電工電子技術(shù)實驗仿真EWB仿真

1、電工電子技術(shù)實驗仿真EWB仿真第8章 模擬電子電路的分析與應用81 二極管的應用二極管的基本特性是單向?qū)щ娦?。利用它的單向?qū)щ娦裕O管可以有多種用途。如整流、限幅、開關(guān)等。8.1.1 普通二極管1. 整流練習題8-1-1 電路如圖8-1-1所示。已知，負載電阻，試畫出、的波形，并求、 。圖8-1-1 題8-1-1的 電路首先，說明二極管型號及參數(shù)的選擇：用鼠標左鍵雙擊二極管，出現(xiàn)屬性/模型標簽頁，如圖8-1-2所示，選擇National公司或Motorol2公司，然后選擇二極管型號IN4150，接下來使用編輯（Edit）按鈕查看二極管的參數(shù)，二極管的參數(shù)很多，但最重要的參數(shù)有兩個，即正向壓降

2、VJ和反向耐壓參數(shù)BV，因為正向壓降會影響輸出電壓的大小，而耐壓不夠，則會出現(xiàn)擊穿。圖8-1-2 二極管型號及參數(shù)的選擇當二極管型號選定后，連接圖8-1-3所示的測量電路，從電流表、電壓表直接讀數(shù)，即可得出、的值。圖8-1-3 題8-1-1的測量電路然后用鼠標左鍵雙擊示波器，就會觀察到半波整流的輸出電壓波形，如圖8-1-4所示。由于，故波形的形狀和的相同。注意，用示波器觀察波形時，要選擇合適的Time base檔和V/Div檔，否則觀察不到真實的波形。若將二極管參數(shù)中的BV值改為10V，那么二極管就會反向擊穿，波形見圖8-1-5。 圖8-1-4 半波整流的輸出電壓波形圖8-1-5 二極管反向擊

3、穿后的波形結(jié)論：該半波整流電路中，測得輸出電壓為4.122V，整流電流平均值為17.17V，與理論值， 近似吻合。練習題8-1-2 電路如圖8-1-6所示，測量下列幾種情況下的輸出電壓，并觀察輸出電壓波形。（1）可變電容C = 0 uF ；（2）可變電容C為1%最大值（C=10uF）;（3）可變電容C為25%最大值；（4）可變電容C為95%最大值；（5）可變電容 C=1000uF，且負載開路（去掉RL = 100）圖8-1-6 題8-1-2的電路圖測量電路如圖8-1-7所示，圖8-1-7 題8-1-2的測量電路測量結(jié)果為： 該題使用了可變電容，通過改變可變電容的電容量（按鍵C或Shift-C）

4、，可以觀察到橋式整流、橋式整流并帶有電容濾波以及負載開路三種不同情況下輸出電壓大小的變化，同時還可以觀察到電容容量的大小對輸出電壓紋波的影響。下面是題目中五種不同情況下測出的輸出電壓和用示波器觀察到的輸出電壓波形：（1）橋式整流、無電容濾波時，輸出電壓為19.41V，波形如圖8-1-8所示。圖8-1-8（2）橋式整流、用較小的電容（C=10uF）濾波時，輸出電壓為19.80V，波形如圖8-1-9所示。圖8-1-9注意，此時的波形不同于第（1）種情況，它是高于水平線的。（3）橋式整流、用稍大一點的電容（C=250uF）濾波時，輸出電壓為25.86V，波形如圖8-1-10所示。圖8-1-10（4）

5、橋式整流、用再大一點的電容（C=950uF）濾波時，輸出電壓為26.32V，波形如圖8-1-11所示。圖8-1-11（5）橋式整流、電容（C=1000uF）濾波，且負載開路（去掉RL = 100）時，輸出電壓為33.74V，波形如圖8-1-12所示。圖8-1-12 注意上述示波器的V/Div檔已由原來的10V/Div調(diào)為20V/Div 。結(jié)論：（1）橋式整流、無電容濾波時，測得輸出電壓為19.41V，與理論值，近似吻合；（2）橋式整流、電容濾波時，隨著電容值的增加，輸出電壓的平均值增大，紋波減?。唬?）橋式整流、電容濾波，但負載開路時，輸出電壓為一條直線，其值為33.74V，與理論值，近似吻合

6、。2. 限幅 練習題8-1-3 電路如圖8-1-13所示，求AO兩端的電壓UAO，并判斷二極管是導通，還是截止。圖8-1-13 練習題8-1-3的電路測量時將電壓表直接接到A、O兩端，如圖8-1-13所示，測量結(jié)果為 UAO = 6.618V 。由此可以判斷出二極管處于導通狀態(tài)。 該電路由于二極管的限幅作用，輸出電壓UAO被箝制在 6V左右。練習題8-1-4 求圖8-1-14所示電路中AO兩端的電壓UAO，并判斷二極管D1、D2是導通，還是截止。圖8-1-14 練習題8-1-4的電路 測量時將電壓表直接接到A、O兩端，如圖8-1-14所示，電壓表顯示 UAO = 5.262V，二極管D2兩端為

7、正向電壓，故該電路中D2優(yōu)先導通，所以使UAO被箝制在 6V左右，這樣D1兩端為反向電壓，故截止。 3. 開關(guān)二極管正向?qū)〞r相當于開關(guān)閉合，二極管反向截止時相當于開關(guān)斷開。練習題8-1-5 電路如圖8-1-15所示，已知 E = 5V， ，試畫出輸出電壓的波形。圖8-1-15 練習題8-1-5的電路觀察波形需要用示波器。為了便于輸出波形和輸入波形對應觀察，本例中示波器接入了兩路信號，即A通道接輸入信號、B通道接輸出信號，觀察波形時除了要選擇合適的Time base檔和V/Div檔外，還要調(diào)節(jié)兩個通道的水平位置，即Channel A和 Channel B的Y position，這樣兩路信號才能

8、上下錯開，測量電路及示波器的檔位選擇如圖8-1-15、圖8-1-16所示。雙擊示波器，觀察到的波形見圖8-1-16。 圖8-1-16 練習題8-1-5的測量波形從上述波形可以看出，當輸入信號高于約5V電壓時，二極管導通，可近似認為短路，故輸出電壓近似等于E值；當輸入信號低于約5V電壓時，二極管截止，可近似認為開路，故輸出電壓等于輸入電壓。練習題8-1-6 電路如圖8-1-17所示，已知 E = 5V， ，試畫出輸出電壓的波形。 圖8-1-17 練習題8-1-6的電路測量電路及測量結(jié)果見圖8-1-17、圖8-1-18。圖8-1-18 練習題8-1-5的測量波形8.1.2 特殊二極管1. 發(fā)光二極

9、管發(fā)光二極管外加正向偏置電壓時會發(fā)光。通過下面的練習，會看到模擬的發(fā)光二極管發(fā)光。練習題8-1-7 電路如圖8-1-19所示，觀察發(fā)光二極管的發(fā)光情況。圖8-1-19 練習題8-1-7的電路電路接好后，單擊屏幕右上角的電源按鈕，讓開關(guān)K動作，就會觀察到發(fā)光二極管的發(fā)光情況。 2. 穩(wěn)壓管穩(wěn)壓管是利用二極管的反向擊穿特性來實現(xiàn)穩(wěn)壓的。在反向擊穿區(qū)的一定范圍內(nèi)，即使流過管子的電流變化較大，管子兩端的電壓也會基本保持不變。從下面的例子可以進一步理解穩(wěn)壓電路的工作原理。練習題8-1-8 測量圖8-1-20所示電路中的各支路電流，并觀察負載電阻變化對各支路電流及輸出電壓的影響。圖8-1-20 練習題8-

10、1-8的電路測試過程中，通過改變負載大?。ò存IR或Shift-R），可以觀察到各支路電流及輸出電壓的變化情況。測試結(jié)果見表8-2-1。表8-1-1 練習題8-1-8的測試結(jié)果R（最大值的百分比）負載電流（mA）穩(wěn)壓管電流（mA）電源電流（mA）輸出電壓(V)95%6.49512.9419.556.1780%7.70911.7319.446.16850%12.317.17319.446.15535%17.502.09319.486.12330%（反向飽和與擊穿的臨界狀態(tài)）19.990.01720.125.998 從測量結(jié)果可以看出，負載電流小，穩(wěn)壓管電流就大，負載電流大，穩(wěn)壓管電流則小，但無論負

11、載電阻如何變化，電源電流總是等于穩(wěn)壓管電流與負載電流之和，而輸出電壓則基本保持不變。83 阻容耦合放大電路要求1學會兩級阻容耦合放大電路靜態(tài)工作點的測試方法；2掌握兩級阻容耦合放大電路電壓放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻及頻率特性的測量方法。練習題8-3-1 測量圖8-3-1所示兩級放大電路的靜態(tài)工作點，已知1 = 50，2 = 50，求電壓放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻、頻率特性及上、下限頻率fH 、fL ，并觀察輸入、輸出電壓波形，比較其相位關(guān)系。圖8-3-1 練習題8-3-1的兩級阻容耦合放大電路1三極管型號、參數(shù)及信號源參數(shù)的選擇：雙擊三極管，選擇三極管的型號為2N2712和2N2714，使

12、用編輯（Edit）按鈕修改兩個三極管的（Fordward current gain coefficient）參數(shù)為50；再雙擊信號源，設定輸入信號的頻率為1KHz，幅度為1mV。2靜態(tài)工作點的測量：測量電路如圖8-3-2所示。圖8-3-2 靜態(tài)工作點的測量電路3電壓放大倍數(shù)的測量：測量電路如圖8-3-3所示，這里的電壓表要選擇交流（AC）檔。 圖8-3-3 電壓放大倍數(shù)的測量電路電壓表顯示，輸出電壓 Vo = 166.8mV，所以，源電壓放大倍數(shù) 4輸入電阻的測量：在輸入端接入電流表（用AC檔），測量電路如圖8-3-4所示，圖8-3-4 輸入電阻的測量電路由測量結(jié)果可知，輸入電阻 5輸出電阻的

13、測量：在輸出端接一切換開關(guān)，測出空載電壓、負載電壓及負載電流，測量電路見圖8-3-5。 圖8-3-5 輸出電阻的測量電路由測量結(jié)果可知，輸出電阻 6頻率特性的測量：將波特圖儀接入電路中，如圖8-3-6所示。雙擊波特圖儀，在波特圖儀的控制面板上，設定垂直軸的終值F為60dB，初值I為0dB，水平軸的終值F為20GHz，初值I為21mHz，且垂直軸和水平軸的坐標全設為對數(shù)方式（Log），觀察到的幅頻特性曲線如圖8-3-7及圖8-3-8所示。用控制面板上的右移箭頭將游標移到中頻段，測得電壓放大倍數(shù)為44.52 dB，然后再用左移、右移箭頭移動游標找出電壓放大倍數(shù)下降3 dB時所對應的兩處頻率下限頻率

14、fL和上限頻率fH，這里測得下限頻率fL為133.4Hz，上限頻率fH為4.827MHz,兩者之差即為電路的通頻帶f B W，這里f B W = fH fL ，約為4.827M Hz。圖8-3-6 頻率特性的測量電路圖8-3-7 上限頻率的測量結(jié)果圖8-3-8 下限頻率的測量結(jié)果7輸入、輸出波形的測量：將示波器的A通道接到電路的輸入端、B通道接到電路的輸出端，測量波形如圖8-3-9所示。圖8-3-9 輸入、輸出波形的測量結(jié)果結(jié)論：1共發(fā)射極放大電路和共集電極放大電路組成的兩級放大器輸出電壓輸入電壓反相位。2總的電壓放大倍數(shù) 3總的輸入電阻 4總的輸出電阻 （末極輸出電阻）84 負反饋放大器要求

15、掌握負反饋放大電路交流性能的測量方法。練習題8-4-1 電路如圖8-4-1所示，觀察引入負反饋后對放大電路交流性能的影響。圖8-4-1 練習題8-4-1的電路本電路中引入了電壓串聯(lián)負反饋。1觀察負反饋對電壓放大倍數(shù)的影響。測量電路如圖8-4-2及圖8-4-3所示，當A點接地時，電路處于開環(huán)狀態(tài)，即未引入負反饋，當A、B兩點短路時，電路處于閉環(huán)狀態(tài)，即引入了電壓串聯(lián)負反饋。顯然，閉環(huán)電壓放大倍數(shù)比開環(huán)時降低了很多。測量結(jié)果見圖8-4-2及圖8-4-3。圖8-4-2 開環(huán)電壓放大倍數(shù)的測量圖8-4-3 閉環(huán)電壓放大倍數(shù)的測量2觀察負反饋對電路通頻帶的影響。將波特圖儀接入電路中，如圖8-4-4所示，

16、雙擊波特圖儀，當A點接地和AB點短路兩種不同的聯(lián)接方式時，可觀察到兩個不同寬度的通頻帶。測量結(jié)果見圖8-4-5、圖8-4-6、圖8-4-7及圖8-4-8。圖8-4-4 頻率特性的測量電路圖8-4-5 開環(huán)時下限頻率的測量結(jié)果 圖8-4-6 開環(huán)時上限頻率的測量結(jié)果圖8-4-7 閉環(huán)時下限頻率的測量結(jié)果圖8-4-8 閉環(huán)時上限頻率的測量結(jié)果開環(huán)時電路的通頻帶為 閉環(huán)時電路的通頻帶為 可見，引入負反饋能展寬通頻帶。3觀察負反饋對輸入電阻、輸出電阻的影響。測量電路如圖8-4-9所示，圖8-4-9 開環(huán)時輸入電阻、負載電壓的測量電路及結(jié)果圖8-4-10 開環(huán)時空載電壓的測量電路及結(jié)果圖8-4-11 閉

17、環(huán)時輸入電阻、負載電壓的測量電路及結(jié)果圖8-4-12 閉環(huán)時空載電壓的測量電路及結(jié)果由圖8-4-9、圖8-4-10、圖8-4-11及圖8-4-12的測量結(jié)果可知：開環(huán)輸入電阻 閉環(huán)輸入電阻 開環(huán)輸出電阻 閉環(huán)輸出電阻 可見，引入串聯(lián)負反饋能提高輸入電阻，引入電壓負反饋能降低輸出電阻。 練習題8-4-2 電路如圖8-2-1所示，當輸出電壓出現(xiàn)圖8-2-13、8-2-14的失真波形時，觀察負反饋對失真的改善情況。在圖8-2-1電路的基礎(chǔ)上，針對圖8-2-13電位器RBW增大到100%最大值時觀察到的截止失真波形和圖8-2-14電位器RBW減小到22%最大值時觀察到的飽和失真波形，引入串聯(lián)電流負反饋

18、（即斷開10F的旁路電容）, 如圖8-4-13所示。雙擊示波器，觀察輸出波形，結(jié)果見圖8-4-14和圖8-4-15。圖8-4-13 引入串聯(lián)電流負反饋后的電路圖8-4-14 負反饋對截止失真波形的改善情況圖8-4-15 負反饋對飽和失真波形的改善情況可見，引入負反饋后，失真波形得到了明顯的改善，但這時的電壓放大倍數(shù)明顯降低了，這一點可從示波器B通道的V/Div 檔看出。練習題8-4-3 試判斷圖8-4-16所示放大器的反饋類型。撥動開關(guān)Q，可以改變反饋的存在與否。圖8-4-16 練習題8-4-3的電路通過比較開環(huán)輸出電壓和閉環(huán)輸出電壓的大小來判斷是正反饋還是負反饋；通過比較開環(huán)輸入電阻和閉環(huán)輸

19、入電阻的大小來判斷是串聯(lián)反饋還是并聯(lián)反饋；通過比較開環(huán)輸出電阻和閉環(huán)輸出電阻的大小來判斷是電壓反饋還是電流反饋。測量電路及結(jié)果見圖8-4-17、圖8-4-18、圖8-4-19、圖8-4-20。 圖8-4-17 沒有反饋時輸入電阻及負載電壓、負載電流的測量圖8-4-18 沒有反饋時空載輸出電壓的測量圖8-4-19 反饋存在時輸入電阻及負載電壓、負載電流的測量圖8-4-20 反饋存在時空載輸出電壓的測量由圖8-4-17及圖8-4-19的測量結(jié)果可知，引入反饋后輸出電壓減小，說明引入的是負反饋。由圖8-4-17的測量結(jié)果可知，開環(huán)輸入電阻為 由圖8-4-19的測量結(jié)果可知，閉環(huán)輸入電阻為 可見，引入

20、負反饋后輸入電阻增大，說明引入的是串聯(lián)負反饋。由圖8-4-17及圖8-4-18的測量結(jié)果可知，開環(huán)輸出電阻為 由圖8-4-19及圖8-4-20的測量結(jié)果可知，閉環(huán)輸出電阻為 可見，引入負反饋后輸出電阻減小，說明引入的是電壓負反饋?？傊撾娐芬氲氖请妷捍?lián)負反饋。練習題8-4-4 試判斷圖8-4-21所示放大器的反饋類型。撥動開關(guān)Q，可以改變反饋的存在與否。圖8-4-21 練習題8-4-4的電路測量電路及結(jié)果見圖8-4-22、圖8-4-23、圖8-4-24、圖8-4-25。圖8-4-22 沒有反饋時輸入電阻及負載電壓、負載電流的測量圖8-4-23 沒有反饋時空載輸出電壓的測量圖8-4-24

21、反饋存在時輸入電阻及負載電壓、負載電流的測量圖8-4-25 反饋存在時空載輸出電壓的測量由圖8-4-22及圖8-4-24的測量結(jié)果可知，引入反饋后輸出電壓減小，說明引入的是負反饋。由圖8-4-22的測量結(jié)果可知，開環(huán)輸入電阻為 由圖8-4-24的測量結(jié)果可知，閉環(huán)輸入電阻為 可見，引入負反饋后輸入電阻減小，說明引入的是并聯(lián)負反饋。由圖8-4-22及圖8-4-23的測量結(jié)果可知，開環(huán)輸出電阻為 由圖8-4-24及圖8-4-25的測量結(jié)果可知，閉環(huán)輸出電阻為 可見，引入負反饋后輸出電阻增大，說明引入的是電流負反饋。總之，該電路引入的是電流并聯(lián)負反饋。85 差動放大電路要求1學會差動放大電路靜態(tài)工作

22、點的測量方法；2掌握差動放大電路差動輸入、單端輸出的差模電壓放大倍數(shù)的測試方法；3掌握差動放大電路差動輸入、單端輸出的共模放大倍數(shù)及共模抑制比的測試方法。練習題8-5-1 電路如圖8-5-1所示，已知三極管型號為2N2712，= 50，測量其靜態(tài)工作點，并求差模放大倍數(shù)、共模放大倍數(shù)及共模抑制比。圖8-5-1 練習題8-5-1的電路該電路為長尾式差動放大電路。1測量靜態(tài)工作點：測量靜態(tài)工作點時需將輸入信號短路，如圖8-5-2所示。圖8-5-2 靜態(tài)工作點的測量電路測量結(jié)果為 2測量差模放大倍數(shù)：測量電路如圖8-5-3所示，圖8-5-3 差模放大倍數(shù)的測量電路圖8-5-4 差模輸入時的輸入、輸出

23、電壓波形由測量結(jié)果可知，單端輸出時差模放大倍數(shù) 這里輸出電壓與輸入電壓同相位，若輸出電壓從T1管的集電極取出，則輸出電壓與輸入電壓反相位。3測量共模放大倍數(shù)及共模抑制比：測量電路如圖8-5-5所示，圖8-5-5 共模放大倍數(shù)的測量電路圖8-5-6 差模輸入時的輸入、輸出電壓波形由測量結(jié)果可知，共模放大倍數(shù) 于是可知，共模抑制比為 86 功率放大器要求1學會測量甲乙類、乙類放大電路的輸出功率、輸入功率，并計算效率；2觀察到乙類工作狀態(tài)下的交越失真。練習題8-6-1 已知電路為OCL互補對稱功率放大電路，如圖8-6-1所示，三極管型號為2N2712和2N3906，均為50，求甲乙類和乙類工作狀態(tài)下

24、的電源輸入功率和輸出功率，并觀察輸出電壓波形。圖8-6-1 OCL互補對稱功率放大電路測量甲乙類和乙類工作狀態(tài)下電源輸入功率和輸出功率的電路如圖8-6-2所示，開關(guān)Q、A接通上面，電路為甲乙類工作狀態(tài)，開關(guān)Q、A接通下面，電路為乙類工作狀態(tài)，如圖8-6-4所示，測量時注意和電源相連的電流表、電壓表要選擇DC檔，和負載相連的電流表、電壓表要選擇AC檔。測量的輸入、輸出電壓波形見圖8-6-3、圖8-6-5。圖8-6-2 甲乙類工作狀態(tài)下電源輸入功率和輸出功率的測試電路甲乙類工作狀態(tài)下，電源輸入功率為 輸出功率為 所以，效率為 圖8-6-3 甲乙類工作狀態(tài)下輸入、輸出電壓波形顯然，輸出電壓波形沒有失

25、真。圖8-6-4 乙類工作狀態(tài)下電源輸入功率和輸出功率的測試電路乙類工作狀態(tài)下，電源輸入功率為 輸出功率為 所以，效率為 圖8-6-5 乙類工作狀態(tài)下輸入、輸出電壓波形顯然，在正負半軸交界的地方，輸出電壓波形出現(xiàn)了交越失真。87 場效應管要求1學會場效應管放大電路靜態(tài)參數(shù)的測量方法；2掌握場效應管放大電路電壓放大倍數(shù)及輸入電阻的測量方法；3學會觀察輸出電壓波形。練習題8-7-1 電路如圖8-7-1所示，已知場效應管的型號為J2N3370，測量其靜態(tài)參數(shù)，并求電壓放大倍數(shù)及輸入電阻，觀察輸出電壓波形。圖8-7-1 練習題8-7-1的電路該電路為源極跟隨器。1測量靜態(tài)參數(shù)： 測試電路及結(jié)果見圖8-

26、7-2。圖8-7-2 靜態(tài)參數(shù)及輸入電阻、電壓放大倍數(shù)的測量電路注意，測量柵源電壓的電壓表和測量漏極電流的電流表要選擇DC檔。測量結(jié)果為壓表和測量漏極電流的電流表要選擇DC檔。測量結(jié)果為：柵源電壓 漏極電流 2測量電壓放大倍數(shù)及輸入電阻，測試電路見圖8-7-2。測試結(jié)果為電壓放大倍數(shù) 輸入電阻 3觀察輸出波形，在電路輸出端接示波器，見圖8-7-2。波形結(jié)果如圖8-7-3所示。圖8-7-3 輸入、輸出電壓波形結(jié)果表明，源極跟隨器輸出電壓和輸入電壓是同相位的，而且電壓放大倍數(shù)近于小于1，這和晶體管放大電路中的射極跟隨器非常相似。88 運放的線性應用要求1學會基本運算放大電路輸出電壓波形的觀察方法；

27、2掌握運算放大電路輸出電壓的測量方法； 練習題8-8-1 電路如圖8-8-1所示，分別測量兩種輸入信號下對應的輸出電壓。該電路給出了兩種輸入電壓信號，一種為直流0.1V，另一種為交流。測量電路及結(jié)果如圖8-8-1、圖8-8-2所示。注意，測量時圖8-8-1中的電壓表要選擇DC檔、圖8-8-2中的電壓表要選擇AC檔。圖8-8-1 反相比例放大電路（輸入信號加直流電壓）圖8-8-2 反相比例放大電路（輸入信號加交流電壓）結(jié)果表明：測量值與理論計算是相吻合的。練習題8-8-2 測量圖8-8-3所示電路中各級運算放大電路的輸出電壓。圖8-8-3 練習題8-8-2的電路在輸出端接入直流電壓表即可測出各級

28、輸出電壓，測試電路見圖8-8-4。圖8-8-4 各級輸出電壓的測量電路練習題8-8-3 對于圖8-8-5所示電路，將集成運算放大器分別選為741和高精度的OP-07，測量各個電壓、電流，比較兩運放精度的差異。圖8-8-5 練習題8-8-3的電路測量電路及結(jié)果如圖8-8-6所示。圖8-8-6 741和OP-07運算放大器的精度比較練習題8-8-4 由集成運算放大器構(gòu)成的反相積分電路如圖8-8-7所示，輸入信號由波形發(fā)生器產(chǎn)生，觀察輸出波形。圖8-8-7 反相積分電路雙擊信號發(fā)生器，選擇頻率為1Hz、幅值為1V的方波信號，將示波器接在放大電路的輸出、輸入端，如圖8-8-7所示。打開仿真開關(guān)，雙擊示

29、波器，即可觀察到圖8-8-8所示的積分波形，注意，觀察波形時示波器的Time base檔和V/Div檔要作相應的調(diào)整。圖8-8-8 積分電路的輸入、輸出波形練習題8-8-4 由集成運算放大器構(gòu)成的低通濾波電路如圖8-8-9所示，觀察其頻率特性。圖8-8-9 低通濾波電路將波特圖儀接入電路中，如圖8-8-10所示，打開仿真開關(guān)，雙擊波特圖儀，則可觀察到該低通濾波器的頻率特性，見圖8-8-11，注意，在波特圖儀的控制面板上，設定垂直軸的終值F為10dB，初值I為20dB，水平軸的終值F為50KHz，初值I為1.1mHz，且垂直軸和水平軸的坐標全設為對數(shù)方式（Log），從頻率特性曲線可以看出，該低通

30、濾波器的上限頻率為5.708Hz。圖8-8-10 頻率特性的測試電路圖8-8-11 低通濾波器的頻率特性89 運放的非線性應用要求1能觀察過零比較器的電壓傳輸特性及輸入、輸出波形；2會觀察滯回比較器的電壓傳輸特性及輸入、輸出波形。練習題8-9-1 觀察圖8-9-1所示過零比較器電路的電壓傳輸特性及輸入、輸出電壓波形。圖8-9-1 練習題8-9-1的過零比較器電路1用示波器觀察電壓比較器的電壓傳輸特性：測試電路如圖8-9-2所示，A通道接電路的輸入端，B通道接電路的輸出端，注意將示波器的工作方式（即坐標軸）設置成B/A，雙擊示波器，即出現(xiàn)圖8-9-3所示的電壓傳輸特性，為了使曲線清晰，觀察時需調(diào)

31、整兩通道的V/Div檔。圖8-9-2 電壓傳輸特性的測試電路圖8-9-3 過零比較器的電壓傳輸特性2觀察電壓比較器的輸入、輸出波形：測試電路如圖8-9-2所示，將示波器的工作方式設置為Y/T，雙擊示波器，即可觀察到圖8-9-4所示的波形，注意調(diào)整Time base檔和V/Div檔。圖8-9-4 電壓比較器的輸入、輸出電壓波形由此可見，當輸入電壓大于零時，輸出電壓為負向飽和值20V，當輸入電壓小于零時，輸出電壓為正向飽和值20V，這正是電壓比較器的顯著特點。練習題8-9-2 已知集成運算放大器的型號為ideal，穩(wěn)壓二極管的型號為IN753A，其穩(wěn)定電壓值為6V，觀察圖8-9-5所示電路的電壓傳

32、輸特性及輸入、輸出電壓波形。圖8-9-5 練習題8-9-2的電路1選擇集成運算放大器的型號為ideal, 選擇穩(wěn)壓二極管的型號為IN753A，編輯（Edit）其穩(wěn)定電壓參數(shù)（Zener test voltage at IZT）為6V。2觀察電壓傳輸特性，測試電路如圖8-9-6所示，將示波器的工作方式設置為B/A，雙擊示波器，即可觀察到該電路的電壓傳輸特性，測試結(jié)果見圖8-9-7。圖8-9-6 電壓傳輸特性的測試電路圖8-9-7 電壓傳輸特性的測試結(jié)果3觀察輸入、輸出電壓波形，測試電路如圖8-9-6所示，只要將示波器的工作方式設置為Y/T，雙擊示波器，即可觀察到該電路的輸入、輸出電壓波形，測試結(jié)

33、果見圖8-9-8。圖8-9-8 輸入、輸出電壓波形的測試結(jié)果由上述測量結(jié)果可知，當輸入電壓大于3V時，輸出電壓為+6V，當輸入電壓小于3V時，輸出電壓為6V。練習題8-9-3 電路如圖8-9-9所示，已知穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)定電壓值為12V，觀察電壓傳輸特性及輸入、輸出電壓波形。圖8-9-9 練習題8-9-3的電路1選擇集成運算放大器的型號為ideal, 選擇穩(wěn)壓二極管的型號為IN759A，編輯（Edit）其穩(wěn)定電壓參數(shù)（Zener test voltage at IZT）為12V。2觀察電壓傳輸特性，測試電路如圖8-9-10所示，將示波器的工作方式設置為B/A，雙擊示波器，即可觀察到該電路的電壓傳

34、輸特性，測試結(jié)果見圖8-9-11。圖8-9-10 電壓傳輸特性的測試電路圖8-9-11 電壓傳輸特性的測試結(jié)果3觀察輸入、輸出電壓波形，測試電路如圖8-9-10所示，只要將示波器的工作方式設置為Y/T，雙擊示波器，即可觀察到該電路的輸入、輸出電壓波形，測試結(jié)果見圖8-9-12。圖8-9-12 輸入、輸出電壓波形的測試結(jié)果由上述測量結(jié)果可知，當輸入電壓大于10V時，輸出電壓為12V，當輸入電壓小于10V時，輸出電壓為12V。練習題8-9-4 電路如圖8-9-13所示，已知穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)定電壓值為6V，觀察電壓傳輸特性及輸入、輸出電壓波形。圖8-9-13 練習題8-9-4的電路1選擇集成運算放大器

35、的型號為ideal, 選擇穩(wěn)壓二極管的型號為IN753A，編輯（Edit）其穩(wěn)定電壓參數(shù)（Zener test voltage at IZT）為6V。2觀察電壓傳輸特性，測試電路如圖8-9-14所示，將示波器的工作方式設置為B/A，雙擊示波器，即可觀察到該電路的電壓傳輸特性，測試結(jié)果見圖8-9-15。圖8-9-14 電壓傳輸特性的測試電路圖8-9-15 電壓傳輸特性的測試結(jié)果3觀察輸入、輸出電壓波形，測試電路如圖8-9-14所示，只要將示波器的工作方式設置為Y/T，雙擊示波器，即可觀察到該電路的輸入、輸出電壓波形，測試結(jié)果見圖8-9-16。圖8-9-16 輸入、輸出電壓波形的測試結(jié)果由上述測量

36、結(jié)果可知，當輸入電壓大于3V時，輸出電壓進行負跳變，當輸入電壓小于3V時，輸出電壓進行正跳變。810 文氏電橋振蕩器要求掌握正弦波周期的測量方法并計算頻率。練習題8-10-1 電路如圖8-10-1所示，觀察文氏電橋振蕩器的起振過程，記錄起振時間。然后觀察文氏電橋振蕩器產(chǎn)生的正弦波，讀出周期，計算振蕩頻率。另外觀察R1阻值的變化（由9.9 k變?yōu)? k）對文氏電橋振蕩器的影響。圖8-10-1 練習題8-10-1的文氏電橋振蕩器電路1觀察文氏電橋振蕩器的起振過程：打開仿真開關(guān)，雙擊示波器，觀察文氏電橋振蕩器的起振過程，這個過程大約需要600ms。2觀察文氏電橋振蕩器產(chǎn)生的正弦波：測量結(jié)果見圖8-1

37、0-2。圖8-10-2 文氏電橋振蕩器的輸出波形由測量結(jié)果可知，該正弦波的周期約為1ms，因此可計算出振蕩頻率為1KHz。3將的阻值由99K改為9K，再觀察文氏電橋振蕩器的起振過程及產(chǎn)生的輸出波形。阻值改變后，起振時間明顯縮短，這是因為放大倍數(shù)增大的緣故，但輸出波形嚴重失真，測量結(jié)果見圖8-10-3。圖8-10-3 文氏電橋振蕩器的輸出波形失真811 綜合性電路練習題8-11-1 圖8-11-1是溫度測量電路，試用溫度掃描法分析該電路中輸出電壓與溫度之間的關(guān)系。圖8-11-1 采用三極管作溫度傳感器的溫度測量電路該電路中三極管作為溫度傳感器使用，三極管的發(fā)射結(jié)壓降隨溫度的變化而變化，溫度系數(shù)是

38、 2.2 mV/，為使測量的靈敏度更高，這里選用了兩級運算放大器，第一級運算放大器連接成具有很高輸入電阻的電壓跟隨器，它幾乎不吸收電流。由于三極管的發(fā)射結(jié)電壓降的變化為毫伏數(shù)量級，所以還需要用高精度的運算放大器OP07對這個變化的電壓進行放大，第二級運算放大器的放大倍數(shù)設為10。在進行溫度分析之前，需要設置電路顯示節(jié)點，而且要設置三極管使用通用溫度（Use Global temperature），即保留選擇框中的對勾，然后啟動Analysis / Temperature Sweep菜單，再按圖8-11-2所示設置并進行掃描分析，輸出電壓隨溫度變化的曲線便顯示出來，結(jié)果見圖8-11-3、圖8-1

39、1-4。圖8-11-2 溫度分析設置圖8-11-3 輸出電壓隨溫度變化的曲線圖8-11-4 輸出電壓隨溫度變化的曲線上的坐標值從圖8-11-4顯示的坐標值看，在某溫度下，用溫度掃描法測的值與用電壓表測量的結(jié)果完全一致。練習題8-11-2 圖8-11-5是一精密整流電路，該電路的特點是輸入的交流電壓小于0.7V時也可以進行整流，而用二極管直接整流是不可能實現(xiàn)的。試逐點改變輸入電源Vi的電壓值，同時測量輸出電壓，確定兩者之間的關(guān)系，并用示波器觀察輸入、輸出電壓波形。 圖8-11-5 精密整流電路圖測量結(jié)果為：Vi = 0.3V時，Vo = 270 mV；Vi = 0.2V時，Vo = 180 mV

40、；Vi = 0.1V時，Vo = 90 mV； Vi = 1V時，Vo = 900 mV； Vi = 2V時，Vo = 1.8 V。由此可知，Vo = 90% Vi 。輸入、輸出電壓波形見圖8-11-6。圖8-11-6 輸入、輸出電壓波形從波形圖可以看出，該整流電路是一個全波整流電路。練習題8-11-3 設計一個超溫報警電路。參考電路：圖8-11-7 超溫報警電路該電路采用電橋測量溫度，溫度的變化用熱敏電阻（這里用電位器代替）體現(xiàn)，所以熱敏電阻將作為測量元件。當溫度發(fā)生變化時，熱敏電阻的阻值發(fā)生變化，電橋的輸出電壓也隨之發(fā)生變化，運算放大器LM324將電橋輸出的電壓放大，當運算放大器的輸出電壓

41、超過穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)定電壓和三極管的發(fā)射結(jié)壓降時，三極管導通，繼電器吸合，蜂鳴器發(fā)聲。設計電路如圖8-11-7所示。用R和Shift-R鍵調(diào)節(jié)電位器Rw的阻值，就可以觀察到繼電器吸合，同時聽到蜂鳴器發(fā)聲。該電路還可以用于控制電熱毯、電熱壺等電熱器，也可以用于室溫測量，即當室溫超過某一溫度時打開風扇進行通風。練習題8-11-4 設計一個串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電源，要求輸出直流電壓Vo= 12V，最大輸出電流 Iom = 500 mA，穩(wěn)壓系數(shù)S0.05，且具有過載保護。串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電源應該包含四個部分：變壓、整流、濾波、穩(wěn)壓。因為電路較大，所以分成三個功能塊電路，即降壓電路、整流濾波電路、穩(wěn)壓電路，詳圖

42、見9-10-8、9-10-9、9-10-10。圖8-11-8 降壓電路圖8-11-9 整流濾波電路圖8-11-10 穩(wěn)壓電路第9章 數(shù)字電子電路的分析與應用數(shù)字電子電路和模擬電子電路具有截然不同的特點和分析方法，采用EWB軟件可以很直觀地觀察到數(shù)字電路的特點，從而為理解數(shù)字電路、學好數(shù)字電子技術(shù)提供幫助。91 邏輯轉(zhuǎn)換要求 1能正確地使用邏輯轉(zhuǎn)換儀；2學會邏輯關(guān)系各種表示方法之間的轉(zhuǎn)換。練習題9-1-1 根據(jù)下列邏輯關(guān)系表達式求真值表：從儀器按鈕中拖出邏輯轉(zhuǎn)換儀，再用鼠標左鍵雙擊它，出現(xiàn)的面板如圖9-1-1所示，在其最底部的一行空位置中，輸入該邏輯關(guān)系表達式，然后按下“表達式到真值表”的按鈕

43、，即可得出相應的真值表，結(jié)果見圖9-1-2。注意，在邏輯關(guān)系表達式中變量右上方的“ ”表示的是邏輯“非”。圖9-1-1 邏輯轉(zhuǎn)換儀的面板圖圖9-1-2 表達式到真值表的轉(zhuǎn)換練習題9-1-2 根據(jù)下列邏輯關(guān)系表達式求邏輯電路圖：從儀器按鈕中拖出邏輯轉(zhuǎn)換儀，再用鼠標左鍵雙擊它，出現(xiàn)的面板如圖9-1-3所示，在其最底部的一行空位置中，輸入該邏輯關(guān)系表達式，然后按下“表達式到電路圖”的按鈕 ，即可得出相應的邏輯電路圖，結(jié)果見圖9-1-4，圖9-1-3 邏輯轉(zhuǎn)換儀的面板圖及表達式的輸入圖9-1-4 表達式到電路圖的轉(zhuǎn)換練習題9-1-3 化簡下列邏輯關(guān)系表達式：從儀器按鈕中拖出邏輯轉(zhuǎn)換儀，再用鼠標左鍵雙擊

44、它，即出現(xiàn)圖9-1-1所示面板，因為面板圖中沒有化簡邏輯表達式的直接方式，所以需要先將表達式轉(zhuǎn)換成真值表 ，然后再按下“真值表到最簡表達式”的按鈕 ，這樣即可得到化簡后的表達式，轉(zhuǎn)換過程及結(jié)果見圖9-1-5、圖9-1-6。圖9-1-5 表達式到真值表的轉(zhuǎn)換圖9-1-6 真值表到最簡表達式的轉(zhuǎn)換練習題9-1-4 根據(jù)圖9-1-7所示的邏輯電路圖求真值表和最簡表達式：圖9-1-7 已知的邏輯電路圖首先將該邏輯電路的輸入、輸出端分別連接到邏輯轉(zhuǎn)換器的輸入、輸出端，見圖9-1-8，然后雙擊邏輯轉(zhuǎn)換器，當出現(xiàn)控制面板后，按下“電路圖到真值表”的按鈕 ，即可得出該電路的真值表，見圖9-1-9，再按下“真值

45、表到最簡表達式”的按鈕 ，得到的就是所求的最簡表達式，結(jié)果見圖9-1-10所示。圖9-1-8 邏輯電路與邏輯轉(zhuǎn)換器的連接圖9-1-9 邏輯電路到真值表的轉(zhuǎn)換圖9-1-10 真值表到最簡表達式的轉(zhuǎn)換練習題9-1-5 化簡下列包含無關(guān)項的邏輯關(guān)系表達式：從儀器按鈕中拖出邏輯轉(zhuǎn)換儀，再用鼠標左鍵雙擊它，即出現(xiàn)圖9-1-1所示面板，因為該表達式中最大的項數(shù)為13，所以應該從邏輯轉(zhuǎn)換儀的頂部選擇四個輸入端（A、B、C、D），此時真值表區(qū)會自動出現(xiàn)輸入信號的所有組合，而右邊輸出列的初始值全部為零，根據(jù)邏輯表達式改變真值表的輸出值（1、0或X），得到的真值表如圖9-1-11所示。 按下“真值表到最簡表達式”

46、的按鈕 ，相應的邏輯表達式就會出現(xiàn)在邏輯轉(zhuǎn)換儀底部的邏輯表達式欄內(nèi)。這樣就得到了該式的最簡表達式：圖9-1-11 真值表到最簡表達式的轉(zhuǎn)換92 邏輯門電路要求1掌握門電路是否合格的檢驗方法；2學會門電路邏輯功能的測試方法，從而加深記憶各種門電路的邏輯功能。練習題9-2-1 測試“與門”的邏輯功能測試電路見圖9-2-1，測試時，打開仿真開關(guān)，輸入信號的“1”用+5V電源提供，“0”用地信號提供，“0”、“1”的轉(zhuǎn)換用切換開關(guān)，輸出信號用邏輯探針測試，結(jié)果為“1”，測試探針發(fā)光，結(jié)果為“0”，測試探針不亮，測試結(jié)果見表9-2-1。輸入A輸入B輸出F000010100111圖9-2-1“與門”邏輯功

47、能的測試電路 表9-2-1“與門”邏輯功能的測試結(jié)果練習題9-2-2 測試“或門”的邏輯功能測試電路見圖9-2-2，測試時，打開仿真開關(guān)，輸入信號的“1”用+5V電源提供，“0”用地信號提供，“0”、“1”的轉(zhuǎn)換用切換開關(guān)，輸出信號用邏輯探針測試，結(jié)果為“1”，測試探針發(fā)光，結(jié)果為“0”，測試探針不亮，測試結(jié)果見表9-2-2。輸入A輸入B輸出F000010100111圖9-2-2“或門”邏輯功能的測試電路 表9-2-2“或門”邏輯功能的測試結(jié)果練習題9-2-3 測試“非門”的邏輯功能測試電路見圖9-2-3，測試時，打開仿真開關(guān)，輸入信號的“1”用+5V電源提供，“0”用地信號提供，“0”、“1

48、”的轉(zhuǎn)換用切換開關(guān)，輸出信號用邏輯探針測試，結(jié)果為“1”，測試探針發(fā)光，結(jié)果為“0”，測試探針不亮，測試結(jié)果見表9-2-3。輸入輸出 0 1 1 0圖9-2-3“非門”邏輯功能的測試電路 表9-2-3“非門”邏輯功能的測試結(jié)果練習題9-2-4 測試“三態(tài)門”的邏輯功能測試電路見圖9-2-4，測試時，打開仿真開關(guān)，綠色探針顯示輸入狀態(tài)，紅色探針顯示輸出狀態(tài)。使能端EN=“1”時，輸出等于輸入，使能端EN=“0”時，輸出呈高阻狀態(tài)。圖9-2-4“三態(tài)門”邏輯功能的測試電路練習題9-2-5 測試與非門7400的邏輯功能測試電路見圖9-2-5，測試時，打開仿真開關(guān)，同樣，輸入信號的“1”用+5V電源提

49、供，“0”用地信號提供，“0”、“1”的轉(zhuǎn)換用切換開關(guān)，輸出信號用邏輯探針測試，結(jié)果為“1”，測試探針發(fā)光，結(jié)果為“0”，測試探針不亮，測試結(jié)果見表9-2-4。圖9-2-5 與非門7400邏輯功能的測試電路輸入1A輸入1B輸出1Y001011101110輸入2A輸入2B輸出2Y001011101110輸入4A輸入4B輸出4Y001011101110輸入3A輸入3B輸出3Y001011101110表9-2-4 與非門7400邏輯功能的測試結(jié)果93 組合邏輯電路要求1掌握組合邏輯電路的分析方法；2學會用門電路實現(xiàn)邏輯函數(shù)；3學會用譯碼器、數(shù)據(jù)選擇器等常用集成電路實現(xiàn)邏輯函數(shù)。練習題9-3-1 分析

50、圖9-3-1所示電路的邏輯功能。圖9-3-1 已知的邏輯電路將電路的輸入端A、B接到邏輯轉(zhuǎn)換器的A、B輸入端，電路的輸出端F接到邏輯轉(zhuǎn)換器的Out輸出端，如圖9-3-2所示，然后雙擊邏輯轉(zhuǎn)換器，當出現(xiàn)控制面板后，按下“電路圖到真值表”的按鈕 ，即可得出該電路的真值表，見圖9-3-3，再按下“真值表到最簡表達式”的按鈕 ，得到的就是所求的最簡表達式，結(jié)果見圖9-3-3所示。圖9-3-2 邏輯電路與邏輯轉(zhuǎn)換器的連接圖9-3-3 邏輯轉(zhuǎn)換器的測量結(jié)果因此該邏輯電路的表達式為 由真值表或表達式可知，當時，F(xiàn)=1，當時，F(xiàn)=0，所以該電路實現(xiàn)的是同或邏輯關(guān)系。練習題9-3-2 根據(jù)下面的文字要求設計邏輯電路有A、B、C三臺電機，它們正常工作時必須有且只能有一臺電機運行，如