電子電路的仿真實驗

試驗一 電壓源與電流源的等效變換一、試驗目的學會電源外特性的測試方法。驗證電壓源與電流源的等效變換條件。驗證抱負電壓源與抱負電流源不能等效變換。二、試驗原理〔US與內(nèi)阻R0的輸出電壓隨負載電流的增大而減小。〔IS與內(nèi)阻r0的輸出電流隨負載電壓的增大而減小。一個實際的電源既可以用電壓源模型表示,也可以用電流源模型表示。假設(shè)它們向同樣大小換條件為：IS=US/R0US=IS*r0r0=R0三、試驗器材1234.5.電阻四、試驗步驟1.測試抱負電壓源的外特性按圖3-1連接線路測量負載電壓和電流按表3-1轉(zhuǎn)變負載阻值，點擊運行按扭，將數(shù)據(jù)記入表 3-1。圖3-1 抱負電壓源的外特性測試3-1〔抱負電壓源〕

+ -10.000m ARR()L∞2023V11V001000800RL+1omV-300200Im)LU電壓源的外特性。按圖3-2連接線路，測量負載電壓和電流，按表3-2轉(zhuǎn)變負L載阻值，點擊運行按扭，將數(shù)據(jù)記入表3-23-1+9.980m-AV1+9.980m-AV110VRL+1kohm9.980V3-2〔電壓源〕

R0 2ohmRL()∞202315001000800RL()∞202315001000800500300200LU (V)L+5.000-+5.000-AI15ARL+1kohm5.000kV3-3〔抱負電流源〕RR()L∞202315001000800500300200ILU(V)L3-43-4點擊運行按扭，將數(shù)據(jù)記入表3-4中，并與表3-3進行對比++9.980m-A圖3-4 電流源的外特性測試3-4

I1r05A2ohm

+RL 1kohm 9.980-RRL()∞202315001000800500300200LU L五、思考題分析比照表3-1與表3-3，說明抱負電壓源與抱負電流源的外特性有何不同？它們能否等效？3-13-2，說明抱負電壓源與電壓源的外特性有何不同？3-23-4，說明電壓源與電流源能否等效？等效條件是什么？電壓源與電流源等效變換對內(nèi)部是否正確？怎樣確定它們的方向？3-33-4，說明抱負電流源與電流源的外特性有何不同？試驗二放大器靜態(tài)工作點對動態(tài)范圍的影響一、試驗目的學習創(chuàng)立、編輯EWB電路的方法。練習虛擬模擬儀器的使用。體管放大電路動態(tài)范圍的影響。二、試驗說明動態(tài)范圍才較大。三、預習要求復習放大器的靜態(tài)工作點設(shè)置原則。復習使用、創(chuàng)立、編輯EWB電路的方法。四、試驗電路五、試驗內(nèi)容創(chuàng)立如圖5.2.1所示的仿真試驗電路。試驗電路中晶體管的參數(shù)選用默認值，電位器阻值變化一次的幅度設(shè)置為5﹪。令輸入信號源為0，調(diào)整R 使它等于3kΩ，運行電路，測出靜態(tài)I 、U ；加d CQ CEQ上頻率為1kHz、大小適宜的正弦波信號，用示波器觀看輸出電壓波形，并測量輸出電壓的最大動態(tài)杰范圍。將所測數(shù)據(jù)填入自擬表格。令輸入信號源為0調(diào)整R 使它分別等于1.51530測出相應的靜態(tài)I 、d CQU ；加上頻率為1kHzCEQ數(shù)據(jù)填入自擬表格。六、思考題輸出波形失真的緣由有哪些？怎樣抑制？假設(shè)R 短路，放大器會消滅什么故障？b2七、試驗報告自擬表格，整理試驗數(shù)據(jù)。認真整理和處理試驗數(shù)據(jù)，并列出表格或畫出曲線。分析總結(jié)放大器靜態(tài)工作點對動態(tài)范圍的影響。答復思考題。認真寫出對本次試驗的心得體會及意見。試驗三兩級放大器一、試驗目的1.進一步學習創(chuàng)立、編輯EWB電路的方法。2．了解對兩極放大器組成的一般方法。3．把握對兩極放大器性能指標的調(diào)試方法。二、試驗說明合理設(shè)置放大器的靜態(tài)工作點，如電路圖中的C，C ，C的隔直流作用，各級之間1 2 3Au

A Au1

，同時后級的輸入阻抗也就是前級的負載。三、預習要求復習兩極放大器的靜態(tài)工作點的設(shè)置原則和性能調(diào)試方法。復習創(chuàng)立、編輯和使用EWB電路的方法。四、試驗電路五、試驗內(nèi)容五、試驗內(nèi)容創(chuàng)立如圖5.2.2所示的仿真試驗電路圖，并設(shè)置好電路中個器件的參數(shù)。UCEQUCEQ〔V〕UIRC〔V〕CQ〔mA〕Q1Q2Q2Au

f和幅度ui

，測出放大器UCCUCC〔V〕ui〔mV〕uo〔mV〕Au81012測量放大器的頻率特性。承受三點法，只測三個特別頻率點。即f、f 、f 。輸o L Hf和幅度u由自己選擇，用毫伏表測出中頻時的輸出電壓u，然后分別降低o i o2或增大信號源的頻率，是輸出幅度下降到u/2o填入表中。

，登記此時的信號源頻率，并將測試數(shù)據(jù)uu〔mV〕iuo〔mV〕u/o2〔mV〕fL〔kHz〕fH〔kHz〕六、思考題測量放大器輸入、輸出阻抗應留意什么？影響放大器低頻響應的是哪些元件？七、試驗報告認真完成試驗，整理試驗數(shù)據(jù)，并填入表格中。認真整理試驗數(shù)據(jù)，畫出幅頻特性曲線。完成思考題。寫出心得體會。試驗四負反響放大器一、試驗目的連續(xù)學習創(chuàng)立、編輯EWB電路的方法。了解負反響對放大器性能指標的改善。把握負反響放大器性能指標的調(diào)試方法.加深對負反響放大器工作原理的理解。二、試驗說明負反響能有效地改善放大器的性能,主要表達在輸入電阻、輸出電阻、頻帶寬度、非線電路時，必需考慮電路性能改善的同時會引起電路增益的減小。三、預習要求復習負反響電路的四種根本形式：電壓串聯(lián)負反響；電壓并聯(lián)負反響；電流串聯(lián)負反響；電流并聯(lián)負反響。復習測量放大器的頻率特性的根本方法┈三點法。四、試驗電路五、試驗內(nèi)容創(chuàng)立如上圖所示的仿真試驗電路圖，并設(shè)置好電路中個器件的參數(shù)。測量開環(huán)電壓放大倍數(shù)其中電路的反響系數(shù):FRu ef

/(Ref

R)0.5/(0.56.2)0.07f將開關(guān)K2斷開，輸入正弦電壓峰值為20mV，頻率為1kHz，用示波器測量輸入、輸出電壓的峰值和放大器開環(huán)輸入、輸出電壓波形。測量閉環(huán)電壓放大倍數(shù)K220mV1kHz用示波器測量輸入、輸出電壓的峰值和放大器閉環(huán)輸入、輸出電壓波形。六、思考題在分析放大器的反響時，應留意那些根本要素？調(diào)試中覺察哪些元件對放大器的性能影響最明顯？為什么？負反響對放大器性能的改善程度取決于反響深度，反響深度是不是越大越好？為什么？七、試驗報告認真完成試驗，整理試驗數(shù)據(jù)，并填入自制表格中。畫出幅頻特性曲線。說明放大器引入負反響后有和優(yōu)缺點。完成思考題，寫出心得體會。試驗五場效應管放大器一、試驗目的深入學習EWB電路的創(chuàng)立、編輯的方法。把握場效應管放大器靜態(tài)參數(shù)的測試方法。.了解場效應管放大器的性能特點，分析場效應管放大電路的性能。二、試驗說明場效應管是利用電場來掌握半導體中多數(shù)載流子運動的一種晶體管器件成電路中有著極其重要的應用。圖5.2.4為結(jié)型場效應管共源放大電路。結(jié)型場效應管承受輸出回路的公共端。三、預習要求復習場效應管的工作原理和性能特點。復習使用、創(chuàng)立、編輯EWB電路的方法。四、試驗電路五、試驗內(nèi)容創(chuàng)立圖5.2.41kHz10mV的正弦信號。翻開仿真開關(guān)，用示波器觀看場效應管放大電路的輸入波形和輸出波形。測量輸出波形的幅值，計算電壓放大倍數(shù)。用示波器觀看到的結(jié)型場效應管共源放大電路輸入波形和輸出波形如圖5.2.636mV10mV，3.6。建立如圖5.2.5電流表測量電路的靜態(tài)參數(shù)。利用電流表和電流表測到的柵極電壓U U U=-0.16V，漏極電流U =9.95V，GS G S DSID=0.336mA。六、思考題場效應管放大器與雙極性晶體管放大器比較，有什么優(yōu)點？場效應管放大器有哪幾種根本的組態(tài)？七、試驗報告認真完成試驗，整理并核對試驗數(shù)據(jù)。答復思考題。列出場效應管放大器與雙極性晶體管放大器的不同點。寫出本次試驗的心得體會，提出試驗改進意見。試驗六差分放大電路一、試驗目的通過試驗加深理解差分放大電路的性能特點。把握差分放大器的調(diào)整及性能指標的測量方法。提高獨立完成EWB電路試驗仿真的力量。二、試驗說明差分放大器具有很高的共模抑制比，被廣泛地應用于集成電路中，常作為輸入級。三、預習要求復習差分放大電路的特點。復習使用EWB電路進展仿真的方法。四、試驗電路五、試驗內(nèi)容測量靜態(tài)工作點K1斷開，K2RWQ1、Q2兩管集電極電壓相等。然后測量各管靜態(tài)工作點，將測量結(jié)果填入下表中。K2置于右邊“恒管”位置，以同樣的方法測量各管的靜態(tài)工作點，并將測量結(jié)果填入同一表中。測試值測試值對地電壓恒阻恒管Q1Q2Q1Q2Q3Q4Ue〔V〕Ub〔V〕Uc〔V〕Ad〔1〕K21kH、U50mV的信號，再分別測出單端輸出i電壓U 和U ，并將它們填入下表中，并用示波器觀看二者的相位關(guān)系。od1 od2測試值差模U〔mV〕iU〔測試值差模U〔mV〕iU〔mV〕od1Ad1Uod2〔mV〕Ad2Ad電路形式恒阻恒管AcK2置于“恒阻K1短接，信號源端輸入1kHU=50mV的信號，再分別測出i單端輸出共模電壓U 和U ，填入下表中。oc1 oc2K2“恒管”和“恒阻”兩種電路形式的共模抑制比〔K ，填入下表中。測試值共測試值共模UUKi oc1Ac1Uoc2Ac2AcCMR電路形式〔mV〕〔mV〕〔mV〕恒阻恒管六、思考題為什么不直接測量差分放大器的雙端輸出電壓而必需借助測量U 和U 再計算od1 od2得到？為什么單端輸入的差分放大器的另一端還要接一個與信號源內(nèi)阻數(shù)值一樣大小的電阻？差分放大器有什么特點？總結(jié)一下。七、試驗報告認真完成試驗，整理試驗數(shù)據(jù)，并填入表格中。比較“恒管”與“恒阻”時的K 的大小，由此得出什么結(jié)論？CMR完成思考題。寫出心得體會。試驗七RC低通濾波器電路的仿真在電路工作區(qū)輸入如以下圖電路。其中包含兩個正弦溝通電壓源，一個為1V2kHz,一個5v60Hz，另有一個周期脈沖電壓源〔時鐘源〕，5V,50Hz,50%，兩組電源用開關(guān)來切換。電路的輸入為節(jié)點8，輸出為節(jié)點3。如圖連接波特圖儀、示波器和電壓表。(1)．測試電路的頻率特性曲線觀看電路的幅度頻率特性和相位頻率特性曲線。曲線如下兩圖所示。幅度頻率特性(2)．觀測電路的濾波效果相位頻率特性(2)．觀測電路的濾波效果道的輸入導線設(shè)置成不同的眼色以便于波形的觀看。翻開示波器面板，啟動電路仿真開關(guān)，這時在示波器上可以看到兩個波形〔以下圖〕。輸入波形為60H2kHz疊加波形。輸出波形中，2kHz(3)．觀看電路對周期脈沖序列的瞬態(tài)響應2.共放射極單級放大電路的仿真〔以下圖轉(zhuǎn)變輸入脈沖波的頻率，可以看到輸出波形的外形發(fā)生變化。2.共放射極單級放大電路的仿真〔1〕電路的創(chuàng)立置連接到示波器輸入端的導線為不同顏色，這樣可區(qū)分兩路不同的波形?！?〕電路文件的保存〔2〕電路文件的保存電路的仿真試驗①雙擊有關(guān)儀器的圖標翻開其面板，預備觀看被測試點的波形。②按下電路啟動/Pause〔暫停〕按鈕，再次單擊Pause③調(diào)整示波器的時基和通道掌握，使波形顯示正常。數(shù)據(jù)，可以設(shè)置Analysis/AnalysisOptions/InstrumentsPauseaftereachscreen〔示波器屏幕滿暫?！尺x項。④從波特圖儀的面板上觀測電路的幅頻特性和相頻特性。假設(shè)對波特圖儀面板參數(shù)進展修改，修改后建議重啟動電路，以保證曲線的準確顯示。電路的描述選擇Window/Description命令可翻開電路描述窗口，可以在改窗口中輸入有關(guān)試驗電路的描述內(nèi)容。試驗結(jié)果的輸出①最終測試電路的保存。②輸出電路圖或儀器面板〔包括顯示波形〕到其它文字或圖形編輯軟件，這主要用于試驗Edit/CopyasBitmapEWB③打印輸出。試驗八晶體管放大電路通頻帶擴展一、試驗目的通過觀看和測量電壓串聯(lián)負反響放大電路的頻率特性，了解負反響電路能夠擴展通頻帶的特性。練習EWB的溝通分析和參數(shù)掃描分析功能。二、試驗說明帶寬的乘積不變。三、預習要求復習放大電路中引入負反響的原則和方法。復習使用、創(chuàng)立、編輯EWB電路的方法。四、試驗電路五、試驗內(nèi)容創(chuàng)立如圖5.2.8所示的仿真試驗電路。試驗電路中的晶體管參數(shù)選用默認值。開關(guān)打向“2ACfrequency項對試驗電路進展溝通分析，從幅頻特性上測出通頻帶BW0.7，將所測數(shù)據(jù)填入自擬表格。2的測量。ParameterSweepRf1kΩ50kΩ10kΩ。待分析節(jié)點為輸出節(jié)點，掃描類型選為溝通分析。觀看Rf不同時的幅頻特性，并將所測數(shù)據(jù)填入自擬表格。六、思考題負反響放大電路頻帶的展寬是以犧牲放大器的什么為代價的？它能無限展寬頻帶嗎？轉(zhuǎn)變信號源幅度的大小，影響放大電路的幅頻特性嗎？為什么？七、試驗報告整理試驗數(shù)據(jù)，分析反響支路開路和接通時，BW 不同的緣由。0.7對參數(shù)掃描分析的結(jié)果進展總結(jié)。答復思考題。試驗九試設(shè)計一個路燈掌握規(guī)律電路，要求在四個不同的地方都能獨立的掌握路燈的亮滅接入高電平+5〕1〕L〔〔〕時指示燈滅。翻開規(guī)律轉(zhuǎn)換儀面板，在真值表區(qū)電擊A，B，C，D四個規(guī)律變量建立一個四變量真值表，依據(jù)規(guī)律掌握要求在真值表區(qū)輸出變量列中填入相應規(guī)律值點擊規(guī)律轉(zhuǎn)換儀面板上“真值表→簡化規(guī)律表達式”按鈕，求得簡化的規(guī)律表達式。點擊規(guī)律轉(zhuǎn)換儀面板上“表達示→電路”按鈕，獲得規(guī)律電路如圖8.2-2〔虛線以下局部〕所示。規(guī)律功能測試：在通過規(guī)律轉(zhuǎn)換儀獲得的規(guī)律電路四個輸入端接入四個開關(guān)，用+5〕或“地L接指示燈，如圖8.2-2擇不同的開關(guān)狀態(tài)組合，觀看指示燈的亮滅可對真值表的狀態(tài)逐一驗證。試驗就交通信號燈自動定時掌握系統(tǒng)交通信號燈自動定時掌握系統(tǒng)用中小規(guī)模數(shù)字集成電路實現(xiàn)格外便利，而且便于在EWB內(nèi)進展仿真試驗。設(shè)系統(tǒng)工作的不十字路口由主、支兩條道構(gòu)成，四路口均設(shè)紅、黃、綠三色信號燈和用于計時的兩位由數(shù)碼管顯示的十進制計數(shù)器，其示意圖由圖9.5-1所示，系統(tǒng)設(shè)計與仿真過程如下。系統(tǒng)功能要求主、支干道交替通行，通行時間均可在0~99秒內(nèi)任意設(shè)定。每次綠燈換紅燈前，黃燈先亮較短時間〔也可在0~99秒內(nèi)任意設(shè)定字路口內(nèi)滯留車通過。主支干道通行時間和黃燈的時間均由同一計數(shù)器按減計數(shù)方式計數(shù)〔零狀態(tài)為無效態(tài)〕在減計數(shù)器回零瞬間完成十字路口通行狀態(tài)的轉(zhuǎn)換〔換燈。計數(shù)器的狀態(tài)由顯示器件庫中的帶譯碼七段數(shù)碼管顯示，紅、黃、綠三色信號燈由顯示器件庫中的指示燈模擬。系統(tǒng)工作流程圖設(shè)主干道通行時間為N1，支干道通行時間為N2，主、支干、道黃燈亮的時間均為N3，通常設(shè)置為N1＞N2＞ N3。系統(tǒng)工作流程圖如圖9.5-2 所示。系統(tǒng)硬件構(gòu)造框圖根據(jù)系統(tǒng)工作流程要求，設(shè)計硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖9.5-3所示.系統(tǒng)單元電路設(shè)計狀態(tài)掌握器。由流程圖可見，系統(tǒng)有4種不同的工作狀態(tài)S0~S74163作狀態(tài)掌握器，741639.5-49.5-5，QB、QA作狀態(tài)掌握器的輸出。狀態(tài)編碼S0、S1、S2、S300、01、10、11。狀態(tài)譯碼器。以狀態(tài)掌握器輸出〔QA、QB〕作譯碼器的輸入變量，依據(jù)四個不同通行狀態(tài)對助、支干道信三色號燈的掌握要求，列出燈控函數(shù)真值表，如表9.5-1所示。經(jīng)化簡獲得六個燈控函數(shù)經(jīng)化簡獲得六個燈控函數(shù):依據(jù)燈控函數(shù)規(guī)律表達式，可畫出狀態(tài)譯碼器電路〔9.5-碼器以及模擬三色信號燈相連接，構(gòu)成信號燈轉(zhuǎn)換掌握電路如圖9.5-5所示。需要特別指出的是；上述獲得狀態(tài)譯碼電路的過程完全可以借助EWB自動進展，在EWB主界面下，翻開儀器庫調(diào)出規(guī)律轉(zhuǎn)換儀。在規(guī)律轉(zhuǎn)換儀面板上的真值表內(nèi)填入某燈控函數(shù)值，按下“真值表→簡化規(guī)律函數(shù)”按鈕，即可得到簡化的燈控規(guī)律函數(shù)。為了便于調(diào)試和畫系統(tǒng)總圖簡便，我們將圖9.5-5中虛線荒內(nèi)電路用子電路KZQ表示。用子電路表示的色信號燈轉(zhuǎn)換控制電路如圖9.5-6所示。遞減計時系統(tǒng)。選用兩片74190十進制可逆計數(shù)器〔功能表參見8.5節(jié)圖8.5-1〕構(gòu)成2 位十進制可預置數(shù)的遞減計數(shù)器〔如圖9.5-7 所示〕。兩片計數(shù)器之間承受異步級連方式，利用個位計數(shù)器的借位輸出脈沖RC〕直接作為十位計數(shù)器的計數(shù)脈沖CL，個位計數(shù)器輸入秒脈沖作為計數(shù)脈沖。選用兩只帶譯碼功能的七段顯示數(shù)碼管實現(xiàn)兩位十進制數(shù)顯示。D1、C1、B1、A1、和D0、C0、B0、A0是十842174190功能表可知，該計數(shù)器在零狀態(tài)時RCO’RCO’端通過或門掌握兩片計數(shù)器的置數(shù)掌握端LOA〔低電平有效08421兩片計數(shù)器之間承受異步級連方式，利用個位計數(shù)器的借位輸出脈沖RC〕直接作為十同樣，為了簡化系統(tǒng)，我們將圖9.5-7中虛線框內(nèi)局部電路用子電路JFJSQ替代。將