、模擬電路虛擬實驗舉例

1、6、模擬電路虛擬實驗舉例實驗1A常用電子儀器的使用練習在模擬電子技術基礎實驗室里，最常用的電子儀器有示波器、函數(shù)發(fā)生器、交流毫伏表、萬用表和直流穩(wěn)壓電源等。這些儀器也同元器件、電路一樣可以用OrCAD/PSpice軟件來模擬。、實驗目的1 .學習用OrCAD/PSpice產(chǎn)生信號及用標尺測量信號波形有關參數(shù)的方法。2 學習在電路中放置波形顯示標示符，即使用模擬示波器的方法。3 .練習用Capture軟件繪制電路圖。4 初步了解用OrCAD/PSpice軟件進行電路測試的方法。、實驗器材正弦電壓源、時鐘信號源DigClockv在SOURCE庫中）；電阻 <在ANALOG 庫中）。、實驗內(nèi)容

2、及步驟1 .調(diào)用Capture軟件繪制電路圖<1 ）進入電路圖編輯 <Page Editor）狀態(tài)。啟動 Place/Part命令，在 SOURCE庫中 取出一個正弦源 VSIN，在ANALOG 庫中取出 2個電阻 R。啟動 Place/Ground命令，在SOURCE庫中取出“ 0”符號 <接地符號）。lk0圖 1A.1<2）啟動Place/Wire命令，將上述元器件連接成 如圖1A.1所示電路。啟動 Place/Net Alias命令，為輸 出端設置節(jié)點名為 V。<3 ）將正弦源的參數(shù)設置為：VOFF=0 , VAMPL< 振幅）=3V , FREQ&l

3、t; 頻率）=1kHz , TD=0 , DF=0, PHASE=0。<4）執(zhí)行 PSpice/ Marke命令，從子命令菜單中 選擇電壓標示符“ Voltage Level”分別放置在電路的 輸入和輸出端。2 .用虛擬示波器觀察電路輸入輸出的波形圖<2）執(zhí)行PSpice/ Run命令，即可看到輸入輸出波形如圖1A.2所示。4.0V3 測量信號的 <1 ）啟動標尺， <2）改變正弦信 步驟。4.觀看回路中的電流圖1輸入輸出波形IA.2波形1.0ms4.0ms-Z'ovu0s信信工2.0ms<1）去掉兩個電壓標示符）“ Voltage LeveL”在電路中放

4、入一個電流標示符"Current into Pin注意：要放在元器件引出端的位置），如圖1A.3所示。執(zhí)行 PSpice/ Run命令，即可看到回路中的 電流波形。<2 ）測量回路電流的振幅。圖 1A.34 脈沖信號的產(chǎn)生與測試<1）繪制電路：在 SOURCE庫中取出一個時鐘信號 源符號 DigClock，在 ANALOG 庫中取出1個電阻 R。連 接成電路如圖1A.4所示。<2）給時鐘信號源設置參數(shù)：選中時鐘信號源符號 DigClock ,雙擊之，在出現(xiàn)的參數(shù)編輯欄中，設置 OFFTIME< 個周期中低電平持續(xù)時間）=1蟲、 ONTIME< 個周期中高

5、電平持續(xù)時間）=1蟲。<3 ）用虛擬示波器觀察時鐘信號的波形。 執(zhí)行Pspice/ Marke命令，從子命令菜單中選擇電壓 標示符"Voltage Level”放置在電路的輸出端。 選擇瞬態(tài)分析，分析時間：010蟲。DSTM1圖 1A.4執(zhí)行Pspice/ Run命令，即可看到時鐘信號波形如圖1A.5所示。<4 ）測量信號的振幅、周期。5.0V-2.5V-0V -0s2us4us6us8us10usTime口 V(VO)圖1A.5時鐘信號波形圖四、思考題1 用放置波形顯示標示符的方法，能夠同時看到輸入輸出電壓和回路電流的波形 圖嗎？為什么？用什么方法可以同時看到？2 如果

6、想改變觀察到的波形周期的個數(shù)，應怎么辦?實驗2A測試半導體二極管、三極管一、實驗目的1 .學習用OrCAD/PSpice軟件測試晶體管特性曲線的方法。2 .學習直流DC ）分析中的"嵌套”分析和 Probe中的坐標變換及設置。二、實驗器材三極管、二極管 在EVAL庫中）各1個電阻 在ANALOG庫中）若干個直流電壓源、直流電流源在SOURCE庫中）各1個三、實驗內(nèi)容及步驟1 .測試三極管的特性曲線1 ）測試三極管的輸出特性曲線。 用Capture繪制電路圖如圖2A.1所示。 選擇直流DC ）分析。在進行直流分析時，除了允許設置一個自變量外，還允 許設置一個參變量，稱為"嵌套

7、”設置。在直流分析參數(shù)設置框中，選Vce為自變量，變化范圍：020V，步長：2V。 在Option欄中再選中"Seco ndary Sweep”，并選IB為參變量，變化范圍：0120從，步長:20從。注意：Options欄中的兩項"Primary Sweep ”和"Secondary Sweep”必須全都選中 在前面的小方框中打對號）。 運行PSpice:執(zhí)行Trace/Add Trace命令。在 Add Trace對話框中，選lCQ1 ）作 輸出量，出現(xiàn)輸出特性曲線的波形圖。VCEIB CyQ2N222212V圖2A.1三極管輸岀特性曲線的測試電路 參照第二章節(jié)

8、介紹的坐標軸的設置方法，將Y軸的刻度范圍設置為0+8mA，顯示出如圖2A.2所示的輸出特性曲線。圖2A.2三極管的輸岀特性曲線<2 ）測試三極管的輸入特性曲線。 用Capture繪制電路圖如圖2A.3所示。VBB12VRb 一B300kCQ2N2222VCE12V圖2A.3三極管輸入特性曲線的測試電路 選擇直流<DC ）分析。選Vbb為自變量，變化范圍：024V;步長：2V。選Vce為參變量，變化范圍：012V;步長：1V。 運行PSpice:執(zhí)行Trace/Add Trace命令。在 Add Trace對話框中，選Ib<Q1 ）, 出現(xiàn)Ib<Q1 ）的波形，但 X軸顯

9、示的是 Vbb。 參照第二章節(jié)介紹的坐標變換方法，改變X軸。為了顯示輸入特性曲線，應把X軸變?yōu)閂<B ） ，即卩Vbe電壓。方法是：執(zhí)行 Plot/Axis Settings命令，打開坐標軸 設置框，點“ Axis Variable”按鈕，在列表框中選擇V<B ），按OK鍵。此時，X軸就變?yōu)閂<B），顯示出如圖2A.4所示的輸入特性曲線。V(B)圖2A.4三極管的輸入特性曲線<3）測試二極管的 V-A特性曲線 用Capture繪制電路圖如圖2A.5所示。 選擇直流<DC）分析。選Vi為自變量，變化范圍：-5V+5V，步長: 運行 PSpice，執(zhí)行 Trace/A

10、dd Trace命令。在 Add Trace對話框中，選 輸出量，把X軸變?yōu)閂<DJ，即顯示出如圖 2A.6所示的V-A特性曲線。0.1V。I<D1 )為R1D1D1N4002圖2A.5二極管特性曲線的測試電路V(D)圖2A.6二極管的V-A特性曲線四、實驗報告1 保存并打印出實驗電路及各實驗波形圖。2 總結用PSpice軟件測試晶體管特性曲線的方法。五、思考題1 怎樣從三極管的輸出特性曲線上測得管子的電流放大系數(shù)卩?2 怎樣從二極管的 V-A特性曲線上測得管子在某點的直流電阻Rf和交流電阻,?實驗3A基本放大電路、實驗目的1 學習基本放大電路靜態(tài)工作點、放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電

11、阻的測試方法。2 觀察電路參數(shù)對放大器靜態(tài)工作點及輸出波形的影響。、實驗器材三極管 <在EVAL庫中）；電阻、電容 <在ANALOG 庫中）； 直流電壓源、正弦電壓源 <在SOURCE庫中）。三、實驗內(nèi)容及步驟1用Capture繪制電路圖，如圖 3A.1所示。設置三極管的 卩=80，設置好輸出節(jié) 點名V。RbRc5.1k680kC1C2iHVoVi5mV I10uQ2N222210u Q1Vcc12VRL5.1k圖3A.1基本放大器2 .測試電路的靜態(tài)工作點<1 ）使Rb=680k選擇靜態(tài)工作點分析<2）運行 PSpice。<3）查看分析結果。分析計算結束后

12、，在 令，即可看到三極管 Q1的靜態(tài)工作點值如圖<Bias Point ）。Probe 窗口下選擇 View/Output File 命 3A.2所示。杠林 BIPOLAR JUNCTIOW TRAHSISTCR5NAMEQ_01MODELQ2N2222IB1.67E-05IC丄丄7E73VBE6.43E-01VBC-5.40E+00VUE6.04E+00圖3A.2靜態(tài)工作點值<4）改變Rb,重復以上步驟，觀看靜態(tài)工作點的變化情況。3 測量電壓放大倍數(shù)<1）將輸入正弦信號源設置為：VOFF=0, VAMPL<振幅）=5mV , FREQ<頻率）=1kHz , TD

13、=0 , DF=O, PHASE=O。<2）選擇瞬態(tài)分析。分析時間：04ms，時間步長：0.01ms。<3）運行 PSpice。<4）查看分析結果：分析計算結束后，在Probe窗口中，執(zhí)行 Trace/Add Trace命令，選擇V<Vo）作輸出量，即可看到輸出端的波形。<5）執(zhí)行Plot/Add Plot to Window命令，在屏幕上添加一個空白的波形顯示區(qū)。再 執(zhí)行Trace/Add Trace命令，在 Add Trace對話框選擇 V<Vi:+ ），點OK按鈕，即可同 時看到輸入信號 Vi的波形，如圖3A.3所示?？?V(Vo)Time圖3A.3輸

14、入輸出波形圖<6）啟動標尺讀出輸出電壓的峰值Vo=511.5mV，計算:511.55:102.74 .測量輸出電阻Ro，根將負載開路Rl=：），重復以上步驟，測量出空載時的輸出電壓的的峰值 據(jù)戴維南定理，可由下式算得放大器輸出電阻：VOR =(V° -1)RlV95.測量輸入電阻Ri在電路中電容 C1前串入電阻 Rx=5.1k，使輸入信號 VS=10mV峰值），進行瞬態(tài) 分析，得到Vs與電容C1右端Vi的波形如圖3A.4所示。啟動標尺讀出 Vj=2.355 mV峰 值），即可求得：4.0mVTime圖3A.4測量輸入電阻R的波形口 V(Out)Time圖 3A.52）將Rb增加

15、到1MEG1M門）， 觀察輸出電壓波形如圖 3A.6所示。6 .觀察靜態(tài)工作點對輸出波形的影響1）仍使Vi=5mV, ?=1kHz。將Rb減小到100 k0,進行瞬態(tài)分析，觀察輸出電壓 波形如圖3A.5所示。Rb=100kl】時的波形并適當增加 Vi如Vi=20mV），進行瞬態(tài)分析，200mV口 V（Out）Time圖3A.6 Rb=1M；：陽寸的波形四、實驗報告1 保存并打印出實驗電路及各實驗數(shù)據(jù)及波形圖，計算Av、Ri、Ro值。2 分析靜態(tài)工作點對輸出波形的影響。五、思考題還可以用什么方法來測試電路的輸入輸出電阻？是否可以按照輸入輸出電阻的定義 來測量？設計一種方案試一下。實驗4A兩級阻容

16、耦合放大器一、實驗目的1 學習多級放大器的靜態(tài)工作點、放大倍數(shù)的測試方法。2 學習多級放大器頻率特性的測試方法。二、實驗器材三極管 <在EVAL庫中）；電阻、電容 <在ANALOG 庫中）； 直流電壓源、正弦電壓源 <在SOURCE庫中）。三、實驗內(nèi)容及步驟1.用Capture繪制電路如圖 4A.1所示。設置三極管的 3 1= 3 2=60,設置好各節(jié)點 名。2 .測試電路的靜態(tài)工作點<1 ）使 Rb1=25kJ Rb3=65k選擇靜態(tài)工作點分析 <Bias Point）。<2）運行 PSpice。<3）查看分析結果。分析計算結束后，在Probe窗口下

17、選擇 View/Output File命令，可計算出電路各節(jié)點的靜態(tài)電位如圖4A.2所示。1 C1戸-30uVi :2mVRb1、RC12kC33 I10u25kQ1Q2N2222Rb2 ： Re120k Z1kCe1100u- Rb3Rc265kQ22k7C2卄10uQ2N2222Rb420k8Re21kCe230uCL2000pRL3k圖4A.1兩級阻容耦合放大器3 測量電壓放大倍數(shù)<1）將輸入正弦信號源率） =1kHz，TD=0，DF=0,Vi 設置為： VOFF=0，VAMPL< 振幅）=2mVPHASE=0，AC=10mV<為進行交流分析作準備）。<2）選擇瞬

18、態(tài)分析。分析時間：04ms,時間步長：,FREQ<頻0.01 ms。NODEVOLTAGEBODEVOLTAGENODEVOLTAGENODE¥0LTAGE110.00口D(引4.9Z47( 8,0149C4)4,0537( (7)3.64Z7C3)9)0,0000moias)12. <0000圖4A.2靜態(tài)工作點值<3）運行PSpice后查看分析結果。分析計算結束后，用Probe窗口中的多窗口顯示，同時觀看第一級輸出端V3和總輸出端 V9的波形如圖4A.3所示。注意 V3波形中含有直流分量。<4）啟動標尺讀出輸出電壓的峰值Vo=693mV，計算：Vo 693

19、| AV |-346.5Vi24 測量放大器的頻率特性<1 ）進行交流<AC Sweep ）分析。頻率范圍設置為：1Hz10MEGHz。分析類型選“ Decade”，意思是以10倍頻方式掃描。在Points/Decade欄中填入“ 4”，意思是每10倍頻間隔計算4個點。注意：要使交流分析有效，輸入正弦信號源中的AC項一定要賦值。8.04VTime圖4A.3輸出波形圖<2 )運行 PSpice。在 Probe 窗口中，執(zhí)行 Trace/Add Trace 命令，在" Trace Expression”文本框中鍵入 DB<V<9)/V<Vi : +),

20、即顯示出電壓增益的幅頻特性曲 線。然后點選 Trace/Add Y Axis，增加一個縱軸。在" Trace Expression ”文本框中鍵 P<V<9)/V<Vi : +),即同時顯示出電壓增益的相頻特性曲線，如圖4A.4所示。<3)啟動標尺可以測得：中頻電壓增益Avm =51.69dB上限截止頻率？H=65kHz下限截止頻率 ？l=126.8Hz5 觀察;：h與<1 )將輸入正弦信號的頻率設置為？=?l=126.8Hz，進行瞬態(tài)分析，觀看輸出與輸入的波形如圖4A.5所示。啟動標尺可以測出45°。<2)將輸入正弦信號的頻率設置為?=

21、?H=65kHz，進行瞬態(tài)分析，觀看輸出與輸入的波形，啟動標尺測出；：H。800drr| 口 DB(V(9)/ V(Vi:+)2|- p( V(9)/ V(Vi:+)Frequency圖4A.4頻率特性曲線Time圖4A.5用瞬態(tài)分析觀察相位四、實驗報告保存并打印出實驗電路及各實驗數(shù)據(jù)及波形圖，從各波形圖中計算或提取Avm、?H、?L、 ，：H、，：L 值。五、思考題1. 電路的？h、?l主要與電路中的哪些參數(shù)有關？電路中的電容Cl起什么作用？2 怎樣從圖4A.4所示的頻率特性曲線上用標尺測出;：h與的值？實驗5A場效應管放大器一、實驗目的1 學習共源放大電路的靜態(tài)、動態(tài)指標的測試方法。2 .

22、了解場效應管放大器的可變電阻特性，了解高阻電路的測量方法。二、實驗器材結型場效應管 <在EVAL庫中）；電阻、電容 <在ANALOG 庫中）直流電壓源、 正弦電壓源 <在SOURCE庫中）。三、實驗內(nèi)容及步驟1用Capture繪制電路圖如圖5A.1所示。設置好各節(jié)點名。2 .測試電路的靜態(tài)工作點<1 ）使R=2.5kJ，選擇靜態(tài)工作點分析 <Bias Point ）。<2）運行 PSpice，在Probe窗口下選擇 View/Output File命令，即可看到電路的靜 態(tài)工作點值如圖5A.2所示。圖5A.1場效應管放大電路* JFETSNAME MODEL

23、 IDVGSVD5GHJ_J1J2N3319S*75E-D47.07E+0C2.15E-03-2.19E+00圖5A.2靜態(tài)工作點值<3）改變R,重復以上步驟，觀看靜態(tài)工作點的變化情況。3 測量電壓放大倍數(shù)<1）將輸入正弦信號源設置為：VOFF=0 , VAMPL<振幅）=100mV , FREQ<頻率） =1kHz , TD=0 , DF=0, PHASE=0。<2）進行瞬態(tài)分析，時間范圍：04ms，時間步長：0.01ms。<3）運行PSpice。分析計算結束后，在Probe窗口中，執(zhí)行 Trace/Add Trace命令，運用Probe的多窗口顯示，即可

24、看到輸入輸出波形如圖5A.3所示?？?V(Vo)Time圖5A.3輸入輸出波形圖Vo1.78"0717.84 .測量輸入電阻Ri用第一章節(jié)介紹的方法，在電路中串入電阻Rx=1MEG（1M，使輸入信號Vs=100mV<峰值），進行瞬態(tài)分析，測得Vi=50mV<峰值），可求得：R M Rx 501=1M"Vs -Vi 100-505.測量場效應管可變電阻<1）按圖5A.4繪制好電路，圖中Vi=1V、？=1kHz的正弦電壓源，Vgs為直流電壓源。將柵源電壓Vgs設置為全局變量 Vgs ，同時選擇瞬態(tài)分析和參數(shù)掃描分析<Parametric Sweep），分

25、析參數(shù)設置為：在 Sweep variable 欄中選中"Global paramete"，在 paramete欄中填入"Vgs"，變量變化范圍：0V -2V，步長：-0.5V。dRdVgsJ110kJ2N3819Vi圖5A.4測量場效應管可變電阻的電路<2）運行 PSpice。<3）進行電路性能分析：為了看到輸出與Vgs的關系曲線，在分析結束并將出現(xiàn)的多批運行結果全部選中后，執(zhí)行Trace/Performanee Analysis<電路性能分析）命令，屏上出現(xiàn)電路性能分析窗口，該窗口與Probe窗口類似，只是 X軸變量變?yōu)閂gs 了。

26、<4）查看分析結果：在電路性能分析窗口中執(zhí)行Trace/Add Trace命令，選中特征函數(shù)Max< ），再選輸出變量 V<Vd ） /ld<J1），則屏上出現(xiàn)場效應管可變電阻與 Vgs的 關系曲線如圖5A.5所示。從圖中可以看出，在此條件下rdS約為140380Q oAV、Ri、可變電阻四、實驗報告1.保存并打印出實驗電路及各實驗數(shù)據(jù)及波形圖，計算整理出等參數(shù)值。2 分析總結場效應管及場效應管放大器的特點?？?Max(V(d)/ID(J1)V_Vgs圖5A.5可變電阻與Vgs的關系曲線五、思考題還可以用什么方法來測試電路的可變電阻？設計一種方案試一下。實驗6A差動放大

27、電路、實驗目的1 學習差動放大器的特點及靜態(tài)工作點、差模放大倍數(shù)、共模放大倍數(shù)、輸入電 阻、輸出電阻的測試方法。2 .學習用PSpice9對直接耦合放大器進行分析的方法。二、實驗器材三極管 在EVAL庫中)；穩(wěn)壓管 在EVAL庫中)；電阻 在ANALOG 庫中)。 電位器 在BREAKOUT 庫中)；直流電壓源、正弦電壓源 在SOURCE庫中)。、實驗內(nèi)容及步驟1用Capture繪制電路圖，如圖 6A.1所示。設置三極管的=100。2. 測試電路的靜態(tài)工作點。對電路進行靜態(tài)工作點分析Bias Point )。在Probe窗口下選擇View/Output File命令，即可看到兩個三極管的靜態(tài)工

28、作點值如圖6A.2所示。Vcc12V圖6A.1基本差動放大器* BIPOLAR JUNCTION TRANSISTORSNAMEMODELIBICVBEVBCVCEQ_Q1Q2N2222 6.74E-06 5.49E-046.28E-01Q_Q2 Q_Q3Q2N2222Q2N22226.74E-065.49E-046.28E-01-6.51E+00 -6.51E+007.14E+007.14E+001.30E-051.11E-036.46E-01-7.27E+007.91E+00圖6A.2靜態(tài)工作點值3 測量雙端輸入、雙端輸出的差模電壓放大倍數(shù)Avd。 在A、B兩端加輸入正弦電壓源 Vi，參數(shù)

29、設置為：VOFF=0 , VAMPL<振幅） =50mV，F(xiàn)REQ< 頻率）=1kHz，TD=0，DF=0，PHASE=0，DC=0< 為進行直流分析作準 備）。 選擇直流傳輸特性分析 <TRANSFER FUNCTION ），設置參數(shù)如下：在 Analysis type 欄中選"Bias Point ”。在 Option 欄中選"General Settings ”。在 Output File Options 欄中選"Calculate small-signal DC gail ”。在 From In put source 欄中填入&qu

30、ot;Vi”。在 To Output 欄中填入“ V<V°1, V。?）”。 運行PSpice。在Probe窗口中，選擇 View/Output File命令，移動滾動條即可得 到如圖6A.3所示的計算結果。V（VO1,VO2>/V_Vi = -4.939E+01INPUT RESISTANCE AT V_Vi = 9.892E+02OUTPUT RESISTANCE A T V（VO1,VO2> = 1.967E+04圖 6A.3 雙入雙出的分析結果4測量單端輸入、單端輸出的差模電壓放大倍數(shù)AVd1。 在A、0兩端加輸入正弦電壓源 Vi，參數(shù)設置同上。 選擇直流傳

31、輸特性分析 <TRANSFER FUNCTION ）。在 From Input source 欄中填入“ V i”。在 To Output 欄中填入“ V<V o2）” <意思是從 Vo2 輸出）。 其它設置同上。 運行PSpice?？傻玫饺鐖D6A.4所示的計算結果。* SMALL-SIGNAL CHARACTERISTICSV（VO2>/V_Vi = 2.432E+01INPUT RESISTANCE AT V_Vi = 5.023E+02OUTPUT RESISTANCE A T V（VO2> = 9.905E+03圖 6A.4 單入單出的分析結果5測量單端輸

32、出的共模電壓放大倍數(shù)AVC1。 將A、B兩端短接，在A、0端加輸入信號 V.參數(shù)設置同上。 選擇直流傳輸特性分析 <TRANSFER FUNCTION ），設置參數(shù)同步驟 <3），得到 如圖 6A.5 所示的計算結果。* SMALL-SIGNAL CHARACTERISTICSV（VO2>/V_Vi = -2.971E-03INPUT RESISTANCE AT V_Vi = 2.550E+02OUTPUT RESISTANCE AT V（VO2> = 9.914E+03圖 6A.5 共模輸入單端輸出分析結果6觀看輸入、輸出波形 將輸入信號設置為差模單端輸入方式。 進行

33、瞬態(tài)分析，時間范圍：04ms,時間步長：0.01ms。 運行PSpice。分析計算結束后，在Probe窗口中，執(zhí)行 Trace/Add Trace命令，運用Probe的多窗口顯示，即可看到輸入輸出波形如圖6A.6所示。=V(Vo1) V(Vo2)Time圖6A.6輸入、輸出波形7 .作出電路的電壓傳輸特性。 選擇直流掃描分析<DC SWEEP )，參數(shù)設置為：在 Sweep variable 欄中選"Voltage source”；在 Name 欄中填入"Vi”。在Sweep type欄中選"Lin ear "，變量變化范圍：-1V+1V，步長：0

34、.01V。 運行PSpice后，在 Probe窗口中，執(zhí)行 Trace/Add Trace命令，用光標依次點中V<V o1)和V<V°2)，即顯示該電路電壓傳輸特性曲線，如圖6A.7所示。V_Vi圖6A.7電壓傳輸特性將以上測試結果列入表6A.1中。表6A.1測試結果差模雙入雙出差模單入單出共模單端輸岀Avd=-49.4AVd1 =24.3Avc1=-2.97 X 10-3Rid=9890Rid=5O20Ric=255QRod=19.7 kQRod=9.9 kQRoc=9.91 kQ四、實驗報告1 保存并打印出實驗電路及各實驗數(shù)據(jù)及波形圖，將差動放大器的測試結果以列 表的

35、形式給出。2 計算電路的共模抑制比 CMRR的大小，說明恒流源的作用。五、思考題1 是否可以用瞬態(tài)分析的方法來測試電路的電壓放大倍數(shù)？哪種方法更簡單些?2 單端輸出時的差模電壓放大倍數(shù)什么情況下為正，什么情況下為負？實驗7A負反饋放大器一、實驗目的1 研究負反饋對放大器性能的改善。2 學習負反饋放大器技術指標的測試方法。二、實驗器材三極管 在EVAL庫中）；電阻、電容 在ANALOG庫中）。直流電壓源、正弦電 壓源 在SOURCE庫中）。三、實驗內(nèi)容及步驟1 用Capture繪制電路圖，如圖 7A.1所示。設置三極管的 腎二-=60。2 測試開環(huán)放大器的動態(tài)指標1）在如圖7A.1所示的電路中，

36、斷開反饋電阻Rf與晶體管 Q1發(fā)射極的連線，并將Rf與負載電阻Rl并聯(lián) 考慮開環(huán)后反饋網(wǎng)絡對基本放大器的負載作用）。輸入信號 Vi選正弦源，設置參數(shù)為：VAMPL=2mV , FREQ=1kAC=2mV為進行交流分析作準備）。Rc1C1pF10uRb1?5.1k3 C3 I 10u51kQ1Q2N2222b21 e cOu:Rb3 Rc247kQ2Rb420kVcc 12V一 03k7 C2-卜一10uQ2N2222Re21kCe210uRL1.5kTimeRf3k圖7A.1反饋放大器<2）測量Av：進行瞬態(tài)分析，在Probe窗口得到輸入輸出波形如圖7A.2所示，啟動標尺，測出輸出幅度V

37、<9 ），計算Av=V<9）/ Vi填入表7A.1中。圖7A.2開環(huán)時的輸入輸出波形<3）測量？L、？H：進行交流分析，在 Probe窗口將輸出變量設置為“ V<9 ）”，得 到如圖7A.3<a）所示的幅頻特性。啟動標尺，在中頻區(qū)，測得V<9 ）幅度，可算出中頻電壓放大倍數(shù) Avm。同時可用標尺測得 ?l和?h的值，填入表7A.1中。<4 ）測量輸入電阻Ri:進行交流分析，執(zhí)行Trace/Add Trace命令后，鍵入“V<Vi : +） /I<C1）”，波形如圖 7A.3<b ）所示。啟動標尺，在頻率 =10kHz處，讀得 輸入電阻

38、 4k填入表7A.1中。<5）測量輸出電阻Ro：將電路輸入端短路，負載電阻開路，在輸出端加信號源Vo。進行交流分析，執(zhí)行 Trace/Add Trace命令后，鍵入“ V<Vo: +） /I<Vo）”，波形 如圖7A.3（c>所示。啟動標尺，在頻率 =10kHz處，讀得輸出電阻 R° 1.4填入表7A.1 中。Frequency<a)口 V(1)/l(C1)Frequency<b)$ V(Vo:+)/ I(Vo)FrequencyVC )圖7A.3開環(huán)放大器的交流分析結果3 測量閉環(huán)放大器的動態(tài)指標HF、在電路中接入反饋電阻Rf，如圖7A.1所示。

39、重復上述交流分析步驟，得到與圖7A.3對應的分析結果如圖 7A.4所示，在各波形圖中應用標尺，可測得Avf、？lf、RiF、RoF。將測得的閉環(huán)放大器的各指標列于表7A.1中。Frequency<a)口 V(Vi:+)/l(C1)Frequency<b)口 V(Vo:+)/ I(Vo)Frequency<c )圖7A.4閉環(huán)放大器的分析結果表7A.1放大器的開環(huán)與閉環(huán)動態(tài)指標比較電壓放大倍數(shù)輸入電阻輸出電阻下限截止頻率上限截止頻率開環(huán)放大器閉環(huán)放大器Av=273Avf=26.6Ri=4.6 kQRif=10.7 kQRo=1.4 kQRof=113.8 Q?l=294Hz?l

40、f=222.5 Hz?H=745kHz?hf=7.8M Hz四、實驗報告1 保存并打印出實驗電路及各實驗數(shù)據(jù)及波形圖，從各波形圖中計算或提取 Av、?h、?l、Rj、Ro 值。2 將放大器的開環(huán)與閉環(huán)動態(tài)的各項指標以列表的方式進行比較，說明電壓串聯(lián) 負反饋對放大器性能有哪些影響。五、思考題1.電路的？h、?l主要與電路中的哪些參數(shù)有關？電路中的電容Cl起什么作用?2 什么是反饋深度？負反饋放大器性能改善的程度與反饋深度有何關系？實驗8A0TL功率放大器、實驗目的1 .學習OTL互補對稱功率放大器的靜態(tài)工作點調(diào)整，最大輸出功率、效率的測 試。2 .熟悉甲乙類工作狀態(tài)消除交越失真的原理。3 了解自

41、舉電路提高 OTL互補對稱功率放大器最大不失真輸出幅度的原理。、實驗器材三極管、二極管 在EVAL庫中）；電阻、電容 在ANALOG庫中） 直流電壓源、正弦電壓源 在SOURCE庫中）。、實驗內(nèi)容及步驟1.用Capture繪制基本OTL互補對稱功率放大器電路圖，如圖8A.1所示 電容C3開路，電阻R?短路）。設置三極管的卩=50。RL圖8A.1 OTL互補對稱功率放大器<1 ）輸入信號Vi選正弦電壓源，并將其振幅VAMP設置成0。<2 ）將Rp設置成全局變量 Rp,對電路同時進行瞬態(tài)特性分析<Transient Analysis ）和參數(shù)掃描分析<Parametric

42、Analysis ）。"掃描變量”選為Rp,變量的變化范圍：1216k步長為0.42。<3）運行PSpice，在Probe窗口中執(zhí)行電路性能分析命令，得到如圖8A.2所示的分析結果，可見當 Rp =14.7k Q時，Vk=Vcc/2=6V。6.46.0(14.718K,6.0003)5.6*JT-5.2_12K13K14K15K16K口 Max(V(K)Rp圖8A.2 Vk與Rp的關系曲線3 .求Vi=20mV時的輸出電壓和輸出功率<1）將輸入信號 Vi設置為：VAMPL<振幅）=20mV , FREQ=lkHz。<2）進行瞬態(tài)分析，在Probe窗口得到輸入輸

43、出波形如圖8A.3所示，啟動標尺，測出輸出幅度V。，計算輸出功率 Po填入表8A.1中。4 .測量電路的最大不失真輸出功率<1 ）將輸入正弦信號 Vi的振幅VAMLP設置成全局變量 Vamp ，同時進行瞬態(tài)特 性分析<Transient Analysis ）和參數(shù)掃描分析 <Parametric Analysis ）。"掃描變量”選為 Vamp,變量的變化范圍： 0100mV，步長為20mV。20mV0V0s1.0ms2.0ms3.0ms4.0ms V（Vo）Time-20mV-4.0V0V -SEL>>-4.0V圖8A.3輸入輸出波形<2）運行P

44、Spice,在Probe窗口中執(zhí)行電路性能分析命令，得到如圖8A.4所示的分析結果，可見在 V振幅） 3.32V時，進入非線性區(qū)，即 Vom 3.32V，計算P°m填入表8A.1 中。Vamp圖8A.4 Vo與Vi的關系曲線5 測量自舉電路的最大不失真輸出功率將電路改接成自舉電路 將電容C3和電阻R2接入）如圖8A.1所示，重復內(nèi)容 4的 步驟，得到如圖8A.5所示的分析結果，可見在V°振幅） 5.73V時，進入非線性區(qū)，即V°m 5.73V，計算Pom填入表8A.1中。Vamp圖8A.5自舉電路Vo與Vi的關系曲線表8A.1功率放大器的動態(tài)指標比較基本OTL電路

45、Vi=20mVVom振幅）2Po義2Rl基本OTL電路最大不失真輸岀情況Vom振幅）2P -Vom1 om2Rl自舉電路Vom振幅）最大不失真輸岀情況6 觀察交越失真在自舉電路 或基本OTL電路）中將兩個二極管短接，輸入正弦信號，進行瞬態(tài)特性分析，觀察到的輸出波形如圖8A.6所示，可見出現(xiàn)了明顯的交越失真。5.0V圖8A.6交越失真波形四、實驗報告1 保存并打印出實驗電路及各實驗數(shù)據(jù)及波形圖，從各波形圖中計算或提取表 8A.1所要求填寫的值。2 將自舉電路與基本 OTL電路的動態(tài)指標進行比較，說明自舉電路的作用。五、思考題1 .電路的最大不失真輸出電壓幅度主要與電路中的哪些參數(shù)有關？2 .電路

46、中二極管 Di、D2有什么作用？電路中 C2的作用是什么?實驗9A集成運算放大器組成的基本運算電路、實驗目的1 學習用集成運算放大器組成基本運算電路的方法。2 學習比例運算、加法運算、減法運算，積分運算電路的調(diào)整與測試。、實驗器材運算放大器 從741在EVAL庫中）；電阻、電容 在ANALOG庫中）； 直流電壓源、分段線性源 PWL ）、正弦電壓源 在SOURCE庫中）。、實驗內(nèi)容及步驟1 測試反相比例運算電路0圖9A.1反相比例運算電路圖<2）對電路進行直流掃描分析 <DC SWEEP ）。設置變量 Vi，變化范圍：01.4V , 步長0.2V。<3）運行 PSpice，在

47、 Probe 窗口中，執(zhí)行 Trace/Add Trace 命令，在 Add Trace 對話 框中，用光標點中 V<Vo ），即顯示出輸出波形如圖9A.2所示。V_Vi1圖9A.2反相比例運算電路波形圖2 測試反相加法器用Capture繪制電路圖，如圖 9A.3所示，在輸入端加入直流信號VM= 0.5V , Vi2 =0.2V。<2）選擇直流掃描分析 <DC SWEEP），將Vi2設置為變量<£保持不變）。設置變量 血變化范圍：-1.5V+ 1.5V，步長0.2V。<3）運行 PSpice，在 Probe 窗口中，執(zhí)行 Trace/Add Trace

48、命令，在 Add Trace 對話框中，用光標點中 V<Vo ），即顯示出輸出波形如圖9A.4所示。圖9A.3反相加法器電路圖V_Vi2圖9A.4反相加法器輸出波形圖3 測試減法器<1 ）用Capture繪制電路如圖9A.5所示，在輸入端加入直流信號VM = 0.5V , Vi2 =0.2V。圖9A.5減法器電路圖<2）選擇直流掃描分析 <DC SWEEP），將Vi2設置為變量<Vii保持不變）。設置變量 V 變化范圍：-1.5V+ 1.5V，步長0.2V。<3）運行 PSpice，在 Probe 窗口中，執(zhí)行 Trace/Add Trace 命令，在 Ad

49、d Trace 對話 框中，用光標點中 V<Vo ），即顯示出輸出波形如圖9A.6所示。V_Vi2圖9A.6減法器輸出波形圖4 測試反相積分器<1 ）用Capture繪制電路如圖9A.7所示，在輸入端加入階躍電壓V階躍信號用分段線性源實現(xiàn)。在庫中調(diào)出分段線性源<PWL ），參數(shù)設置為:T1=0s, V1=0V ; T2=1s, V2=0V ; T3=0.001s , V3=-0.5V。圖9A.7積分器電路圖<2）選擇瞬態(tài)分析，分析時間設置為：05s；步長：0.01s。<3）運行PSpice，在Probe窗口中，執(zhí)行 Trace/Add Trace命令，即可看到輸入

50、輸出 波形如圖9A.8所示。0.5V0.0V-0.5V-1.0V口 V(Vo)Time圖9A.8積分器的輸入輸出波形圖<4）給積分器輸入正弦信號：VAMPL<振幅）=1V , FREQ= 100Hz。進行瞬態(tài)分析，在Probe窗口得到輸入輸出波形如圖 9A.9所示，可見兩波形相位相差 90°，即輸 入為正弦時輸出為余弦。0V 1-20mV -40mVm V(Vo)T - V(Vi:+)Time圖9A.9積分器輸入正弦信號時的波形圖四、實驗報告1 保存并打印出各個實驗電路、實驗數(shù)據(jù)和波形圖，分析總結各運算電路輸出與 輸入的關系。2 將實驗結果與理論值比較，分析誤差產(chǎn)生的原因

51、。思考題1 對于比例、加法、減法電路，如果輸入信號加一不變的直流電壓，怎樣測出輸 出電壓？應選擇 PSpice中的那種電路特性分析？2 .圖9A.1中的電阻R2、R3在電路中起什么作用？3 .集成運算放大電路能放大直流信號嗎？為什么？實驗10A集成運算放大器的非線性應用、實驗目的1 掌握遲滯比較器、方波發(fā)生器和限幅器的測試方法。了解運算放大器在非線性 應用中的工作特點。2學習用PSpice分析電路“滯回”特性的方法。、實驗器材運算放大器 從741、穩(wěn)壓管 <在EVAL庫中）；電阻、電容 <在ANALOG庫中）； 直流電壓源、分段線性源 <PWL ）、正弦電壓源 <在SO

52、URCE庫中）。、實驗內(nèi)容及步驟1 測試遲滯比較器<1 ）用Capture繪制電路圖，如圖10A.1所示，將穩(wěn)壓管 Di、D2的穩(wěn)壓值Vz設置 為6V。圖10A.1遲滯比較器電路<2）在輸入端加入三角波信號。三角波信號可用分段線性源實現(xiàn)：在庫中調(diào)出分段線性源 <PWL ），參數(shù)設置為：T仁0s , V1=-6V ; T2=1s , V2=6V ; T3=2s , V3=-6V ;T4=3s, V4=6V ; T5=4s , V5=-6V?？傻萌鐖D10A.2所示的三角波信號。<3）分析輸入輸出波形：進行瞬態(tài)分析，在Probe窗口得到輸入輸出波形如圖10A.2所示。10V0

53、V-10V10V口 V(Vi:+)(680.0C)m,6.6505)(1.6800,-6.6505)0V -SEL>>-10V0s1.0s2.0s3.0s4.0s口 V(Vo)Time圖10A.2遲滯比較器的輸入輸出波形<4)作電路的具有遲滯回環(huán)的傳輸特性：在瞬態(tài)分析后，將X軸變量改為 V<Vi:+ ),即可得到如圖 10A.3所示的具有遲滯回環(huán)的傳輸特性，可以看出兩個門限電壓分 別為 V+=2V，V-=-2V。10V0V -6.0V-4.0V-2.0V0V2.0V4.0V6.0V口 V(Vo)V(Vi:+)圖10A.3遲滯比較器的傳輸特性-10V2 測試方波發(fā)生器&l

54、t;1 )用Capture將電路改接為方波發(fā)生器，如圖10A.4所示。<2)為了便于起振，給 Vo設置初值 V°=+6V。從元件符號庫 SPECIAL中調(diào)出IC1 符號，放置到輸出端 Vo處，雙擊之，在其參數(shù)設置框中的VALUE項中鍵入6V，如圖11A.4所示。<3)進行瞬態(tài)分析，時間范圍：050ms,時間步長：1ms。<4)運行 PSpice，在Probe窗口中，執(zhí)行 Trace/Add Trace命令，即可看到 Vc、V。 波形，如圖10A.5所示。啟動標尺，測量出輸出方波的周期和頻率。RF圖10A.4方波發(fā)生器Time圖10A.5方波發(fā)生器的波形圖口 V(Vo)人 V(Vc)四、實驗報告1 保存并打印出各個實驗電路、實驗數(shù)據(jù)和波形圖，分析總結集成運放非線性應 用的特點。2 將實驗結果與理