eda模拟部分实验报告。
自动化科学与电气工程学院。
组长张。组员彭。
孟。指导教师张斌杰。
2023年6月25日。
目录。实验一共射放大器的分析与设计 1
1、实验电路 1
2、实验内容 1
1请对该电路进行直流工作点分析,进而判断管子的工作状态 1
2测量输入电阻 2
3 测量输出电阻 2
4 利用软件提供的测量仪表测出电路的幅频、相频特性曲线 3
5 利用交流分析功能测出电路的幅频、相频特性曲线 3
6 利用示波器测出输入和输入的关系,并仔细观察放大倍数和相位差 4
实验二射极跟随器分析与设计 7
1、实验电路 7
2、实验内容 7
1请对该电路进行直流工作点分析,进而判断管子的工作状态 7
2测量输入电阻 8
3 测量输出电阻 9
4 利用软件提供的测量仪表测出电路的幅频、相频特性曲线 10
5 利用交流分析功能测出电路的幅频、相频特性曲线 10
6 用瞬态分析法分析其电压跟随器特性,随意改变负载电阻阻值,观察输出特性有何变化。 11
实验三差动放大器的分析与设计 12
1、实验电路 12
2、实验内容 12
1请对该电路进行直流工作点分析,进而判断管子的工作状态 12
2测量电流源供给差放的静态工作电流 13
3 测量输入、输出电阻 14
4 利用软件提供的测量仪表测出单端差模放大倍数 15
5 利用软件提供的测量仪表测出幅频、相频特性曲线 15
6 利用交流分析功能测出电路的幅频、相频特性曲线 16
7利用温度扫描功能给出工作温度从0摄氏度到100摄氏度变化时,输出波形的变化 17
实验四:集成运算放大器应用 18
1、实验目的 18
2、实验电路 18
1、示波器观察放大倍数 19
2、分析参考电压与输出直流信号的关系: 21
3、分析温度漂移特性: 22
4、搭建积分器,微分器,射随器电路: 23
3、问题回答 28
4、请分析并总结**结论与体会。 29
在multisim11中搭建如下电器元件:
对该电路进行直流工作点分析,结果截图如图所示:
其中,v(5)=2.34087v,v(2)=2.96644v,v(3)=9.08733v。对此数据分析,可知:
uc=9.08733v
ub=2.96644v
ue=2.34087v
由于发射结正偏,集电结反偏,故推断,该npn型三极管工作在放大区。
操作步骤:在输入端接入万用表,分别测量电压和电流,如下图所示。
测得:ii=1.287μa,ui=7.691mv,进而可求的ri=6.98kω
将输入电压源短路,同时在输出端串接电压源,同时连接万用表如下图所示。
测得:io=4.85μa,ui=9.983mv,进而可求的ro=2.06kω
将xbp表如图所示连接在电路中,观察xbp表即可得其幅频、相频特性曲线。
选择交流分析,得到曲线如下图。
1) 30hz
uimax=14.142mv,uomax=128.746mv,a=9.1,相位差约为45度。
2) 1khz
uimax=14.137mv,uomax=533.797mv,a=37.8,相位差为180度。
3) 100hz
uimax=14.056mv,uomax=536.595mv,a=38.2,相位差为180度。
4) 4mhz
uimax=13.985mv,uomax=113.277mv,a=8.1,相位差为90度。
5) 100mhz
uimax=14.032mv,uomax=1.317mv,a=0.09,相位差约为45度。
数据分析:由数据可以看到,频率较低时,放大倍数较小;在中间频率段放大倍数较高,并能够维持稳定;而当频率超过一定值时,放大倍数大幅下降,甚至可能小于1。
在multisim11中搭建如下电器元件:
对该电路进行直流工作点分析,结果截图如图所示:
其中,v(1)=17.75727v,v(3)=17.11667v,v(2)=24.00000v。对此数据分析,可知:
uc=24.00000v
ub=17.75727v
ue=17.11667v
由于发射结正偏,集电结反偏,故推断,该npn型三极管工作在放大区。
操作步骤:在输入端接入万用表,分别测量电压和电流,如下图所示。
测得:ii=280.193na,ui=99.996mv,进而可求的ri=356.88kω
将输入电压源短路,同时在输出端串接电压源,同时连接万用表如下图所示。
测得:io=1.245ma,uo=46.441mv,进而可求的ro=37.3ω
将xbp表如图所示连接在电路中,观察xbp表即可得其幅频、相频特性曲线。
选择交流分析,得到曲线如下图。
改变负载阻值。
4.6k 13.7430m
1m 13.8600m
4m 13.8734m
10m 13.8800m
在multisim11中搭建如下电器元件:
对该电路进行直流工作点分析,结果截图如图所示:
其中,v(10)=9.75915v,v(1)=-9.92162mv,v(3)=-659.58638mv。对此数据分析,可知:
uc=9.759v
ub=-0.0099v
ue=-0.6596v
由于发射结正偏,集电结反偏,故推断,该npn型三极管工作在放大区。
操作步骤:在如图位置串联万用表,测量直流电流,如下图所示。
测得:i=4.502ma
输入电阻:在输入端并联万用表,测量输入电压;然后串联万用表,测量输出电压,如下图所示。
测得:ui=83.783mv,ii=8.263μa
ri=ui/ii=10.14kω
输出电阻:将输入电压源短路,同时在输出端串接电压源,然后如图所示分别测量电压电流。
测得:io=50.867μa,uo=99.996mv,进而可求的ro=1.97kω
分别测量输入和输出交流电压,可知**=-1.83*1000/92.872=-19.7
选中xbp表,将其in并联在输入端,其out并联在输出端,点击运行即可观察电路的幅频、相频特性曲线。
选择交流分析,得到曲线如下图。
选择温度扫描分析,得到曲线如下图。
1) 了解集成运放的内部结构及各部分功能、特点;
2) 了解集成运放主要参数的定义,以及它们对运放性能的影响。
3) 掌握集成运算放大器的正确使用方法;
4) 掌握用集成运算放大器构成各种基本运算电路的方法;
5) 掌握根据具体要求设计集成运算放大电路的方法,并会计算相应的元件参数;
6) 学习使用示波器dc、ac输入方式观察波形的方法,掌握输出波形的测量绘制方法。
根据实验要求,画出实验电路图如下所示。
由图可知,根据放大倍数的计算,对交流信号的放大倍数为1,且输出落后输入半个周期。
由电路参数可以计算,输入输出电压关系为:,
此处u1=vdd,u2=v2,以下通过改变反馈电阻的方式进行测量计算原理相同。
对输入输出都利用交流档,滤去直流成分。
利用公式计算可以得到,对vdd(直流)放大倍数为1,对v2(交流)放大倍数为1,测量结果与计算值相符。
利用探针功能分别在输入(交流)输出端测量。
利用公式计算可以得到,对vdd(直流)放大倍数为1.5,对v2(交流)放大倍数为2,测量结果与计算值相符。
利用探针功能分别在输入(交流)输出端测量。
利用parameter sweep分析功能,选择偏置电压vcc和vss在5v至18v见变化,分析饱和直流输出电压与偏置电压关系,可以看到,饱和直流输出电压始终小于偏置电压,且随偏置电压增大而增大。
利用parameter sweep分析功能,固定偏置电压在+/-15v,改变直流电压输入在值,观察输出电压与直流输入电压的关系。
从结果可以看到,在该电路条件下,输出随着输出线性增大,输出达到最大值约13.7v时,即使输入继续增大,输出电压也不再增加。
利用温度扫描功能,在-40度至85度间间隔30个点对电路进行温度扫描分析;
由结果可以看到,随温度的改变,电路输出几乎完全重合,说明该运放电路的温度特性非常好。
通过示波器可以读出,a通道(幅度较小波形)输出信号199.9963ms,b通道(幅度较大波形)输入信号202.5109ms,差2.
5146ms,由于周期为100hz=10ms,故输出落后输入90.5度。
在不改变电路结构的前提下,将正弦信号波形改为方波型号波形,此时积分器其可将相应方波变换成锯齿波,此时锯齿波质量和幅度与反馈电容大小有关。
射随器即为放大倍数为1的运算放大电路,在输出端电压相对输入端呈现很好的电压跟随特性,由波形及探针实测可以看到,输入输出电压值完全相同,但考虑到运算放大器输出特性,电路处在负反馈部分,此时输出落后输入半个周期。
如图所示,,由此可得,,由图示结果验算后符合。
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