Multisim實驗報告

1、實驗一 單級放大電路一、實驗?zāi)康?、 熟悉multisim軟件的使用方法2、 掌握放大器靜態(tài)工作點的仿真方法及其對放大器性能的影響3、 學(xué)習(xí)放大器靜態(tài)工作點、放大電壓倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻的仿真方法，了解共射極電路的特性二、虛擬實驗儀器及器材雙蹤示波器、信號發(fā)生器、交流毫伏表、數(shù)字萬用表三、實驗步驟4、 靜態(tài)數(shù)據(jù)仿真電路圖如下：當滑動變阻器阻值為最大值的10%時，萬用表示數(shù)為2.204v。仿真得到三處節(jié)點電壓如下：則記錄數(shù)據(jù)，填入下表：仿真數(shù)據(jù)（對地數(shù)據(jù)）單位：v計算數(shù)據(jù) 單位：v基極v（3）集電極v（6）發(fā)射級v（7）vbevce rp2.833876.12673 2.20436 0.62

2、9513.92237 10k5、 動態(tài)仿真一(1)單擊儀器表工具欄中的第四個（即示波器oscilloscope），放置如圖所示，并且連接電路。（注意：示波器分為兩個通道，每個通道有+和-，連接時只需要連接+即可，示波器默認的地已經(jīng)接好。觀察波形圖時會出現(xiàn)不知道哪個波形是哪個通道的，解決方法是更改連接的導(dǎo)線顏色，即：右鍵單擊導(dǎo)線，彈出，單擊wire color，可以更改顏色，同時示波器中波形顏色也隨之改變）(2)右鍵v1，出現(xiàn)properties，單擊，出現(xiàn)對話框，把voltage的數(shù)據(jù)改為10mv，frequency的數(shù)據(jù)改為1khz，確定。(3)單擊工具欄中運行按鈕，便可以進行數(shù)據(jù)仿真。(4

3、)雙擊圖標，得到如下波形：電路圖如下：示波器波形如下：由圖形可知：輸入與輸出相位相反。6、 動態(tài)仿真二(1)刪除負載電阻r6，重新連接示波器如圖所示(2)重新啟動仿真，波形如下：記錄數(shù)據(jù)如下表：（注：此表rl為無窮） 仿真數(shù)據(jù)（注意 填寫單位） 計算 vi有效值 vo有效值 av 9.9914mv89.80256mv 8.988(3)加上rl，分別將rl換為5.1千歐和300歐，記錄數(shù)據(jù)填表： 仿真數(shù)據(jù)（注意填寫單位） 計算 rl vi vo av 5.1k 9.994mv 193.536mv 19.3536 330 9.994mv 24.314mv 2.433(4)其他不變，增大和減小滑動變

4、阻器的值，觀察vo的變化，并記錄波形：綜上可得到下列表格： vb vc ve 波形變化 rp增大 減小 增大 減小先向上平移再恢復(fù)原處（a1、b1圖） rp減小 增大 減小 增大先向下平移再恢復(fù)原處（a2、b2圖）動態(tài)仿真三1、 測輸入電阻ri，電路圖如下在輸入端串聯(lián)一個5.1千歐的電阻，如圖所示，并且連接一個萬用表，如圖連接。啟動仿真，記錄數(shù)據(jù)，并填表。萬用表的示數(shù)如下：則填表如下：仿真數(shù)據(jù)（注意填寫單位）計算信號發(fā)生器有效電壓值萬用表的有效數(shù)據(jù)ri10mv 6.315mv8.740k2、 測量輸出電阻ro如圖所示：*萬用表要打在交流檔才能測試數(shù)據(jù)，其數(shù)據(jù)為vl。電路圖及萬用表示數(shù)如下：如圖

5、所示：*萬用表要打在交流檔才能測試數(shù)據(jù)，其數(shù)據(jù)為v0則可得下表：仿真數(shù)據(jù)計算vlvoro117.633mv233.339mv5.016k思考題：1、 畫出電路如下：2、 第一個單擊，第二個單擊。3、 雙擊該原件，進行參數(shù)修改。4、 波形如下：實驗心得：通過本次實驗學(xué)會了multisim 基本操作，學(xué)到如何翻轉(zhuǎn)元件、連線以及一些測試工具如示波器、萬用表等。借助于這個軟件，以后很多現(xiàn)象可以不用通過實際實驗進行驗證，直接在計算機上就可以完成，較為方便。實驗二 射極跟隨器畫出電路圖如下：射極輸出波形如下：選取一個區(qū)域放大如下：設(shè)備掃描參數(shù)如下：則max y和min y差距最小時rr1=138667，則

6、將r1阻值更改為138k。改后圖如下：直流仿真得如下圖：則可填寫下表：vbvcveie=ve/re9.00664v12.00000v8.33900v4.63278ma接下來測量放大倍數(shù)，如下圖:萬用表檔位在交流檔上，數(shù)據(jù)填入下表：vivoav=vo/vi3v2.924v0.9747下一步，測輸入電阻，如下圖：根據(jù)分壓公式可以計算輸入電阻，得到下表：vsviri=vi*rs/（vs-vi）3v2.802v72.1727k下一步，測輸出電阻，如下圖：（開關(guān)斷開時，測vo）（開關(guān)閉合時，測vl）記錄到下表：vovlro=(vo-vl)*rl/vl2.988v2.924v39.4思考題：1、 電路圖如

7、下：輸入與輸出的波形如下：2、 分析射極跟隨器的性能和特點：射極跟隨器件可以將輸入電壓近似保留的輸出，即電壓增益av為1，輸出電阻很小大概幾十歐，輸入電阻很大大概幾十千歐。實驗心得：本次實驗?zāi)M了射極跟隨器，更好地理解了射極跟隨器的性能和特點，了解了如何估算集電極靜態(tài)工作點的電阻，并得到了電壓增益，輸入、輸出電阻等值同時對multisim軟件的操作更加熟練了。實驗三 負反饋放大電路畫出電路圖如下：靜態(tài)直流仿真結(jié)果如下圖：則記錄到下表：三極管q1三極管q2vbvcvevbvcve3.71629v7.16460v3.07682v3.41389v4.50264v2.76222v下一步進行交流測試：開

8、環(huán)rl=電路圖和萬用表示數(shù)如下：開環(huán)rl=1.5k電路圖和萬用表示數(shù)如下：閉環(huán)rl=無窮電路圖和萬用表示數(shù)如下：閉環(huán)rl=1.5k電路圖和萬用表示數(shù)如下：則記錄下表：rl圖中r11vivoav開環(huán)rl=無窮（s2開）3.294mv1.443v438.1rl=1.5k（s2閉）3.293mv548.442mv166.5閉環(huán)rl=無窮（s2開）3.745mv102.548mv27.4rl=1.5k（s2閉）3.694mv91.534mv24.8下一步檢查負反饋對失真的改善，將記錄到的波形填入下表：在開環(huán)情況下適當加大vi的大小，使其輸出失真，記錄波形閉合開關(guān)s1，并記錄波形波形可見負反饋使輸出增益

9、減小，但是可以提高不失真度。下一步測試放大頻率特性,得到輸出端的幅頻特性如下：開環(huán)時：閉環(huán)時：則填入下表：開環(huán)閉環(huán)圖形圖形flfhflfh212.5248hz357.0302khz222.1684hz1.3244mhz思考題：分析如下的幅頻特性和輸出波形。開關(guān)接電阻時，輸出波形與幅頻特性如下：開關(guān)接三極管時，波形和幅頻特性如下：實驗心得：學(xué)會了用multisim進行幅頻特性分析，并且更好地理解了負反饋的作用，即犧牲增益來換取更大的頻帶，使輸出盡量不失真。實驗四 差動放大電路調(diào)節(jié)放大器零點。電路圖以及萬用表示數(shù)如下：萬用表示數(shù)較接近于0當開關(guān)s3在左端時，靜態(tài)電壓仿真如下：當開關(guān)s3在第二時，靜

10、態(tài)電壓仿真如下：將所測數(shù)據(jù)填入下表：測量值q1q2r9cbecbeus3在左端6.36v-26.11mv-637.66mv6.36v-26.11mv-637.66mv11.33vs3在第二4.71v-34.16mv-652.87mv4.71v-34.16mv-652.87mv0下一步，測量差模電壓放大倍數(shù)。更改后電路如下：（1） 典型差動放大電路單端輸入：萬用表示數(shù)如下：（2）、恒流源差動放大電路單端輸入：萬用表示數(shù)如下：（3）、典型差動放大電路共模輸入：萬用表示數(shù)如下：（4）、恒流源差動放大電路共模輸入：萬用表示數(shù)如下：綜上，可得到以下表格：典型差動放大電路恒流源差動放大電路單端輸入共模輸入

11、單端輸入共模輸入ui100mv1v100mv1vuc13.196v493.483mv3.487v1.673mvuc23.147v493.486mv3.487v1.673mvad1=uc1/ui31.96無34.87無ad=uo/ui63.43無69.74無ac1=uc1/ui無0.493486無0.001673ac=uo/ui無0無0cmrr=|ad1/ac1|64.7620842.80思考題：1、 由上表可知，當差動放大電路接入恒流源時，cmrr將有明顯的提高。2、 電路圖及幅頻特性如下：如圖可知，通頻帶約為4.7829mhz。實驗心得：通過本次實驗，了解了差分放大器的相關(guān)性能，并且了解到接

12、入恒流源對差分放大器有提高cmrr的作用。進一步加深畫圖及頻率分析的方法。實驗五 otl功率放大器 首先調(diào)整靜態(tài)工作點，電路圖如下，調(diào)整r1和r2的值，使萬用表的示數(shù)分別為510mv和2.5v，然后測試各級靜態(tài)工作點，電路圖和萬用表示數(shù)如下：可得ic1=ic3=9.438ma，u4=2.506v進行直流仿真，可得以下圖表：將數(shù)據(jù)填入下表：q1q2q3ub3.23293v1.74229v829.24548mvuc5.00000v0.00000v1.74229vue2.50623v2.50623v152.77543mv測試負載實際功率：最大不失真的理想輸入電壓約為20mv，此時測量負載兩端交流電壓

13、約為686.871mv則pom=uo/rl=0.686871/8=0.059（w）測試效率=pom/pe*100=pom/（ucc*idc）*100=0.059/（0.043079*5）*100=27.4%輸入靈敏度為20mv左右；頻率響應(yīng)測試：ui=20mv；flfh通頻帶f（hz）245.08973.3860m3.3858muo（v）426.0m426.0m601.056mav21.321.330.0528思考題1、 根據(jù)本實驗的結(jié)果，實際輸出功率并不大，若要獲得較大的實際功率，應(yīng)該允許適當失真。2、 特點：在波形振幅最大不失真的情況下，輸出功率達到最大。測量方法：詳見上述測量過程，先將輸

14、入電源置零，調(diào)節(jié)靜態(tài)工作點，之后再調(diào)節(jié)輸入信號，使輸出最大且波形不失真，再測負載兩端的電壓，得出實際功率。實驗心得：通過本次實驗加深了對功率放大器的特點和測試方法的了解，并且對multisim的使用方法更加熟練了。實驗六 基礎(chǔ)運算放大器的測量電路圖如下：靜態(tài)工作點測試如下：項目值同相輸入端電壓-546.54561uv反相輸入端電壓483.24574uv輸出端電壓12.34661mv正偏電源電壓14.00000v反偏電源電壓-14.00000v下一步進行最大功率測試，在輸出端接一8的負載電阻，經(jīng)調(diào)整，電壓振幅最大且不失真時，輸入電壓us約為12mv，電路圖如下：用萬用表交流當測得輸出負載兩端的交

15、流電壓如下：則最大功率為pom=0.128071/8=1.323（mv）下一步進行頻率響應(yīng)測試：交流仿真得到的輸出端幅頻特性如下：可知fh=15.7510khz，通頻帶為15.7510khz下一步，進行輸出波形觀察，輸出端波形如下：顯然，輸出端波形為最大不失真。下一步，進行放大倍數(shù)測量，vi與vo的值如下圖：則vi=11.997mv，vo=128.071mv。則放大倍數(shù)av=vo/vi=128.071/11.997=10.675 實驗心得：本次實驗在指導(dǎo)書無任何指導(dǎo)的情況下獨立完成的，是對前面幾個實驗學(xué)到的測試方法的測試、鞏固和總結(jié)。通過本次實驗，對multisim的操作更加熟悉了，并且對一般

16、的集成放大電路有了更深的了解。實驗七 波形發(fā)生器應(yīng)用的測量實驗1電路圖如下：未調(diào)電位器時，rw=10k*50%=5k，波形失真，如下：當電位器調(diào)節(jié)到40%時，即此時rw=10k*40%=4k，波形剛好不失真，波形如下：當電位器為29%時，即rw=10k*29%=2.9k，輸出端剛剛起振，波形如下：分析：根據(jù)上述的波形和數(shù)據(jù)易知，負反饋越強，起振越難，波形失真越；負反饋越弱，起振越容易，波形失真越大。在輸出最大不失真的情況下，測得輸出電壓，反饋電壓如下：則可看到，振蕩條件為vo/vf=3.00936略大于3。斷開d1、d2，重復(fù)以上實驗，得到下列信息：最大不失真rw=10k*29%=2.9k，波

17、形如下：臨界起振的rw=10k*28%=2.8k，波形如下：任意將rw調(diào)到60%，波形失真失真時，波形如下：vf與vo示數(shù)如下：則vo/vf=3.3196略大于3。分析：可見去掉整流裝置后，臨界振蕩和起振的條件區(qū)分度變的不那么明顯了。但是輸出電壓增益變大了，失真度也變大了。實驗2 方波發(fā)生器電路圖如下：示波器顯示波形如下，輸入為三角波，輸出為方波，對應(yīng)關(guān)系如下：改變rw的位置，測試波形的頻率范圍，為精確測量，引入頻率計數(shù)器，分別測量電位計為0%、50%、100%時的波形頻率，測試結(jié)果如下：rw為0%時：rw為50%時：rw為100%時：則由上圖易知，波形的頻率范圍為：1.408khz2.778

18、khz將d1改為單向穩(wěn)壓管，電路和輸出波形以及頻率如下：分析：由以上數(shù)據(jù)和圖像可以看出，雙向穩(wěn)壓管可以使振幅上下兩部分完整輸出，而單向穩(wěn)壓管會濾掉某一部分的波形；此外雙向穩(wěn)壓器的波形頻率范圍明顯要高于單向穩(wěn)壓管。實驗3 三角波和方波發(fā)生器電路圖如下：圖中rw在50%的位置時，示波器波形如下：則從示波器的波形可知方波的幅值約為20.647/2=10.3235v，頻率約為1/（1.155*0.001*2）=432.9hz三角波幅值約為10.054/2=5.027v，頻率均約為1/（1.174*0.001*2）=425.89hz。接下來，分別將rw調(diào)至0%和100%位置，其電路圖和波形示波器波形如下：rw在0%處：可見，rw在0%處時，幅值幾乎保持不變，但是周期增大，頻率減小。rw在100%時：可見，rw在100%處時，幅值幾乎保持不變，但是周期減小，頻率增大。實驗心得：本次實驗設(shè)計了三種不同類型的信號發(fā)生器，對如何產(chǎn)生不同類型的波形的有了更深入的了解。此外，掌握了一種新的工具頻率計數(shù)器，對multisim這個軟件的使用也有了更深的了解。本次所有實驗結(jié)束的心得體會： 本次使用的multisim軟件相對于前面使用的pspice和matlab軟件來