模擬電子電路課程設(shè)計(jì)報(bào)告

1、<p><b>　　目錄</b></p><p>　　1課程設(shè)計(jì)的目的與作用1</p><p>　　1.1課程設(shè)計(jì)的目的1</p><p>　　1.2課程設(shè)計(jì)的作用1</p><p>　　2 設(shè)計(jì)任務(wù)、及所用multisim軟件環(huán)境介紹1</p><p>　　2.1設(shè)計(jì)任務(wù)：1

2、</p><p>　　2.2軟件介紹：2</p><p>　　3 差分放大電路Multisim仿真2</p><p>　　3.1差分放大電路模型的建立2</p><p>　　3.2差分放大電路理論分析及計(jì)算3</p><p>　　3.3差分放大電路仿真結(jié)果分析5</p><p>　　4

3、 硅管穩(wěn)壓電路Multisim仿真6</p><p>　　4.1硅管穩(wěn)壓電路模型的建立6</p><p>　　4.2硅管穩(wěn)壓電路理論分析及計(jì)算6</p><p>　　4.3硅管穩(wěn)壓電路仿真結(jié)果分析7</p><p>　　5 矩形波發(fā)生電路Multisim仿真8</p><p>　　5.1矩形波發(fā)生電路模型的建

4、立8</p><p>　　5.2矩形波發(fā)生電路理論分析及計(jì)算9</p><p>　　5.3矩形波發(fā)生電路仿真結(jié)果分析10</p><p>　　6 求和電路Multisim仿真11</p><p>　　6.1求和電路模型的建立11</p><p>　　6.2求和電路理論分析及計(jì)算11</p>&

5、lt;p>　　6.3求和電路仿真結(jié)果分析12</p><p>　　7 設(shè)計(jì)總結(jié)和體會(huì)12</p><p><b>　　8 參考文獻(xiàn)12</b></p><p>　　1課程設(shè)計(jì)的目的與作用</p><p>　　1.1課程設(shè)計(jì)的目的</p><p>　　課程設(shè)計(jì)的目的是通過一個(gè)課題或項(xiàng)目把

6、所學(xué)的理論知識(shí)融入實(shí)踐，即可以鞏固所學(xué)的理論知識(shí)，同時(shí)還可以在實(shí)踐中認(rèn)識(shí)不足。了解并掌握Multisim軟件，并能熟練的使用其進(jìn)行仿真。</p><p>　　1.2課程設(shè)計(jì)的作用</p><p>　　1、有利于基礎(chǔ)知識(shí)的理解 </p><p>　　2、有利于邏輯思維的鍛煉 </p><p>　　3、有利于與其他學(xué)科的整合 </p>

7、<p>　　4、有利于治學(xué)態(tài)度的培養(yǎng)。 </p><p>　　2 設(shè)計(jì)任務(wù)、及所用multisim軟件環(huán)境介紹</p><p><b>　　2.1設(shè)計(jì)任務(wù)：</b></p><p>　　1、差分放大電路Multisim仿真</p><p>　　2、直流電源Multisim仿真</p><

8、p>　　3、振蕩電路Multisim仿真</p><p>　　4、運(yùn)算電路Multisim仿真</p><p><b>　　2.2軟件介紹：</b></p><p>　　Multisim是加拿大圖像交互技術(shù)公司（Interactive Image Technoligics簡(jiǎn)稱IIT公司)推出的以Windows為基礎(chǔ)的仿真工具，適用于板級(jí)的

9、模擬/數(shù)字電路板的設(shè)計(jì)工作。它包含了電路原理圖的圖形輸入、電路硬件描述語言輸入方式，具有豐富的仿真分析能力。</p><p>　　工程師們可以使用Multisim交互式地搭建電路原理圖，并對(duì)電路行為進(jìn)行仿真。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

10、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。 </p><p>　　目前在各高校教學(xué)中普遍使用Multisim2001，網(wǎng)上最為普遍的是Multisim 9，NI于2007年08月26日發(fā)行NI系列電子電路設(shè)計(jì)軟件，NI Multisim v 10作為其中一個(gè)組成部分包含于其中。</p><p>　　3 差分放大電路Multisim仿真&

11、lt;/p><p>　　3.1差分放大電路模型的建立 </p><p>　　在Multisim中構(gòu)建一個(gè)皆有調(diào)零電位的長(zhǎng)尾式差分放大電路如圖所示，其中兩個(gè)三極管的參數(shù)為β1=β2=50，rbb’1= rbb’2=300Ω，調(diào)零電位器Rw的滑動(dòng)端調(diào)在中點(diǎn)。</p><p>　　3.2差分放大電路理論分析及計(jì)算</p><p>　　長(zhǎng)尾式電路：如上圖

12、所示為典型的差分放大電路，由于Re接負(fù)載電源-VEE，拖一個(gè)尾巴，故稱為長(zhǎng)尾式電路。電路參數(shù)理想對(duì)稱：Rb1=Rb2=Rb，Rc1=Rc2=Rc；T1管與T2管的特性相同，β1=β2=β，rbe1=rbe2=rbe；Re為公共的發(fā)射極電阻。</p><p><b>　　1.靜態(tài)分析 </b></p><p>　　當(dāng)輸入信號(hào)uI1=uI2=0時(shí)，電阻Re中的電流等于T1

13、管和T2管的發(fā)射極電流之和，</p><p>　　由于UCQ1=UCQ2，所以u(píng)O=UCQ1-UCQ2=0。</p><p>　　2.對(duì)共模信號(hào)的抑制作用 </p><p>　　利用電路參數(shù)的對(duì)稱性抑制溫度漂移：當(dāng)電路輸入共模信號(hào)時(shí)，如下圖所示，基極電流和集電極電流變化相等，即ΔiB1=ΔiB2，ΔiC1=ΔiC2因此，集電極電位的變化也相等，即ΔuC1=ΔuC2，

14、從而使輸出電壓uo=uCI-uC2=0，由于電路參數(shù)的理想對(duì)稱性，溫度變化時(shí)管子的電流變化完全相同，故可以將溫度漂移等效成共模信號(hào)，差分放大電路對(duì)共模信號(hào)有很強(qiáng)的抑制作用。</p><p>　　利用發(fā)射極電阻Re對(duì)共模信號(hào)的抑制：利用Re對(duì)共模信號(hào)的負(fù)反饋?zhàn)饔茫琑e阻值愈大，負(fù)反饋?zhàn)饔糜鷱?qiáng)，集電極電位的變化愈小，差分放大電路對(duì)共模信號(hào)的抑制能力愈強(qiáng)。但Re取值不能過大，它受電源電壓VEE的限制。</p>

15、;<p>　　共模放大倍數(shù)Ac：定義為</p><p>　　3.3差分放大電路仿真結(jié)果分析 </p><p>　　(1)利用Multisim的直流工作點(diǎn)分析功能測(cè)量放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)，可知UCQ1=UCQ2=5.892V（對(duì)地）</p><p>　　UBQ1=UBQ2=-40.718mV(對(duì)地)</p><p>　　則ICQ1

16、=ICQ2==mA=0.204mA</p><p>　　(2)當(dāng)Ui=10mV（即Ui1=5mV，Ui2=-5mV）時(shí)，由虛擬儀表測(cè)得U0=127.517mV，Ii=169.617nA，</p><p><b>　　則Ad=-</b></p><p>　　Ri=×103kΩ=58.996kΩ</p><p>　

17、　將負(fù)載電阻RL開路，測(cè)得U0’=510.044mV</p><p>　　則R0=（）RL=（）×20kΩ=59.996kΩ</p><p>　?。?）將圖中的負(fù)載電阻RL右端接地，使差分放大電路改為單端輸出，此時(shí)可測(cè)得當(dāng)Ui=10mV時(shí)，U0=102.014mV，</p><p><b>　　則Ad=-</b></p>

18、<p>　　在單端輸出的情況下將RL開路，可測(cè)得此時(shí)U’0=255.03mV，則</p><p>　　R0=（）×20kΩ=29.999kΩ</p><p>　　4 硅管穩(wěn)壓電路Multisim仿真</p><p>　　4.1硅管穩(wěn)壓電路模型的建立 </p><p>　　在Multisim中構(gòu)建硅穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路如圖所示&

19、lt;/p><p>　　4.2硅管穩(wěn)壓電路理論分析及計(jì)算 </p><p>　　整流過程：四個(gè)二極管兩兩輪流導(dǎo)通，正半周時(shí)電流由D1---RL---D3回到U2的負(fù)端，正半周時(shí)，電流由D2---RL---D4回到U2的正端；無論是正半周還是負(fù)半周流過RL的電流的方向是一致的，所以它的電壓：u1=0.9U2; 電流IL=0.9*(U2/RL)</p><p>　　4.3硅

20、管穩(wěn)壓電路仿真結(jié)果分析</p><p>　　（1）當(dāng)UI=12V，RL=450Ω時(shí)，利用虛擬儀表測(cè)得U0=5.012V。</p><p>　?。?）令RL=450Ω不變，改變UI，觀察UO的變化情況，結(jié)果為，當(dāng)UI=10V時(shí)，U0=4.913V;當(dāng)UI=14V時(shí)，UO=5.0798V。可見，當(dāng)UI增大時(shí)，UO將隨之增大。由以上結(jié)果可得到穩(wěn)壓電路的穩(wěn)壓系數(shù)為</p><p

21、>　　Sr=×=0.09936=9.936%</p><p>　　可知穩(wěn)壓系數(shù)約為10%的數(shù)量級(jí)。</p><p>　?。?）令UI=12V不變，改變RL，觀察UO的變化情況，結(jié)果為，當(dāng)RL=600Ω時(shí)，UO=5.033V；當(dāng)RL=300Ω時(shí)，UO=4.963V。可見，當(dāng)RL減小，即IL增大時(shí)，UO將減小。</p><p>　　令UI=12V不變，將

22、RL開路，測(cè)得UO’=5.087V，這穩(wěn)壓電路的內(nèi)阻為</p><p>　　RO=（）RL=（）×450Ω=6.734Ω</p><p>　　5 矩形波發(fā)生電路Multisim仿真</p><p>　　5.1矩形波發(fā)生電路模型的建立 </p><p>　　在Multisim中構(gòu)建占空比可調(diào)的矩形波發(fā)生電路如圖所示。</p>

23、;<p>　　5.2矩形波發(fā)生電路理論分析及計(jì)算 </p><p>　　一、電路組成及工作原理</p><p>　　因?yàn)榫匦尾妷褐挥袃煞N狀態(tài)，不是高電平，就是低電平，所以電壓比較器是它的重要組成部分；因?yàn)楫a(chǎn)生振蕩，就是要求輸出的兩種狀態(tài)自動(dòng)地相互轉(zhuǎn)換，所以電路中必須引入反饋；因?yàn)檩敵鰻顟B(tài)應(yīng)按一定的時(shí)間間隔交替變化，即產(chǎn)生周期性變化，所以電路中要有延遲環(huán)節(jié)來確定每種狀態(tài)維持的

24、時(shí)間。</p><p>　　電路組成：如圖所示為矩形波發(fā)生電路，它由反相輸入的滯回比較器和RC電路組成。RC回路既作為延遲環(huán)節(jié)，又作為反饋網(wǎng)絡(luò)，通過RC充、放電實(shí)現(xiàn)輸出狀態(tài)的自動(dòng)轉(zhuǎn)換。電壓傳輸特性如圖所示。</p><p>　　工作原理： 設(shè)某一時(shí)刻輸出電壓uO=+UZ，則同相輸入端電位uP=+UT。uO通過R3對(duì)電容C正向充電，如圖中箭頭所示。反相輸入端電位uN隨時(shí)間t增長(zhǎng)而逐漸升高，當(dāng)

25、t趨近于無窮時(shí)，uN趨于+UZ； 一旦uN=+UT，再稍增大，uO就從+UZ躍變?yōu)?UZ，與此同時(shí)uP從+UT躍變?yōu)?UT。隨后，uO又通過R3對(duì)電容C放電，如圖中箭頭所示。 反相輸入端電位uN隨時(shí)間t增長(zhǎng)而逐漸降低，當(dāng)t趨近于無窮時(shí)，uN趨于-UZ；一旦uN=-UT，再稍減小，uO就從-UZ躍變?yōu)?UZ，與此同時(shí)，uP從-UT躍變?yōu)?UT，電容又開始正向充電。 上述過程周而復(fù)始，電路產(chǎn)生了自激振蕩。 </p><p

26、>　　二、波形分析及主要參數(shù)</p><p>　　由于矩形波發(fā)生電路中電容正向充電與反向充電的時(shí)間常數(shù)均為R3C，而且充電的總幅值也相等，因而在一個(gè)周期內(nèi)uO=+UZ的時(shí)間與uO=-UZ的時(shí)間相等，uO為對(duì)稱的方波，所以也稱該電路為方波發(fā)生電路。電容上電壓uC和電路輸出電壓uO波形如圖所示。矩形波的寬度Tk與周期T之比稱為占空比，因此uO是占空比為1/2的矩形波。 利用一階RC電路的三要素法可列出方程，求

27、出振蕩周期 振蕩頻率f=1/T。</p><p>　　調(diào)整電壓比較器的電路參數(shù)R1、R2和UZ可以改變方波發(fā)生電路的振蕩幅值，調(diào)整電阻R1、R2、R3和電容C的數(shù)值可以改變電路的振蕩頻率。 </p><p>　　5.3矩形波發(fā)生電路仿真結(jié)果分析</p><p>　　(1)當(dāng)電位器RW的滑動(dòng)端調(diào)在中間位置時(shí)，由虛擬示波器可見，輸出波形為正負(fù)半周對(duì)稱的矩形波，電容上

28、的電壓UC為充放電波形，從示波器上可測(cè)得，矩形波的幅度Uom=5V，振蕩周期T=7.7ms。</p><p>　　(2)將電位器RW的滑動(dòng)端向上移動(dòng)，由虛擬示波器可見，矩形波的正半周T1增大，而負(fù)半周T2減小。相反，如RW的滑動(dòng)端向下移動(dòng)，則正半周期T1減小，負(fù)半周期T2增大。</p><p>　　(3)將電位器RW的滑動(dòng)端調(diào)至最下端時(shí)，波形如圖所示?？蓽y(cè)得此時(shí)T1=1.6ms，T2=6.

29、1ms，T=T1+T2=7.7ms，占空比D=T1/T=1.6/7.7≈20%。</p><p>　　6 求和電路Multisim仿真</p><p>　　6.1求和電路模型的建立 </p><p>　　在Multisim中構(gòu)建求和電路如圖所示。</p><p>　　6.2求和電路理論分析及計(jì)算 </p><p>　　

30、它的電路圖如圖所示，其中電阻R'為: </p><p>　　它的輸出電壓與輸入電壓的關(guān)系為：</p><p>　　6.3求和電路仿真結(jié)果分析</p><p>　　加上直流輸入電壓，當(dāng)u11=u12=u13=1V時(shí)，由虛擬儀表測(cè)得U0=-3.499V，即Uo=-(100/50*1+100/100*1+200/100*1)=3.5V；</p>&l

31、t;p>　　當(dāng)u11=1.5V，u12=1V，u13=2V時(shí)，測(cè)得uo=-4.999V，即Uo=(100/50*1.5+100/100*1+100/200*2)=5V。</p><p><b>　　7 設(shè)計(jì)總結(jié)和體會(huì)</b></p><p>　　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。

32、在實(shí)驗(yàn)過程中，避免了操作上的失誤，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)儀器的損壞。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。并且對(duì)書本上的知識(shí)有了更直觀的理解。</p><p>　　在這個(gè)過程中，我學(xué)會(huì)了很多東西。可以說比以前任何時(shí)候?qū)W到的東西都要多和實(shí)際。過去，這樣自己動(dòng)手的機(jī)會(huì)很少，大多是潛心于理論上的學(xué)習(xí)，很脫離實(shí)際，實(shí)際動(dòng)手能力為零。但當(dāng)自己真正動(dòng)手做了才知道:理論和實(shí)際還是相差很遠(yuǎn)的，即使理解透的理論也并不一定能