电子系统仿真实验实验报告

大连理工大学本科实验报告 课程名称：电子系统仿真实验 学院（系）：信息与通信工程学院 专业：电子信息工程（英语强化） 班级：电英1201班 学号： 学生姓名：年12月5带有源负载的射极耦合差分式放大电路实验目的和规定实验目的运用模拟电子线路和电子系统仿真实验课程上学习到的有关知识，使用Multisim仿真设计软件设计一种差分式放大电路，并进行仿真和分析。实验规定供电电源：±6V直流电源；系统电压增益：547.4±50；带宽：320±10KHz；实验原理和内容电路构成电路以下图1所示，其中、对管是差分放大管，、对管构成镜像电流源作为、的有源负载，、对管，，和构成电流源为电路提供稳定的静态电流。该电路是双入—单出差分式放大电路。图1带有源负载的射极耦合差分式放大电路工作原理①静态时，，由、、、和决定电路的基准电流，即：电路的电流源电流：故该电路又称比例电流源电路。差分电路的静态偏置电流，此时输出电流，没有信号电流输出。②当加入信号电压时，，电流增加、电流减小，即，流入电流源的电流不变（即不变），，故交流通路如图2所示，图中画出的电流为信号电流，，，。因此输出电流。由图可见，带有源负载差分放大电路的输出电流是基本单端输出差放的两倍。图2有源负载差分式放大电路交流通路重要仪器和设备名称型号重要性能参数电子计算机惠普G4-TX操作系统Windows7旗舰版64位SP1(DirectX11)解决器：IntelCorei5-2450MCPU@2.50GHz电路分析软件Multisim12.0提供多个电路分析办法及虚拟仪器设备表1重要仪器和设备实验环节及操作办法实验电路原理图图3带有源负载的射极耦合差分式放大电路原理图元器件表ComponentGroupFamilyValueBasicResistor4.7KΩBasicResistor100ΩBasicResistor51Ω、、、TransistorBJT_NPN2N3904、TransistorBJT_PNP2N3906、SourcePower_Source50µVSourcePower_Source6VSourcePower_Source-6V表2元器件仿真与分析①静态工作点测试静态工作点分析的设立和成果如图4、5所示：图4静态工作点分析输出设立图5静态工作点测试成果根据分析成果，得：基准电流=2.38mA（即），偏置电流=1.37mA（即@qt5[ic]），=0.677（即@qt1[ic]），=0.675（即@qt2[ic]），V(c1)-V(out)，Vce2=V(out)-V(e)=5.14-(-0.65)V=5.79V，与理论计算在误差允许的范畴内相符，阐明了电路设立了适宜的静态工作点，能够进行正常的放大。②电压增益测试使用瞬态分析的办法，仿真电路中输入、输出的波形。瞬态分析的设立和成果如图6、7、8所示：图6瞬态分析参数设立图7瞬态分析输出设立图8瞬态分析输出波形观察输出波形得，输入电压的幅度为70.71µV*2=141.42µV，输出电压的最大值为5.22V，最小值为5.05V。因此输出电压的振幅为(5.22-5.05)/2V=85mV，因此系统电压增益为Av=85mV/141.42µV=579<547.4+50，满足设计规定。③测试幅频特性 使用交流分析的办法，测试系统的幅频特性。交流分析的设立及成果如图9、10所示：图9交流分析频率设立图10交流分析输出波形 观察输出波形得，输出电压的增益最大值为61.32dB，截止频率为320.25KHz，对应的增益为58.32dB。因此通频带为0Hz~320.25KHz，故带宽为320.25KHz，符合设计规定。④测试系统的噪声 使用噪声分析的办法，测试系统的噪声。测试使用的设立及成果如图11、12、13、14所示：图11噪声分析参数设立图12噪声分析频率设立图13噪声分析输出设立图14噪声分析输出波形 由输出波形可知，最大噪声功率谱密度为6.43*10^（-19）V^2/Hz，远远不大于输出功率，能够认为噪声对输出不产生影响，能够无视。⑤测试直流电源对输出的影响 使用直流扫描的分析，测试直流电源对输出的影响。测试使用的设立及成果如图15、16、17所示：图15直流扫描参数设立图16直流扫描输出设立图17直流扫描输出波形 根据直流扫描输出波形可知，直流电源的电压对输出产生线性的影响。⑥测试系统的失真 使用失真分析的办法，测试系统的三次谐波失真。测试使用的设立及成果如图18、19、20所示：图18失真分析参数设立图19失真分析输出设立图20失真分析输出波形 根据输出波形可知，三次谐波失真最大值为35.92pV。与输出电压相比，三次谐波失真远远不大于输出电压，能够无视。五、实验成果与分析 根据上述分析，系统电压增益为579，与理论计算的系统电压增益547在误差允许的范畴内相符。 测试出的基准电流=2.38mA（即），偏置电流=1.37mA（即@qt5[ic]），=0.677（即@qt1[ic]），=0.675（即@qt2[ic]），Vce1=V(c1)-V(out)=5.03-(-0.65)V=5.68V，Vce2=V(o