電子技術(shù)2課程設(shè)計報告

1、電子技術(shù)課程設(shè)計總結(jié)報告姓 名 學(xué) 號 院 系自動控制與機械工程學(xué)院班 級 電氣1班 指導(dǎo)教師 2016 年 6 月目錄一、目的和意義1二、任務(wù)和要求1三、模擬電路的設(shè)計和仿真2（一）基礎(chǔ)性電路的multisim仿真21.半導(dǎo)體器件的multisim 仿真22.單管共射放大電路multisim仿真33.差分放大電路multisim仿真74.兩級反饋放大電路multisim仿真105.集成運算放大電路multisim仿真146.波形發(fā)生電路multisim仿真16（二）綜合性電路的設(shè)計和仿真18四、 總結(jié)22五、 參考文獻(xiàn)23一、目的和意義該課程設(shè)計是在完成電子技術(shù)2的理論教學(xué)之后安排的一個實踐

2、教學(xué)環(huán)節(jié)。課程設(shè)計的目的是為了讓學(xué)生掌握電子電路計算機的輔助分析與設(shè)計的基本知識和基本方法，培養(yǎng)學(xué)生的綜合運用能力和實踐能力，為今后從事本專業(yè)相關(guān)工程技術(shù)打下基礎(chǔ)。這一環(huán)節(jié)有利于培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力，提高學(xué)生全局考慮問題、應(yīng)用課程知識的能力，對培養(yǎng)和造就應(yīng)用型工程技術(shù)人才將起到較大的促進(jìn)作用。二、任務(wù)和要求本次課程設(shè)計的任務(wù)時在教師的指導(dǎo)下，學(xué)習(xí)multisim仿真軟件的使用方法，分析和設(shè)計完成基礎(chǔ)性的電路設(shè)計和仿真及綜合性電路設(shè)計和仿真（選一個）。完成該次課程設(shè)計后，學(xué)生應(yīng)達(dá)到一下要求：1、鞏固和加深對電子技術(shù)2課程知識的理解；2、會根據(jù)課題需要選學(xué)參考書籍、查閱手冊和文獻(xiàn)資料；

3、3、掌握仿真軟件multisim的使用方法；4、掌握簡單模擬電路的設(shè)計、仿真方法；5、按課程設(shè)計任務(wù)書的要求撰寫課程設(shè)計報告，課程設(shè)計報告能正確反映設(shè)計和仿真結(jié)果。三、模擬電路的設(shè)計和仿真（一）基礎(chǔ)性電路的multisim仿真1.半導(dǎo)體器件的multisim 仿真（1） 理論分析在multisim中構(gòu)建二極管電路，如圖1（a）所示，圖中vd是虛擬二極管，輸入端加上最大值uim=4v，頻率為1khz的正弦電壓，接入一臺虛擬示波器xsc1，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（a）所示。電路仿真以后，可由示波器觀察到輸入、輸出波形，如圖1（b）

4、所示。（2）仿真a.電路圖uiu0b.波形圖圖1.二極管仿真電路（3）結(jié)論：如圖1（b）所示，為便于區(qū)別，用較淺的顏色顯示輸入波形，用較深的顏色顯示輸出波形?？梢?，輸入信號是一個雙向的正弦電壓，而經(jīng)過二極管以后，在輸出端得到一個單方向的脈動電壓，可見二極管具有單向?qū)щ娦浴?.單管共射放大電路multisim仿真（1）理論分析在multisim中構(gòu)建單管共射放大電路如圖2（a）所示，電路中的三極管的=50，rbb´=300。測試靜態(tài)工作點可在仿真電路中接入三個虛擬數(shù)字萬用表，分別設(shè)置為直流電流表或直流電壓表，以便測量ibq、icq、和uce，如圖2（a）所示。電路仿真后，可測得ibq=

5、40.19，icq =2.007m, uceq=5.979v。觀察輸入輸出波形圖2（a）中的單管共射放大電路仿真后，可從虛擬示波器觀察到u1和u0的波形如圖2（d）所示。圖中較淺顏色的是u1的波形，顏色較深的是u0的波形。由圖可見，u0的波形沒有明顯的非線性失真，而且u0與u1的波形相位相反。測量u、ri、r0將圖2（a）中的虛擬數(shù)字萬用表分別設(shè)置為交流電壓表或交流電流表。由虛擬儀表測得，當(dāng)ui=9.998mv是，u0=783.331mv,ii=10.481m,則為了測量輸出電阻r0，可將圖2（a）電路中負(fù)載電阻rl開路，此時從虛擬儀表測得u0´=1.567v,則r0=rl=(-1)

6、 ×3k=3.004k計算如下：vcc=ibrb+ube a.理論計算靜態(tài)工作點12=ib×280+ube ib=ib=40.35ua ic=ib=2.017ma vcc=icrc+uce b.理論計算au、ri、r0uce=5.949 rbe=rbb+（1+）*26/ie=963rbe=rbb+ =300.644 uo=ibrbe=12.13 ui=-icrc/rl=-982.331 au= =-80.98 ri= =1454 （2）仿真a. 仿真電路b. 靜態(tài)分析仿真c. 萬用表讀數(shù)uiu0d. 波形圖e. 萬用表讀數(shù)圖2. 單管共射放大電路（3）結(jié)論：觀察單管共射放大

7、電路仿真后，可從示波器觀察到ui和u0的波形圖如上圖所示，圖中波動幅度較小的是ui波形，波動幅度較大的是u0波形。由圖2（d）可見，u0的波形沒有明顯的非線性失真，而且u0與ui的波形相位相反。對比仿真結(jié)果和理論計算結(jié)果發(fā)現(xiàn)，靜態(tài)時，靜態(tài)電流相差不大，但電壓相差很大。加上電壓后，仿真時的放大倍數(shù)比理論計算時大，仿真時的輸入輸出電阻比理論計算時小。造成這種情況的原因有二，一是仿真中各元器件參數(shù)并非完全理想，故工作狀態(tài)并不能達(dá)到理論條件下的要求；二是仿真中三極管參數(shù)大于理論計算時的參數(shù)，所以放大時結(jié)果有誤差。3.差分放大電路multisim仿真（1）理論分析在multisim中構(gòu)建一個接有調(diào)零電位

8、器的長尾式差分電路如圖3(a)所示,其中兩個三極管的參數(shù)為1=2=50,rbb´1= rbb´2=300,調(diào)零電位器rw的滑動觸頭調(diào)在中點。利用multisim的直流工作點分析功能測量放大電路的驚濤工作點,分析結(jié)果如圖3(b)所示。加上正弦輸入電壓,利用虛擬示波器可以看出uc1與ui反相,而uc2與ui同相。加上ui=10mv時,由虛擬儀表測得uo=127.517mv,ii=169.617na。（2）仿真a. 電路圖b. 電流靜態(tài)分析uc2uc1u1c. 波形圖d.各萬用表讀數(shù)圖3.長尾式差分放大電路（3）結(jié)論：由圖3（b）可知則 加上正弦輸入電壓，利用示波器可看出分析結(jié)果

9、如圖3(b)所示。由圖3（c）可得與相反，而與相同。當(dāng)（即，）時，由虛擬表測得如圖3（d）與圖3（e）所示。，則將負(fù)載電阻開路，測得則4.兩級反饋放大電路multisim仿真（1）理論分析在multisim中構(gòu)建兩級電壓串聯(lián)負(fù)反饋放大電路,如圖4(a)所示，其中兩個三極管均為=100，rbb´=300，cb´c=4pf，cb´e=41pf。 將開關(guān)k斷開，電路中暫不引入級間反饋。a 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； b 加入正弦輸入電壓，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，而第二級輸出電壓波形

10、與輸入電壓同相。兩個放大級的輸出波形均無明顯的非線性失真。利用所測數(shù)據(jù)算出兩級放大電壓總的放大倍數(shù)。c 由所測數(shù)據(jù)算出無極間反饋時的輸入電阻。靜態(tài)工作點如下： 動態(tài)分析： 將圖中開關(guān)k閉合，引入電壓串聯(lián)負(fù)反饋。 a. 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。由所測數(shù)據(jù)算出引入電壓串聯(lián)負(fù)反饋后，電壓的放大倍數(shù)。 b. 由所測數(shù)據(jù)算出，引入電壓串聯(lián)負(fù)反饋后輸入電阻得值。 c. 將負(fù)載開路，由所測數(shù)據(jù)算出，引入電壓串聯(lián)負(fù)反饋后輸出電阻的值。 電壓放大倍數(shù)輸入輸出電阻（2）仿真a. 電路圖b. 開關(guān)斷開時萬用表讀數(shù)u0uic. 開關(guān)斷開時波形圖d.

11、開關(guān)閉合時萬用表讀數(shù)uiu0e. 開關(guān)閉合波形圖圖4.電壓并聯(lián)負(fù)反饋放大電路（3）結(jié)論：a. 開關(guān)斷開，電路中暫時不加入級間反饋, 測量無級間反饋時兩級放大電路的靜態(tài)工作點為b開關(guān)斷開，加入正弦輸入電壓，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，而第二級輸出電壓波形與輸入電壓同相。兩個放大級的輸出波形均無明顯的非線性失真。c開關(guān)閉合，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。電壓放大倍數(shù)為10.014，說明引入負(fù)反饋后電壓放大倍數(shù)減小了。d. 由虛擬表測得，當(dāng)時ui=5.45mv，ii=3.286，計算可得rif=1.659k，可

12、見引入電壓串聯(lián)負(fù)反饋后輸入電阻提高了。 5.集成運算放大電路multisim仿真（1）理論分析在multisim中構(gòu)建基本積分電路如圖5(a)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.由虛擬示波器可看到積分電路的輸入輸出如圖4.5.2所示。圖中顏色較淺的是輸入波，顏色較深的是輸出波形，由波形圖可見，輸出電壓是一個余弦波，輸出電壓的相位比輸入電壓領(lǐng)先90度。（2）仿真a.電路圖b. 萬用表讀數(shù)uiu0c. 輸入輸出波形圖5.積分電路（3）結(jié)論：由虛擬示波器可看到積分電路的輸入輸出如圖4.5.2所示。圖中顏色較淺的是輸入波，顏色較深的是輸出波形，由波形圖可見，輸出電壓

13、是一個余弦波，輸出電壓的相位比輸入電壓領(lǐng)先90度。6.波形發(fā)生電路multisim仿真（1）理論分析在multisim中構(gòu)建rc串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)振蕩電路如圖6(a)所示。調(diào)節(jié)點位器rw,觀察電路的輸出情況.由虛擬示波器可見,當(dāng)減小rw至一定值時,電路將不能振蕩.增大rw至一個合適的值時, 電路將能夠振蕩,且輸出波形較好,如圖6(b)所示,若繼續(xù)增大rw,當(dāng)rw的值太大時,輸出波形將會嚴(yán)重失真。根據(jù)圖6（b）所示，從示波器上測得正弦波的周期t=475s,則振蕩頻率f0=2.105khz。（2）仿真a.電路圖b.輸出波形正常c.輸出波形嚴(yán)重失真圖6.rc串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)振蕩電路（3）結(jié)論：調(diào)節(jié)點位器rw,觀察

14、電路的輸出情況。由虛擬示波器可見,當(dāng)減小rw至一定值時,電路將不能振蕩。增大rw至一個合適的值時, 電路將能夠振蕩,且輸出波形較好,如圖6(b)所示,若繼續(xù)增大rw,當(dāng)rw的值太大時,輸出波形將會嚴(yán)重失真。根據(jù)圖6（b）所示，從示波器上測得正弦波的周期t=475s,則振蕩頻率f0=2.105khz。（二）綜合性電路的設(shè)計和仿真1.課題：串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計2.設(shè)計要求：在輸入電壓220v 50hz電壓變化范圍±10%條件下:(1) 輸出電壓可調(diào)范圍：+9+12v。(2) 最大輸出電流：300ma。(3) 測出設(shè)計電路的輸出電阻（輸入電壓變化范圍±10%下，滿載），并將輸

15、出電阻盡量減到最小。(4)測出設(shè)計電路的穩(wěn)壓系數(shù)（最低輸入電壓下，滿載），并將穩(wěn)壓系數(shù)減到最小。(5)學(xué)習(xí)multisim的電路仿真過程，繪制電路圖，進(jìn)行基本的仿真實驗對設(shè)計的電路進(jìn)行性能分析。3.電路原理分析與方案設(shè)計（1）理論分析采用變壓器、二極管、集成運放，電阻、穩(wěn)壓管、三極管等元件器件。220v的交流電經(jīng)變壓器變壓后變成電壓值較少的交流，再經(jīng)過橋式整流電路和濾波電路形成直流，穩(wěn)壓部分采用串流型穩(wěn)壓電路。比例運算電路的輸入電壓為穩(wěn)定電壓，且比例系數(shù)可調(diào)，所以其輸出電壓也可以調(diào)節(jié)；同時，為了擴大輸出電流，集成運放輸出端加晶體管，并保持射極輸出形式，就構(gòu)成了具有放大環(huán)節(jié)的串聯(lián)型穩(wěn)壓電路。 將

16、220v的電網(wǎng)電壓用220v-22v的變壓器變換成整流濾波電路所需要的交流電壓ui。 經(jīng)過一個單相橋式整流，把交流電壓轉(zhuǎn)變成直流電壓。整流輸出電壓平均值：uo= 1/202uod(wt)=0.9u2 再經(jīng)過一個濾波電路盡可能減小脈動的直流電壓中的交流成分，保留其直流成分，使輸出電壓紋波系數(shù)降低，波形變得比較平滑。 基準(zhǔn)電壓由穩(wěn)壓管vd2提供，接在放大電路的相同輸入端。采樣電壓與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，得到的差值再由放大電路進(jìn)行放大。由此器件選擇=6v電流為20ma的穩(wěn)壓管。再由電路公式求的限流電阻選取2k的電阻。理論計算令總電阻之和為1k，穩(wěn)壓器電壓為5v；已知輸出電壓可調(diào)范圍為+9+12v，最大輸

17、出電流為300ma，則：a. 方框圖（2）仿真b. 電路圖（1）c. 電路（1）萬用表讀數(shù)d. 電路圖（2）e. 電路（2）萬用表讀數(shù)圖7.串聯(lián)直流穩(wěn)壓電源仿真四、 總結(jié) multisim是一款功能強大的電子線路仿真軟件，它不僅可以仿真弱電電子，也可以仿真強電，還可以仿真射頻微波和fpga。該軟件入門簡單，操作方便快捷，可以用它驗證不少電路設(shè)計，并且仿真的數(shù)據(jù)很準(zhǔn)確。通過兩個星期的學(xué)習(xí)，我們已經(jīng)基本掌握multisim的仿真基礎(chǔ)使用，學(xué)習(xí)各種電路的仿真，進(jìn)一步加強學(xué)習(xí)了模擬電子技術(shù)這門課程，讓我對這門課程有了一個全新的認(rèn)識，指導(dǎo)老師耐心細(xì)致的詳細(xì)講解，多次的示范，使得我們對這次實訓(xùn)有了更加深刻

18、的認(rèn)識。因為multisim使用方便，易懂，并且可以很好的將各種電路進(jìn)行仿真處理，這樣可以讓我們在課上無法了解到的問題，通過自己的實踐操作慢慢弄懂學(xué)會，在這次實訓(xùn)以后我將能更好的面對考試，面對在課上還才存有的部分難題，通過自己仿真處理與向老師提問，都逐一弄清楚了，這次的實訓(xùn)對我來說幫助很大，相信對于以后如果能從事相關(guān)專業(yè)，這次學(xué)習(xí)經(jīng)歷將會對我產(chǎn)生巨大的幫助。為期兩個星期的模電實訓(xùn)結(jié)束了，在這兩個星期當(dāng)中學(xué)到了很多課本上學(xué)不到的東西，這次實訓(xùn)是我認(rèn)識到學(xué)習(xí)的意義，時間的寶貴，人生的真諦。明白人世間一生不可能都是一帆風(fēng)順的，只要勇敢去面對人生中的每個驛站!這讓我清楚地感到了自己肩上的重任，看清了自己的人生方向，不管遇到什么事都要總代表地去思考，多聽別人的建議，不要太過急燥，要對自己所做事去負(fù)責(zé)，不要輕易的去承諾，承諾了就要努力去兌現(xiàn)，本次實訓(xùn)使我第一次親身感受了所學(xué)知識與實際的應(yīng)用，理論與實際的相結(jié)合，讓我們大開 眼界，也算是對以前所學(xué)知識的一個初審吧!這次實訓(xùn)對于我們以后學(xué)習(xí)、找工作也真是受益菲淺。在短短的兩個個星期中，讓我們初步讓理性回到感性的重新認(rèn)識我從感性上學(xué)到了很多東西，使我更深刻地了解到了實踐的重要性。通過實訓(xùn)我們更加體會到“學(xué)以致用”這句話中蘊涵的深刻道理，了解一些線路原理以及通過線路圖安裝、調(diào)試，培養(yǎng)和鍛煉我們的實際動手能力，使我們的理論知識與實踐