其中。3差分放大电路Multisim仿真3.1差分放大电路模型的建立在Multisim中构建一个皆有调零电位的长尾式差分放大电路如图所示，其中两个三极管的参数为Bi=B2=50, rbb，i=rbb

5、，2=300Q,调零电位器R、v的滑动端调在中点。3.2差分放大电路理论分析及计算长尾式电路：如上图所示为典型的差分放大电路，由于Re接负载电源-VEE,拖一个 尾巴，故称为长尾式电路。电路参数理想对称：Rbi=Rb2=Rb, Rd=Rc2=Rc； T1管与T2管 的特性相同，B1=B2=B, rbei=rbe2=rbe； Re为公共的发射极电阻。1静态分析当输入信号UI1=UI2=O时，电阻Re中的电流等于T1管和T2管的发射极电流之和，根据基极回跻方程1超鸟+ U邕Eg + 21'瑙傀=IBQ. Rb很小，忽略不计。,_ SS BSQ7_%超-帀由于 UCQ1=UCQ2,所以 UO

6、=UCQ1UCQ2=0。2.对共模信号的抑制作用利用电路参数的对称性抑制温度漂移：当电路输入共模信号时，如下图所示，基极电 流和集电极电流变化相等，即A1bi=A1b2, Aici=Aic2因此，集电极电位的变化也相等， 即Auci= AUC2,从而使输出电压Uo=UCI-llC2=0,由于电路参数的理想对称性，温度变化时 管子的电流变化完全相同，故可以将温度漂移等效成共模信号，差分放大电路对共模信号 有很强的抑制作用。利用发射极电阻Re对共模信号的抑制：利用Re对共模信号的负反馈作用，Re阻值 愈大，负反馈作用愈强，集电极电位的变化愈小，差分放大电路对共模信号的抑制能力愈 强。但Re取值不能

7、过大，它受电源电压VEE的限制。A -肚牝共模放大倍数Ac：定义为人十莎3.3差分放大电路仿真结果分析示反费XSC1I离万用万用丟-XMM2169.617 nAdB万后袤XMM3利用Multislm的直流工作点分析功能测量放大电路的静态工作点，可知Ucqi=Ucq2=5.892V （对地）UBQi=UBQ2=-40.718mV（对地）贝!) Icqi=Icq2=冬 =*92 mA=0.204mA 為30当 Ui=10mV(即 Uii=5mV,Ui2=-5mV)时，由虚拟仪表测得 Uo=127.517mV, Ii=169.617nA,则 Ad=- = - 127,517 = -12. 7517U

8、,101 10Ri= = X103kQ=58.996kQI)169. 617将负载电阻Rl开路，测得Uo =510.044mVI则 Ro=(仏 一 1) Rl= ( °10, 011 一 1) X 20k Q =59.996k Q叽127.517(4)将图中的负载电阻Rl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，Uo=lO2.O14mV,则 Ad=-102.014io=-10. 201在单端输岀的情况下将Rl开路，可测得此时U o=255.O3mV,则4硅管稳压电路Multisim仿真4.1硅管稳压电路模型的建立在Multisim中构建硅稳压管稳压电路如图

9、所示ZSC14.2硅管稳压电路理论分析及计算整流过程：四个二极管两两轮流导通，正半周时电流由D1RLD3回到U2的负端, 正半周时，电流由D2-RL-D4回到U2的正端；无论是正半周还是负半周流过RL的电 流的方向是一致的，所以它的电压：ul=0.9U2;电流IL=0.9*(U2/RL)4.3硅管稳压电路仿真结果分析. II . I .11.II.万用表-XMM1C?_!万用表-XMM2L亘11.586 V(1)当Ui=12V, Rl=450 Q时，利用虚拟仪表测得Uo=5.012Vo(2)令Rl=450 Q不变，改变Ui,观察Uo的变化情况，结果为，当Ui=10V时，Uo=4.913V; 当

10、Ui=14V时，Uo=5.0798Vo可见，当Ui增大时，Uo将随之增大。由以上结果可得到稳 压电路的稳压系数为5. 079 - 4. 913 x14 一 10可知稳压系数约为10%的数量级。(3)令Ui=12V不变，改变Rl,观察Uo的变化情况，结果为，当Rl=600 Q时，Uo=5.033V；当Rl=300 Q时,Uo=4.963Vo可见，当Rl减小,即II增大时，Uo将减小。 令Ui=12V不变，将Rl开路，测得Uo=5.087V,这稳压电路的内阻为Ro= ( - 1) RL=(匕空 _ 1) X450Q =6.734 0Uo5.0125矩形波发生电路Multisim仿真5.1矩形波发生

11、电路模型的建立在Multisim中构建占空比可调的矩形波发生电路如图所示。5.2矩形波发生电路理论分析及计算一、电路组成及工作原理因为矩形波电压只有两种状态，不是髙电平，就是低电平，所以电压比较器是它的 重要组成部分；因为产生振荡，就是要求输出的两种状态自动地相互转换，所以电路中必 须引入反馈；因为输出状态应按一定的时间间隔交替变化，即产生周期性变化，所以电路 中要有延迟环节来确定每种状态维持的时间。电路组成：如图所示为矩形波发生电路，它由反相输入的滞回比较器和RC电路组 成。RC回路既作为延迟环节，又作为反馈网络，通过RC充、放电实现输出状态的自动 转换。电压传输特性如图所示。工作原理：设某

12、一时刻输出电压uo=+Uz»则同相输入端电位up=+Uto no通过 R3对电容C正向充电，如图中箭头所示。反相输入端电位UN随时间t增长而逐渐升高， 当t趋近于无穷时，3趋于+Uz； 旦un=+Ut,再稍增大，uo就从+Uz跃变为5,与 此同时up从+5跃变为-5。随后，uo又通过R3对电容C放电，如图中箭头所示。反相 输入端电位II、随时间t增长而逐渐降低，当t趋近于无穷时，uN趋于旦un=-Ut, 再稍减小，no就从跃变为+Uz,与此同时，upM-Ut跃变为+UT,电容又开始正向充电。 上述过程周而复始，电路产生了自激振荡。二、波形分析及主要参数由于矩形波发生电路中电容正向充电

13、与反向充电的时间常数均为Rac,而且充电的 总幅值也相等，因而在一个周期内i】o=+5的时间与的时间相等，no为对称的方 波，所以也称该电路为方波发生电路。电容上电压lie和电路输出电压no波形如图所示。 矩形波的宽度Tk与周期T之比称为占空比，因此no是占空比为1/2的矩形波。 利用一 阶RC电路的三要素法可列出方程，求出振荡周期 振荡频率f=l/To调整电压比较器的电路参数Ri、R2和Uz可以改变方波发生电路的振荡幅值，调整 电阻Ri、出、R?和电容C的数值可以改变电路的振荡频率。示滾器-XSC1I相反I5.3矩形波发生电路仿真结果分析时基通道A通道B触发刻度 |2ms/Div刻度|2 W

14、DM刻度|2 VW沿X位署|0Y位置|0丫位置|o水平A-pWT Ad引 BJA| A/B 1AC| 0 DC" QAC| 0 | DCQT2-T10无|自动|外通道_B0.000 V -4.880 V -4.&8CW通道-2.822 V1.239 V4.111 V时间0.000 s 20.000 ms 20.000 msT112 (1)当电位器Rvv的滑动端调在中间位置时，由虚拟示波器可见，输出波形为正负半周对称 的矩形波，电容上的电压Uc为充放电波形，从示波器上可测得，矩形波的幅度Uo1=5V, 振荡周期T=7.7mso 将电位器Rw的滑动端向上移动，由虚拟示波器可见，矩

15、形波的正半周Ti增大，而负 半周T2减小。相反，如Rw的滑动端向下移动，则正半周期T1减小，负半周期T2增大。将电位器Rw的滑动端调至最下端时，波形如图所示。可测得此时Ti=1.6ms, T2=6.1ms, T=T1+T2=7.7ms,占空比 D=Ti/T=1.6/7.720%o6求和电路Multisim仿真6.1求和电路模型的建立在Multisim中构建求和电路如图所示。6.2求和电路理论分析及计算它的电路图如图所示，其中电阻氏为：尺=兔叫曲它的输出电压与输入电压的关系为:6.3求和电路仿真结果分析万用表-XMM1J加上直流输入电压，当uii=ui2nii3=lV时，由虚拟仪表测得Uo=-3.499V ,即Uo=-(100/50*l+100/100*l+200/100*l)=3.5V；当 U1U1.5V,U12=1V, ub=2V 时， 测得 uo=4999V, 即Uo=(100/50*L5+100/100*l+100/200*2)=5Vo7设计总结和体会通过自己动手操作Multisim软件，使我对此软件有了透彻的了解，能够熟练的操作和使 用此软件进行仿真，画电路图等功能。在实验过程中，避免了操作上的失误，导致实验仪 器的损坏。并且通过这次课程设计，加强了我们动手、思考和解决问题的能力。并且对书