模擬電子技術(shù)課程設計(multisim仿真)

1、<p>　　《電子技術(shù)Ⅱ課程設計》</p><p><b>　　報告</b></p><p>　　姓 名 xxx </p><p>　　學 號 </p><p>　　院 系 自動控制與機械工程學院 </p><p><b>

2、;　　班 級 </b></p><p><b>　　指導教師 </b></p><p>　　2014 年 6 月18日</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　1、目的和意義………………………………………………………………3</p>

3、<p>　　2、任務和要求………………………………………………………………3</p><p>　　3、基礎性電路的Multisim仿真………………………………………… 4</p><p>　　3.1 半導體器件的Multisim仿真…………………………………… 4</p><p>　　3.11仿真 ………………………………….………………………4</

4、p><p>　　3.12結(jié)果分析………………………………………………………4</p><p>　　3.2單管共射放大電路的Multisim仿真…………………………5</p><p>　　3.21理論計算 ………………………………………………………7</p><p>　　3.21仿真……………………………………………………………7</p>

5、;<p>　　3.23結(jié)果分析………………………………………………………8</p><p>　　3.3差分放大電路的Multisim仿真.…………………………………8</p><p>　　3.31理論計算………………………………………………………9</p><p>　　3.32仿真 …………………………………………………………9</p>

6、<p>　　3.33結(jié)果分析 ……………………………………………………9</p><p>　　3.4兩級反饋放大電路的Multisim仿真 ……………………………9</p><p>　　3.41理論分析………………………………………………………11</p><p>　　3.42仿真……………………………………………………………12</p>

7、<p>　　3.5集成運算放大電路的Multisim仿真（積分電路） ……………12</p><p>　　3.51理論分析………………………………………………………13 </p><p>　　3.52仿真……………………………………………………………14</p><p>　　3.6波形發(fā)生電路的Multisim仿真（三角波與方波發(fā)生器）…… 14</

8、p><p>　　3.61理論分析 ……………………………………………………14</p><p>　　3.62仿真……………………………………………………………14 </p><p>　　4.無源濾波器的設計……………………………………………………… 14</p><p>　　5.總結(jié) ………………………………………………………………………18&

9、lt;/p><p>　　6.參考文獻 …………………………………………………………………19</p><p><b>　　一、 目的和意義</b></p><p>　　該課程設計是在完成《電子技術(shù)2》的理論教學之后安排的一個實踐教學環(huán)節(jié).課程設計的目的是讓學生掌握電子電路計算機輔助分析與設計的基本知識和基本方法，培養(yǎng)學生的綜合知識應用能力和實踐能

10、力，為今后從事本專業(yè)相關(guān)工程技術(shù)工作打下基礎。這一環(huán)節(jié)有利于培養(yǎng)學生分析問題，解決問題的能力，提高學生全局考慮問題、應用課程知識的能力，對培養(yǎng)和造就應用型工程技術(shù)人才將能起到較大的促進作用。</p><p><b>　　二、 任務和要求</b></p><p>　　本次課程設計的任務是在教師的指導下，學習Multisim仿真軟件的使用方法，分析和設計完成電路的設計和仿

11、真。完成該次課程設計后，學生應該達到以下要求：</p><p>　　1、鞏固和加深對《電子技術(shù)2》課程知識的理解；</p><p>　　2、會根據(jù)課題需要選學參考書籍、查閱手冊和文獻資料；</p><p>　　3、掌握仿真軟件Multisim的使用方法；</p><p>　　4、掌握簡單模擬電路的設計、仿真方法；</p><

12、;p>　　5、按課程設計任務書的要求撰寫課程設計報告，課程設計報告能正確反映設計和仿真結(jié)果。</p><p>　　三 、 模擬電路的設計和仿真</p><p>　　3.1、半導體器件的Multisim仿真</p><p>　　在Multisim中構(gòu)建二極管電路，如圖1-1所示，圖中VD是虛擬二極管，輸入端加最大值Uim=14V，平率為1KHZ的正弦波電壓，接入

13、一臺虛擬示波器XSCL，這是一臺雙蹤示波器，有A、B兩個通道，A端接二極管電路的輸入端，B端接電路的輸出端，如圖1-1。</p><p>　　圖 1-1半導體器件的仿真電路</p><p>　　仿真后得到波形如圖1-2所示，有圖可見，輸入信號是一個雙向的正弦波電壓，而經(jīng)過二極管以后，得到單向脈沖電壓，可見二極管具有單向?qū)щ娦浴?lt;/p><p>　　圖 1-2輸出

14、波形 </p><p>　　分析直流工作點分析，如圖1-3所示</p><p>　　圖 1-3分析結(jié)果 </p><p>　　3.2單管共射放大電路</p><p><b>　　理論計算</b></p><p><b>　　靜態(tài)工作

15、點分析</b></p><p><b>　　設三極管的，可得</b></p><p><b>　　動態(tài)動作點分析</b></p><p>　　首先需要估算三極管的，根據(jù)以上對靜態(tài)工作點的分析計算可得?？梢哉J為，則</p><p><b>　　所以</b></p

16、><p><b>　　仿真</b></p><p>　　在Multisim中構(gòu)建單管共射放大電路如圖2-1所示</p><p>　　圖 2-1單管共射放大電路 </p><p>　　圖2-1中的單管共射放大電路仿真后，可以從虛擬示波器上得到Ui和Uo波形如圖2-2所示。由圖可見Uo波形沒有明顯的非線性失真，而Uo與Ui的

17、波形相位</p><p><b>　　相反。</b></p><p>　　圖 2-2輸出波形</p><p><b>　　分析</b></p><p>　　直流工作點分析如圖所示2-3</p><p>　　圖 2-3結(jié)果分析</p><p>　　可

18、在仿真電路中接入三個虛擬數(shù)字萬用表，分別設置直流電流表或直流電壓表，以便測得、和，電路仿真后，可測3.3差分放大電路的Multisim仿真（長尾式）</p><p>　　在Multisim中構(gòu)建一個接有凋零電位器的長尾式差分放大電路如圖3-1所示，其中兩個三極管的參數(shù)為β1=β 2=50，rbb’1=rbb’2=300Ω，調(diào)零電位器Rw的滑動端調(diào)在中點。</p><p>　　3-1 長尾

19、式差分放大電路</p><p>　　加上正弦輸入電壓，利用虛擬示波器可看出uc1與uI反相，而uc2與uI同相，如</p><p><b>　　圖3-2所示。</b></p><p>　　圖 3-2輸出波形</p><p>　　利用Multisim的直流工作點分析功能測量電路的靜態(tài)工作點、差摸電壓放大倍數(shù)、輸入電阻和輸

20、出電阻。</p><p>　　直流工作點分析功能結(jié)果如下：</p><p>　　圖 3-3結(jié)果分析</p><p><b>　　可知（對地）</b></p><p><b>　?。▽Φ兀?lt;/b></p><p><b>　　則</b></p>

21、;<p>　　2）加上正弦輸入電壓，利用虛擬示波器可以看出與反相，而與相同。</p><p>　　3）當=10mV時，由虛擬儀表測得=127.517mV，=169.617nA，</p><p><b>　　則 </b></p><p>　　將負載電阻開路，測得=510.044mV</p><p&g

22、t;<b>　　則</b></p><p><b>　?。?）結(jié)果對比</b></p><p>　　所得的輸入電阻、輸出電阻相差不大，幾乎相等，可知，長尾式差分放大電路很好的抑制了零點漂移。</p><p>　　3.4、兩級反饋放大電路的Multisim仿真</p><p>　　在Multisim中

23、構(gòu)建兩級電壓串聯(lián)負反饋放大電路，如圖4.1所示</p><p>　　圖4-1 兩級反饋放大電路</p><p>　　將K斷開，電路中占不引入中間反饋。</p><p>　　1）利用multisim的直流工作點分析功能，測量無級間反饋時兩級放大電路的靜態(tài)工作點，分析結(jié)果如下：</p><p>　　圖4-2 兩級反饋放大電路</p>

24、<p><b>　　可見，，，，</b></p><p><b>　　。</b></p><p>　　斷開時的波形如圖4-3所示</p><p>　　圖4-3兩級反饋放大電路</p><p>　　2）加上正弦輸入電壓，利用虛擬示波器可觀察到第一級輸出電壓波形與輸入電壓反相，而第二級輸出

25、電壓波形與輸入電壓相同。兩個放大級的輸出波形均無明顯的非線性失真。當時，利用虛擬儀表可測得?？梢姡瑹o級間反饋時，兩級放大電路總的電壓放大倍數(shù)為</p><p>　　3）有虛擬儀表測得，當=4.999mV時，，則無間級反饋時放大電路的輸入電阻為</p><p>　　4）將負載電阻開路，測得=1.289，則放大電路無間級反饋時的輸出電阻為</p><p>　　（2）將圖

26、4.1開關(guān)合上，引入串聯(lián)負反饋。</p><p>　　輸出波形如圖4.4所示</p><p>　　圖4-4兩級反饋放大電路</p><p>　　1）加上正弦輸入電壓，由虛擬示波器看到，同樣的輸入電壓之下，輸出電壓的幅度明顯下降，但波形更好。有虛擬儀表測得，當=4.999mV時，=50.066mV，則引入電壓串聯(lián)負反饋后，電壓放大倍數(shù)為</p><

27、p>　　說明引入負反饋后電壓放大倍數(shù)減小了。</p><p>　　2）有虛擬儀表測得，當=4.999mV時，，則</p><p>　　可見引入電壓串聯(lián)負反饋后輸入電阻提高了。但與無間級反饋時的相比，提高很少，這是由于圖4.1所示電路中總的輸入電阻為</p><p>　　可以看出總的輸入電阻提高不多。</p><p>　　3）將負載電阻開

28、路，測得，則</p><p>　　可見，引入電壓串聯(lián)負反饋后，輸出電阻降低了。</p><p>　　3.5集成運算放大電路Multisim仿真(積分電路)</p><p>　　在Multisim中構(gòu)建積分電路如圖5-1所示，在積分電路的輸入端加上有效值為0.5V，頻率為50HZ的正弦電壓。</p><p>　　圖5-1 積分電路</p

29、><p>　　由虛擬示波器可看出輸入輸出波形如圖5-2所示。</p><p>　　圖5-1 輸出波形</p><p>　　積分電路直流工作點分析結(jié)果如圖5-2所示</p><p><b>　　圖5-1 分析</b></p><p>　　3.6 波形發(fā)生電路的Multisim仿真（三角波發(fā)生器）&l

30、t;/p><p>　　三角波和方波發(fā)生器Multisim仿真電路圖如圖6-1所示</p><p><b>　　圖6-1波形發(fā)生器</b></p><p>　　（1）由虛擬示波器可觀察到電路的輸出波形為三角波，而前一級滯回比較器的輸出波形為矩形波，如圖6-2所示</p><p><b>　　圖6-2波形發(fā)生器<

31、/b></p><p>　　（2）從虛擬示波器上可測得，三角波的幅度為，振蕩周期=5ms。</p><p>　　四、無源濾波器的設計</p><p>　　（1）無源低通濾波器</p><p>　　低通濾波器指低頻信號能通過而高頻信號不能通過的濾波器，如圖7-1所示的RC低通電路是最簡單的低通濾波器，一般稱為無源低通濾波器。</p&

32、gt;<p>　　圖 7-1 RC低通濾波電路</p><p>　　截止頻率：?0=1/2πRC=1/2×100×10-6×3.14=0.68×10-5</p><p><b>　?。?）高通濾波器</b></p><p>　　高頻濾波器是指高頻信號能通過而低頻信號不能通過的濾波器。如圖7

33、-2所示為高通濾波器的電路圖。</p><p>　　圖 7-2 RC高通濾波電路 </p><p>　　截止頻率: ?0=1/2πRC=1/2×100×10-6×3.14=0.68×10-5</p><p><b>　　帶通濾波器</b></p><p>　　帶通濾波器是指頻率

34、在某一頻率范圍內(nèi)的信號能通過，而在此范圍之外的信號不能通過的濾波器，如圖7-3所示。</p><p>　　圖 7-3 RC帶通濾波電路 </p><p><b>　　由圖7-4得</b></p><p>　　圖 7-4 掃描儀</p><p>　　由上圖得中心頻率?0=731.566Hz；</p>&l

35、t;p>　　通帶寬度B為 :B=ωch-ωci=6675.06Hz</p><p>　　品質(zhì)因數(shù)Q=ω0/B=2.73</p><p><b>　　?</b></p><p><b>　?。?）帶阻濾波器</b></p><p>　　帶阻濾波器作用與帶通濾波器相反，即在規(guī)定的頻帶內(nèi)，

36、信號被阻斷，而在此頻帶完信號通的過，電路圖如圖7-5所示</p><p>　　圖 7-5 帶阻濾波器電路圖</p><p>　　對上圖進行仿真，從掃描儀得到圖7-6</p><p>　　圖 7-6 掃描儀</p><p>　　有圖7-6得中心頻率：?0=6.128Hz</p><p>　　阻帶寬度B=ωch-ωci

37、=1.46kHz</p><p>　　品質(zhì)因數(shù)Q= ?0 /B=0.0037</p><p><b>　　五 總結(jié)</b></p><p>　　通過兩個星期的努力，終于完成了課程設計。這是我迄今為止收獲最多的一次課程設計。記得剛開始學習這一部分知識的時候，覺得挺簡單。沒想到真要實踐它的時候，發(fā)現(xiàn)它并不是想象中的那么簡單。特別是剛接觸Multi

38、sim軟件的時候，非常的陌生，當時在老師的認真講解下我還是將它搞定了，還有就是在用截圖的時候，本來以為隨時都在用的東西本因該是很簡單的，但是當我用到公式工具的時候就特別陌生了，并且還很慢，于是我請教了好幾個同學，慢慢的我熟悉了。感謝王老師，如果沒有她，我的課程設計也不可能圓滿完成。這次課設讓我懂得了很多，也學到了很多課本上沒有的知識。</p><p>　　就像動手查閱資料，與別人交流討論問題的好處。自己的知識總是

39、很局限，查資料和探討問題會擴大自己的知識面。</p><p>　　在設計期間遇到了很多棘手的問題。比如設計的電路圖，在理論上都講得通，可是在虛擬實驗室里模擬的時候，卻實現(xiàn)不了。一方面是對電路參數(shù)的不熟悉，另一方面是不能很好的使用模擬實驗室軟件。通過請教老師，在老師的幫助下，多次改變電阻值，、電壓值和電容值以及調(diào)節(jié)示波器的參數(shù)等一些小細節(jié)，最終產(chǎn)生了波形。</p><p>　　我很高興能夠有

40、這次實際操作的機會，有些東西平時覺得很簡單但是實際操作起來就不是那樣了，這次課程設計讓我又一次的驗證了實踐是檢驗真理的唯一標準，只有自己親自用心，學到的才是自己的東西。</p><p><b>　　六、參考文獻</b></p><p>　　[1]楊素行.《模擬電子技術(shù)基礎簡明教程》[M].北京：高等教育出版社，2006年</p><p>　　[

41、2] 華中理工大學電子學教研室編,康華光主編.陳大欽副主編(電子技術(shù)基礎)(模擬部分)第四版.北京.高等教育出版社.1999</p><p>　　[3]吳運昌編著:[模擬集成電路原理與應用],廣州.華南理工大學出版 社,1995</p><p>　　[4]王志華編著:[電子電路的計算機輔助分析與設計方法]北京.清華大學出版社1996 </p><p&

42、gt;　　[5] 王汝君.錢秀珍編:[模擬集成電子電路(上)(下)].南京,東南大學出版社1993 </p><p>　　[6] 華中理工大學電子學教研室,陳大欽主編.楊華副主編,(模擬電子技術(shù)基礎),北京,高等教育出版社 ,2000</p><p>　　[7] A.J.Peyton V. Walsh: Analogue ele

43、tronics with Op Amps:a source book of practical, Campridge  university press,New york, 1993</p><p>　　[8] Jacob Millman and Arvi

44、n Grabel .Microelectronics.2nd ed.New York:Mcgraw-Hill book Company,1987 </p><p>　　[9] Allan R. Hambley. Electronics. 2nd ed. Prentice Ha

45、ll Inc. 2000</p><p><b>　　[10]</b></p><p>　　Sergio Franco. Design With Operational Amplifiers and Analog Integrated Circuits.