電壓串聯(lián)負(fù)反饋放大電路仿真分析-模電課設(shè)

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1、 成 績(jī) 評(píng) 定 表 學(xué)生姓名 班級(jí)學(xué)號(hào) 專 業(yè) 電子信息科學(xué)與技術(shù) 課程設(shè)計(jì)題目 模擬電子課程設(shè)計(jì) 評(píng) 語(yǔ) 組長(zhǎng)簽字： 成績(jī) 日期 2014 年 月 日 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 學(xué) 院 信息科學(xué)與工程學(xué)院 專 業(yè) 電子信息科學(xué)與技術(shù) 學(xué)生姓名 班級(jí)學(xué)號(hào) 課程設(shè)計(jì)題目 電壓串聯(lián)負(fù)反饋放大電路仿真分析 實(shí)踐教學(xué)要求與任務(wù): 1) 采用multisim 仿真軟件建立電路模型； 2)

2、 對(duì)電路進(jìn)行理論分析、計(jì)算； 3) 在multisim環(huán)境下分析仿真結(jié)果，給出仿真波形圖； 4) 撰寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告。 工作計(jì)劃與進(jìn)度安排: 第1天： 1. 布置課程設(shè)計(jì)題目及任務(wù)。 2. 查找文獻(xiàn)、資料，確立設(shè)計(jì)方案。 第2-3天： 1. 安裝multisim軟件，熟悉multisim軟件仿真環(huán)境。 2. 在multisim環(huán)境下建立電路模型，學(xué)會(huì)建立元件庫(kù)。 第4天： 1. 對(duì)設(shè)計(jì)電路進(jìn)行理論分析、計(jì)算。 2. 在multisim環(huán)境下仿真電路功能，修改相應(yīng)參數(shù)，分析結(jié)果的變化情況。 第5天： 1. 課程設(shè)計(jì)結(jié)果驗(yàn)收。 2. 針對(duì)課程設(shè)計(jì)題目進(jìn)行答辯。 3.

3、完成課程設(shè)計(jì)報(bào)告。 指導(dǎo)教師： 戴敬 王艷梅 2013年12月1日 專業(yè)負(fù)責(zé)人： 2013 年 月 日 學(xué)院教學(xué)副院長(zhǎng)： 2013 年 月 日 目錄 1. 課程設(shè)計(jì)的目的與作用 1 1.1課程設(shè)計(jì)的目的 1 1.1課程設(shè)計(jì)的作用 1 2設(shè)計(jì)任務(wù)及所用Multisim軟件環(huán)境介紹 2 2.1設(shè)計(jì)任務(wù) 2 2.2 Multisim軟件環(huán)境介紹 2 3 電路模型的建立 4 4 理論分析及計(jì)算 6 5 仿真結(jié)果分析 7 5.1無極間反饋 7 5.2加入極間反饋 10 6 設(shè)計(jì)總結(jié)和體會(huì) 13 7 參考文獻(xiàn) 13

4、 1. 課程設(shè)計(jì)的目的與作用 1.1課程設(shè)計(jì)的目的 學(xué)習(xí)電壓串聯(lián)負(fù)反饋電路，掌握電壓串聯(lián)負(fù)反饋電路的工作原理。通過對(duì)它的學(xué)習(xí)，對(duì)負(fù)反饋對(duì)放大電路性能的影響有進(jìn)一步的理解和掌握，學(xué)會(huì)對(duì)其進(jìn)行靜態(tài)分析、動(dòng)態(tài)分析等相關(guān)運(yùn)算，利用Multisim軟件對(duì)電壓串聯(lián)負(fù)反饋電路仿真實(shí)現(xiàn)。 根據(jù)實(shí)例電路圖和已經(jīng)給定的原件參數(shù)，使用Multisim軟件模擬出電壓串聯(lián)負(fù)反饋電路課后練習(xí)題，并對(duì)其進(jìn)行靜態(tài)分析，動(dòng)態(tài)分析，顯示波形圖，計(jì)算數(shù)據(jù)等操作，記錄結(jié)果和數(shù)據(jù)；與此同時(shí)，更好的應(yīng)用于以后的學(xué)習(xí)與工作中，切實(shí)對(duì)自身能力的提高有

5、所幫助。 1.1課程設(shè)計(jì)的作用 模擬電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)是在“模擬電子技術(shù)”課程之后,集中安排的重要實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。學(xué)生運(yùn)用所學(xué)的知識(shí),動(dòng)腦又動(dòng)手,在教師指導(dǎo)下,結(jié)合某一專題獨(dú)立地開展電子電路的設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn),培養(yǎng)學(xué)生分析、解決實(shí)際電路問題的能力。該課程的任務(wù)是使學(xué)生掌握數(shù)字電子技術(shù)方面的基本概念、基本原理和基本分析方法，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力，初步具備電子技術(shù)工程人員的素質(zhì)，并為學(xué)習(xí)后繼課程打好基礎(chǔ)。 課程設(shè)計(jì)師某門課程的總結(jié)性教學(xué)環(huán)節(jié)，會(huì)死培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用本門課程及有關(guān)選修課的基本知識(shí)去解決某一實(shí)際問題的訓(xùn)練，加深課程知識(shí)的理解。在真?zhèn)€教計(jì)劃中，它起著培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)

6、立工作能力的重要作用。設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)成功的電路可以直接在產(chǎn)品中使用。 2設(shè)計(jì)任務(wù)及所用Multisim軟件環(huán)境介紹 2.1設(shè)計(jì)任務(wù) ⑴設(shè)計(jì)一個(gè)電壓串聯(lián)負(fù)反饋電路，使其能夠?qū)崿F(xiàn)一定的放大電路的功能，電路由自己獨(dú)自設(shè)計(jì)完成，在實(shí)驗(yàn)中通過自己動(dòng)手調(diào)試電路，能夠真正掌握實(shí)驗(yàn)原理，即靜態(tài)分析和動(dòng)態(tài)分析，并在實(shí)驗(yàn)后總結(jié)出心得體會(huì)。 ⑵正確理解負(fù)反饋對(duì)放大電路性能的影響，以及如何根據(jù)實(shí)際要求在放大電路中引入適當(dāng)?shù)姆答仭? ⑶正確理解深度負(fù)反饋條件下閉環(huán)電壓放大倍數(shù)的估算方法。 2.2 Multisim軟件環(huán)境介紹 （一）Multisim軟件開啟圖（圖2.1） 圖2.

7、1 Multisim軟件開啟圖 圖2.2 工作界面圖 （二）Multisim軟件有一個(gè)強(qiáng)大的元件庫(kù)和擁有各種虛擬儀器，猶如一個(gè)大型的虛擬實(shí)驗(yàn)室。它采用交互式的界面，比較直觀，操作方便，具有豐富的元器件庫(kù)和品種繁多的虛擬儀器，既可以進(jìn)行電路設(shè)計(jì)也可以對(duì)所設(shè)計(jì)的電路進(jìn)行各種功能模擬仿真實(shí)驗(yàn)，Multisim軟件因具有如此強(qiáng)大的功能在模擬電路設(shè)計(jì)等領(lǐng)域得到了廣泛的運(yùn)用。（圖2.2）在此次單管公射放大電路設(shè)計(jì)中，用到了數(shù)字電壓表，數(shù)字電流表和四蹤示波器等虛擬儀器，還用到了各種元件。 （三）工程師們可以使用Multisim交互式地搭建電路原理圖，并對(duì)電路進(jìn)行仿真。

8、Multisim提煉了SPICE仿真的復(fù)雜內(nèi)容，這樣工程師無需懂得深入的SPICE技術(shù)就可以很快地進(jìn)行捕獲、仿真和分析新的設(shè)計(jì)，這也使其更適合電子學(xué)教育。通過Multisim和虛擬儀器技術(shù)，PCB設(shè)計(jì)工程師和電子學(xué)教育工作者可以完成從理論到原理圖捕獲與仿真再到原型設(shè)計(jì)和測(cè)試這樣一個(gè)完整的綜合設(shè)計(jì)流程。設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)成功的電路可以直接在產(chǎn)品中使用。 (四) Multisim為用戶提供了豐富的元器件，并以開放的形式管理元器件，使得用戶能夠自己添加所需要的元器件。（圖2.3） 圖2.3 Multisim的元器件圖 3 電路模型的建立 負(fù)反饋在電子電路中有著非常廣泛的應(yīng)用，雖然它使

9、放大倍數(shù)降低，但能在很多方面改善放大電路的工作性能。如穩(wěn)定放大倍數(shù)，改變輸入輸出電阻，改善波形失真和展寬通頻帶等。因此，幾乎所有的使用放大電路都帶有負(fù)反饋。 1、電壓串聯(lián)負(fù)反饋實(shí)際電路圖（3.1）如下 圖3.1電壓串聯(lián)負(fù)反饋放大電路仿真分析 2、實(shí)驗(yàn)步驟： （1）將開關(guān)斷開，電路中暫時(shí)不加入級(jí)間反饋。 3.利用Multisim的直流工作點(diǎn)分析功能，測(cè)量無級(jí)間反饋時(shí)兩級(jí)放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)； 2.加入正弦輸入電壓，利用虛擬示波器可觀察到第一級(jí)輸出電壓波形與輸入電壓反相，而第二級(jí)輸出電壓波形與輸入電壓同相。兩個(gè)放大級(jí)的輸出波形均無明顯的非線性失真。利用所測(cè)數(shù)據(jù)算出兩級(jí)放大電壓總的放

10、大倍數(shù)。 3.由所測(cè)數(shù)據(jù)算出無極間反饋時(shí)的輸入電阻 4.將負(fù)載開路，由所測(cè)數(shù)據(jù)算出放大電路無極間反饋時(shí)的輸出電阻。 （2）將圖中開關(guān)閉合，引入電壓串聯(lián)負(fù)反饋。 1.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(cè)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)。 2.由所測(cè)數(shù)據(jù)算出，引入電壓串聯(lián)負(fù)反饋后輸入電阻得值。 3.將負(fù)載開路，由所測(cè)數(shù)據(jù)算出，引入電壓串聯(lián)負(fù)反饋后輸出電阻的值。 4 理論分析及計(jì)算 1、當(dāng)開關(guān)斷開無級(jí)間反饋時(shí)： （1）靜態(tài)工作點(diǎn)如下： （2） 動(dòng)態(tài)分析：

11、 2、開關(guān)閉合，引入負(fù)反饋： ⑴電壓放大倍數(shù) ⑵輸入輸出電阻 5 仿真結(jié)果分析 5.1無極間反饋 （一）將開關(guān)斷開，電路中暫時(shí)不加入級(jí)間反饋。 ①利用Multisim的直流工作點(diǎn)分析功能，測(cè)量無級(jí)間反饋時(shí)兩級(jí)放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)，分析結(jié)果如圖（3.2）。 圖3.2 靜態(tài)工作點(diǎn)分析 , ②加入正弦輸入電壓，利用虛擬示波器可觀察到第一級(jí)輸出電壓波形與輸入電壓反相，而第二級(jí)輸出電壓波形與輸入電壓同相。兩個(gè)放大級(jí)的輸出波形均無明顯的非線性失真。（如圖3.3）當(dāng)Ui=4.999

12、mV時(shí)（圖3.4），利用虛擬表可測(cè)得Uo=643.997mV（圖3.5）可見，無級(jí)間反饋時(shí)，兩級(jí)放大電路總的電壓放大倍數(shù)為 圖3.3 輸入電壓與輸出電壓波形圖 圖3.4 輸入電壓 圖3.5 輸出電壓 圖3.6 輸入電流 ③由虛擬表2,5,2測(cè)得，當(dāng)Ui=5.45mV時(shí)，Ii=3.433μA,則放大電

13、路無級(jí)間反饋時(shí)的輸入電阻 ④將負(fù)電阻RL開路（圖3.7），測(cè)得Uo′=1.402V(圖3.8）,這放大電路無級(jí)間反饋時(shí)的輸出電阻為： 圖3.7 負(fù)載電阻R開路 圖3.8 5.2加入極間反饋 圖3.9 (引入負(fù)反饋) 圖3.10 輸入輸出電壓波形圖 ①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。(圖3.10）由虛擬表測(cè)得，

14、當(dāng)（圖3.11）時(shí)，,（圖3.12）這引入電壓串聯(lián)負(fù)反饋后，電壓放大倍數(shù)為 說明引入負(fù)反饋后電壓放大倍數(shù)減小了。 ②由虛擬表測(cè)得，當(dāng)時(shí)，（圖3.13）,則: 可見引入電壓串聯(lián)負(fù)反饋后輸入電阻提高了。但與無級(jí)間反饋時(shí)的Ri相比，提高很少，這是由于電路圖中總的輸入電阻為:引入電壓串聯(lián)負(fù)反饋只是提高了反饋環(huán)路內(nèi)的輸入電阻Rif′，而Rb11和Rb12不在反饋環(huán)路內(nèi)，不受影響，因此總的輸入電阻Rif提高不多.

15、 圖3.11 輸入電壓Ui 圖3.12 輸出電壓Uo 圖3.13 輸入電流Ii ③將負(fù)載電阻RL開路(圖3.14）測(cè)得Uo′=51.793mV（圖3.15），則 圖3.14 開路 圖3.15 輸出電壓 可見，引入電壓串聯(lián)負(fù)反饋后輸出電阻降低了。 6 設(shè)計(jì)總結(jié)和體會(huì) 在進(jìn)行仿真后，對(duì)負(fù)反饋對(duì)放大電路性能的影響有了進(jìn)一步的理解，并且書上總結(jié)出的規(guī)律和公式有了更深層次的掌握。為符合書上的要求，需要對(duì)一些

16、元器件進(jìn)行調(diào)試，比如，我把兩個(gè)三極管的級(jí)間電容改到書上所要求的數(shù)值，否則會(huì)影響到測(cè)試的結(jié)果，在對(duì)其進(jìn)行頻率響應(yīng)測(cè)試無上限頻率，因此電路的調(diào)試時(shí)非常重要的。并且在進(jìn)行設(shè)計(jì)后，達(dá)到了設(shè)計(jì)任務(wù)的要求和目的。 通過自己動(dòng)手操作Multisim軟件，使我對(duì)此軟件有了透徹的了解，能夠熟練的操作和使用此軟件進(jìn)行仿真，畫電路圖等功能。并且通過這次課程設(shè)計(jì)，加強(qiáng)了我們動(dòng)手、思考和解決問題的能力。在設(shè)計(jì)過程中，經(jīng)常會(huì)遇到這樣那樣的情況，就是心里想老著這樣的接法可以行得通，但實(shí)際接上電路，總是實(shí)現(xiàn)不了，因此耗費(fèi)在這上面的時(shí)間用去很多。平時(shí)看課本時(shí)，有時(shí)問題老是弄不懂，做完課程設(shè)計(jì)，那些問題就迎刃而解了。而且還可以記住很多東西。 7 參考文獻(xiàn) 《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)簡(jiǎn)明教程》 楊素行主編 北京：高等教育出版社