第9章模拟电子技术仿真实验.ppt

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1、模拟电子技术实验模拟电子技术实验 次目录 主目录上一页 下一页第第9章章 模拟电子技术仿真实验模拟电子技术仿真实验v 实验实验9-1 单级放大电路单级放大电路v 实验实验9-2 负反馈放大电路负反馈放大电路v 实验实验9-3 集成运算放大电路集成运算放大电路v 实验实验9-4 直流稳压电源直流稳压电源 次目录 主目录上一页 下一页实验实验9-1 单级放大电路单级放大电路v 一、实验目的v (1) 掌握单级放大电路静态工作点的测量方法及工作掌握单级放大电路静态工作点的测量方法及工作点的调整方法。点的调整方法。v (2) 掌握放大电路的电压放大倍数的测量方法。掌握放大电路的电压放大倍数的测量方法。

2、v (3) 理解静态工作点的选择对输出波形及电压放大倍理解静态工作点的选择对输出波形及电压放大倍数的影响。数的影响。 次目录 主目录上一页 下一页实验实验9-1 单级放大电路单级放大电路 v 二、预习要求v (1) 复习教材中有关单级放大电路的内容。复习教材中有关单级放大电路的内容。v (2) 计算图计算图9.1的静态工作点电压、电流。的静态工作点电压、电流。v (3) 学会用学会用Multisim 2001分析电路的静态工作点、分析电路的静态工作点、增益等。增益等。次目录 主目录上一页 下一页实验实验9-1 单级放大电路单级放大电路 v 三、实验原理 v 共射极放大电路既有电压增益，又有电流

3、增益，是一种共射极放大电路既有电压增益，又有电流增益，是一种广泛应用的放大电路。图广泛应用的放大电路。图9.1为分压式偏置共射放大电为分压式偏置共射放大电路，其静态工作点主要由路，其静态工作点主要由VB电位决定，调节电位决定，调节RW可改变可改变VB电位值，从而改变放大电路的静态工作点。静态工电位值，从而改变放大电路的静态工作点。静态工作点不能调得太高或太低，当输入信号超过了工作点电作点不能调得太高或太低，当输入信号超过了工作点电压时，输出电压将会产生饱和失真或截止失真。压时，输出电压将会产生饱和失真或截止失真。次目录 主目录上一页 下一页实验实验9-1 单级放大电路单级放大电路 图9.1 静

4、态工作点测试电路 次目录 主目录上一页 下一页实验实验9-1 单级放大电路单级放大电路 v 输入信号在晶体管的发射结加了变化电压，于是使晶体输入信号在晶体管的发射结加了变化电压，于是使晶体管基极电流发生变化，由于晶体管的电流放大作用，基管基极电流发生变化，由于晶体管的电流放大作用，基极电流变化被放大了极电流变化被放大了 倍后成为集电极电流的变化，集倍后成为集电极电流的变化，集电极电流流过负载电阻，在负载上就能得到比输入信号电极电流流过负载电阻，在负载上就能得到比输入信号大得多的输出信号。大得多的输出信号。 次目录 主目录上一页 下一页实验实验9-1 单级放大电路单级放大电路 v 四、实验内容v

5、 1调整和分析放大电路静态工作点v 进入仿真图进入仿真图9.1，按键盘上字母键，按键盘上字母键A，依次调节，依次调节Rw的百分比，记的百分比，记录各电压、电流表的值，并计算录各电压、电流表的值，并计算 值相应填入表值相应填入表9-1中。中。 Rw0%5%10%20%50%75%100%IB/AIC/AVBE/VVCE/V表9-1 放大电路静态工作点调整与分析 次目录 主目录上一页 下一页实验实验9-1 单级放大电路单级放大电路 v 2电压放大倍数分析v (1) 进入仿真电路进入仿真电路9.2，设置输入信号源的幅度为，设置输入信号源的幅度为VS=100mV，频率为，频率为1kHz。v (2) 双

6、击示波器，分别将双击示波器，分别将Time base区块区块Scale字段字段栏的水平扫描周期及栏的水平扫描周期及Channel A、Channel B区块区块Scale字段栏的垂直刻度调节到合适的位置。字段栏的垂直刻度调节到合适的位置。v (3) 打开仿真开关，在输出端波形不失真的情况下，按打开仿真开关，在输出端波形不失真的情况下，按表表9-2所列测试条件进行测试所列测试条件进行测试Vi、Vo的值，并计算放大的值，并计算放大电路的增益电路的增益Au=Vo/Vi。次目录 主目录上一页 下一页实验实验9-1 单级放大电路单级放大电路 图9.2 分压式偏置共射放大电路 次目录 主目录上一页 下一页

7、实验实验9-1 单级放大电路单级放大电路 表表9-2 电压放大倍数比较分析电压放大倍数比较分析 Rw百分比RLVS/mVVi/VVoAV10%不接入1010%接入1010%接入15次目录 主目录上一页 下一页实验实验9-1 单级放大电路单级放大电路 v 3静态工作点对输出波形影响v 进入仿真图进入仿真图9.2，设置，设置Vs =100mV，f=1kHz。调节。调节Rw分别为分别为5%、20%和和90%，打开示波器，显示输出波形，并完成表，打开示波器，显示输出波形，并完成表9-3。 RwIC/mAVC/V失真情况5%20%90%表9-3 静态工作点对输出波形影响 次目录 主目录上一页 下一页实验

8、实验9-1 单级放大电路单级放大电路 v 4测量输入电阻v 进入仿真电路进入仿真电路9.3，设置，设置Rw为为70%，打开仿真开关，测得，打开仿真开关，测得Vi、Ii，计算计算Ri =Vi/Ii的值的值 。图9.3 测量输入电阻电路 次目录 主目录上一页 下一页实验实验9-1 单级放大电路单级放大电路 v 5测量输出电阻v 进入仿真电路进入仿真电路9.4，调节，调节Rw为为70%，打开仿真开关，测出，打开仿真开关，测出Vo、Io，计算，计算Ro=Vo/Io的值的值 。 图9.4 测量输出电阻电路 次目录 主目录上一页 下一页实验实验9-1 单级放大电路单级放大电路 v 五、实验报告v (1)

9、计算静态工作点值，与仿真结果进行比较分析。计算静态工作点值，与仿真结果进行比较分析。v (2) 改变改变RW的百分比，对静态工作点、输出波形结果的百分比，对静态工作点、输出波形结果进行分析。进行分析。v (3) 分析负载电阻对放大增益的影响。分析负载电阻对放大增益的影响。v (4) 分析分压式偏置共射放大电路输入电阻、输出电阻分析分压式偏置共射放大电路输入电阻、输出电阻的特性。的特性。 次目录 主目录上一页 下一页实验实验9-1 单级放大电路单级放大电路 v 六、思考题v (1) 静态工作点与输出波形有什么关系静态工作点与输出波形有什么关系?v (2) 输入信号的大小与输出波形有什么关系输入信

10、号的大小与输出波形有什么关系?次目录 主目录上一页 下一页实验实验9-2 负反馈放大电路负反馈放大电路 v 一、实验目的v (1) 掌握负反馈对放大电路输出信号的影响。掌握负反馈对放大电路输出信号的影响。v (2) 掌握负反馈对放大电路通频带的影响和对非线性失掌握负反馈对放大电路通频带的影响和对非线性失真的改善。真的改善。v (3) 了解负反馈对放大电路输入电阻和输出电阻的影响。了解负反馈对放大电路输入电阻和输出电阻的影响。 次目录 主目录上一页 下一页实验实验9-2 负反馈放大电路负反馈放大电路 v 二、预习要求v (1) 预习负反馈放大电路相关知识，了解在放大电路中预习负反馈放大电路相关知

11、识，了解在放大电路中引入负反馈对放大电路输出信号以及输入引入负反馈对放大电路输出信号以及输入/输出电阻的输出电阻的影响。考虑如何引入负反馈来改善放大电路的通频带。影响。考虑如何引入负反馈来改善放大电路的通频带。v (2) 熟练掌握仿真软件熟练掌握仿真软件Multisim 2001的使用。的使用。 次目录 主目录上一页 下一页实验实验9-2 负反馈放大电路负反馈放大电路 v 三、实验原理v 放大电路引入负反馈主要用来提高放大电路的质量指标。放大电路引入负反馈主要用来提高放大电路的质量指标。例如稳定直流工作点、稳定放大量、减小非线性失真和例如稳定直流工作点、稳定放大量、减小非线性失真和扩展放大电路

12、的通频带等。扩展放大电路的通频带等。v 一般根据反馈方式的不同，通常可分为电压串联型、电一般根据反馈方式的不同，通常可分为电压串联型、电压并联型、电流串联型和电流并联型四种。下面以图压并联型、电流串联型和电流并联型四种。下面以图9.5电压串联型负反馈电路为例分析负反馈对放大电路电压串联型负反馈电路为例分析负反馈对放大电路的影响。的影响。 次目录 主目录上一页 下一页实验实验9-2 负反馈放大电路负反馈放大电路 v 实验电路如图实验电路如图9.5所示，晶体管所示，晶体管Q1、Q2组成两级共射放大，组成两级共射放大，Rf、R5引入电压串联负反馈。引入电压串联负反馈。图9.5 电压串联型负反馈电路

13、次目录 主目录上一页 下一页实验实验9-2 负反馈放大电路负反馈放大电路 v 四、实验内容v 1电压增益分析v 进入仿真图进入仿真图9.5，设置信号源，设置信号源V=5mV，f=1kHz，Rwl取取50%，Rw2取取50%。测量并调整各参数，选择合适的工作点。自拟表格，将各参数。测量并调整各参数，选择合适的工作点。自拟表格，将各参数填入表中。填入表中。v 打开仿真开关，按键盘空格键改变开关打开仿真开关，按键盘空格键改变开关J2选择有无负反馈，按选择有无负反馈，按C键改变键改变J1选择负载选择负载RL，将输入、输出信号参数填入表，将输入、输出信号参数填入表9-4中，并计算电压增益中，并计算电压增

14、益Au值值(Au=Uo/Ui)。 测试条件Ui/mVUo/V增益/Au不加负反馈J2断开不接RL接RL引入负反馈J2闭合不接RL接RL表9-4 电压增益比较分析次目录 主目录上一页 下一页实验实验9-2 负反馈放大电路负反馈放大电路 v 2负反馈对非线性失真的改善v (1) 进入仿真图进入仿真图9.5，双击信号源，将电压值调整为，双击信号源，将电压值调整为20mV。v (2) 闭合闭合J1(接入接入RL)，断开，断开J2(不加负反馈不加负反馈)。打开仿真开关，用。打开仿真开关，用示波器观察输入示波器观察输入/输出波形。输出波形。v (3) 闭合闭合J2引入负反馈。打开仿真开关，观察到输入引入负

15、反馈。打开仿真开关，观察到输入/输出波形。输出波形。 次目录 主目录上一页 下一页实验实验9-2 负反馈放大电路负反馈放大电路 v 3负反馈对放大器频率的影响v 进入仿真电路进入仿真电路9.6，按，按C键键(扳动开关扳动开关J1)，改变其状态，改变其状态，分别测量不接负反馈与接入负反馈时电路的幅频特性。分别测量不接负反馈与接入负反馈时电路的幅频特性。并记录各上、下限频率和幅值。并记录各上、下限频率和幅值。 次目录 主目录上一页 下一页实验实验9-2 负反馈放大电路负反馈放大电路 图9.6 负反馈对放大器频率的影响 次目录 主目录上一页 下一页实验实验9-2 负反馈放大电路负反馈放大电路 v 五

16、、实验报告v (1) 根据仿真实验结果，分析负反馈对放大电路增益的根据仿真实验结果，分析负反馈对放大电路增益的影响，写出分析结论。影响，写出分析结论。v (2) 根据负反馈对非线性失真的改善的仿真结果，写出根据负反馈对非线性失真的改善的仿真结果，写出分析结论。分析结论。v (3) 根据负反馈对放大器频率的影响的仿真结果，写出根据负反馈对放大器频率的影响的仿真结果，写出分析结论。分析结论。 次目录 主目录上一页 下一页实验实验9-2 负反馈放大电路负反馈放大电路 v 六、思考题v (1) 改变负反馈电阻改变负反馈电阻Rf，分析图，分析图9.5电路增益的变化。电路增益的变化。v (2) 分析电源电压波动分析电源电压波动10%对负反馈增益的影响。对负反馈增益的影响。 次目录 主目录上一页 下一页实验实验9-3 集成运算放大电路集成运算放大电路 v 一、实验目的v (1) 掌握由集成运算放大电路构成的比例运算、加法运掌握由集成运算放大电路构成的比例运算、加法运算、减法运算、微分运算和积分运算的电路结构。算、减法运算、微分运算和积分运算的电路结构。v (2) 掌握集成运算放大电路的测量方法。掌握