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1、南京理工高校EDA设计（I）试验一单级放大电路的设计及仿真一、试收目的1 .设计一个分压偏置的单管电压放大电路，要求信号源频率5kHz（峰值IOmV）,负载电阻5IkQ,电压增益大于50。2 .调整电路睁态工作点（调整电位计），视察电路出现饱和失真和截止失真的输出信号波形，并测试对应的静态工作点值。3 .调整电路静态工作点（调整电位计），使电路输山信号不失真,并11幅度尽可能大。在此状态下测试：电路静态工作点值：三极管的输入、输出特性曲线和、/be、te值：电路的输入电阻、输出电阻和电压增益；电路的频率响应曲线和孔、相值。二、试嵯要求1 .给出单级放大电路原理图。2 .给出电路饱和失真、截止失
2、真和不失真且信号幅度尽可能大时的输出信号波形图，并给出三种状态下电路静态工作点值。3 .给出测试三极管输入、输出特性曲线和夕、曲。、me值的试脸图，并给出测试结果。4,给出正常放大时测量输入电阻、输出电阻和电压增益的试验图，给出测试结果并和理论计算值进行比较。5 .给出电路的幅频和相频特性曲线，并给出电路的/1.、川值。6 .分析忒验结果。三、试轴步骤试验原理图：饱和失真时波形:此时静态工作点为:QQ1W1.18037mMlb12.79521uV(I).097V(Z)3.93752V(3).57000所以，I(BQ)=12.7952IuA1(CQ)=I180.37UAU(BEQ)=0.6324
3、8VI(CEQ)=0.1603IV截止失真时波形：此时静态工作点为:命wl726.90573UQ3.44976UVO)6.MS58V(2)2.41010V(3)3.02872所以，I(BQ)=3.44976uI(CQ)=726.9057uAU(BEQ)=O.61862VU(CEQ)=3.95548V不失此时波形：此时静态工作点为:6qqlicrr5i$36qqlib$1$2805.2740033.613203.277363.839056.OO3OO2.65591所以，I(BQ)=3.83905uI(CQ)=805.274uU(BEQ)=O.62145VU(CEQ)=3.34709V测试三极管输
4、入特性曲找试龄图：Voltage(V)1.l35793mmmmm3dcsweeplDCansferCharaw.is-ic20Om40Om60Om809VVbeVOlIage3DCtransferFcharacteristic0qqlibXl618.3575myi3.44652623.1884my24.1665dx4.8309wy720.0446nl/dx207.OOOO1/dy1.3888Mminx0.0000max990.0000mminy-11.9102pmaxy8.3210w由以上数据可得r(be)=dxdy=6.7KQ测试三极笆输出特性曲绫的试验图：三极曾输出特性曲线:3-dc2DC
5、mImfCrCiwiiKtairtic测B的数据：B=IcIb三805.274/3.83905=209,759E=(220-209.759)/220=4.6%测r(ce)的数据：3dcAvecp2DCUaiiifcrClIaraCtcriaC0qq2icXl3.3390yi805.2120x23.3840V2805.5589d45.0450mdy346.8468nl/dx22.20001/dy2.883IMmin0.0000max5.0000miny-3.7609maxy818.0220由公式得，r(ce)=45.045/346.8468*106=129.87Ka不失真时测输入电阻：万用表显示
6、值:所以，Ri（测）=6.27kRi（理）=I10/100/6.7=5.94K相对误差E=O*100%/6.27=5.26%不失其时测输出电阻，万用表显示值:所以，Ro（测）=4.81kRo（理）=R3=4.99kQ相对误差E=（4.99-4.81）/4.99=3.6%最大不失真时测电乐增益:万用友显示位:Iultieter-lulti三eter-X7.071mV529,099mVSet_6st.所以，Av（测）=-84.5相对误差E=1.9%AV(理)=-0(R1/R1.)/r(be)=-82.90A|pFad8IP7-三幅版和相频特性曲线:h11*bti2B-Be1r,QCIC*w*MKO
7、KMMMH10tOMeM9，WKIMAmwUaAC拉杆数据:ACAnalysis$6xl100.5107yi34.6487214.3575My234.6285dx14.3574Mdy-20.2407ml/dx69.6504n1/dy-49.4054min1.0000max10.OOOOGminy-5.1747maxy37.6400所以，f(1.)=100.5107Ilzf(Ii)=14.3575MHz试验结果分析本次试验的关键在于各元件参数的选取,所以在试验参数选取之前依据试验要求进行理论计算，算出所需数值的也许范围，这样就能较快的得到较为精确的试验结果,顺当试脸完成试验。试验采纳带射极偏厘电
8、的共射极放大电路，在两个射极电阻之间为滑动变阻器，这样设计的目的是便于调整电路使之出现饱和失真和截止失真。对电路的频响特性分析可知，放大电路的糊合电容式引起低频响应的主要缘由，卜限截止频率主要由低频时间常数中较小的一个熊定，三极管的结电容和分布电容是引起高频响应的主要缘由，Jt限被止频率主要由高频时间常数中较大的个确定。试验二差动放大电路的设计及仿真一、试喊目的1 .熟识MUItiSim软件的运用，包括电路图编辑、虚拟仪器仪表的运用和驾驭常用电路分析方法。2 .能够运用Multisini软件对模拟电路进行设计和性能分析，驾驭EDA设计的基本方法和步界“3 .娴熟驾驭有关差动放大电路有关学问，并
9、应用相关学问来分析电路，深刻体会运用差动放大电路的作用，做到理论实际相结合，加深对学问的理解。二、试峻要求1 .设计一个带射极恒流源（由三极管构成）的差劲放大电路，要求空载时Avd大于20。2 .测试电路每个三极管的静态工作点值和B、Rbe、RCe值。3 .给电路输入直流小信号，在信号双端输入状态卜.分别测试电路的A、小AvdkAvc、Avci的值三、试验步Ii1 .试验所用的电路电路图如下图I所示：3图12 .三极管的静态工作点值和B、Rbe.Rce.计算静态工作点由上图可知-：极管QI和二:极管Q2所用的：.极管型号一样且相互对称，经过分析可知这两个三极管的静态工作点的值应当全部一样。运用
10、软件分析电路的静态工作点值结果如下图二所示DCla5150.00000$12-8.52622S13-12.00000$9-611.73319$11-755.81709SlO-61173319m$7-7.89646$46.26322$612.00000$56.263220qqiib2.65839eqqlic573.776008qq2b2.6S8398qq2ic573.77600qq3ic1.15267m8qq3bS.2S409经过计算可知pl=p2=215.8.p3=219.Vcel=Vce2=6.87V.Vce3=7.77VVbel=Vbe2=0.6l2V,Vbe3=O.63V.运行后电路结果
11、如卜.图3所示：:0hn1*ACIHOhu图3计算后发觉心=655/20-32.75符合空我时A20要求“.计算各个三极管的Rbe值：计算三极管Ql的Rbe的值所用的电路如下图4所示:运用软件分析可得出该三极管的输入特性曲线从而求出Rbe详细求法在试验中已经叙述过这里只给出计算所必需的试脸截图和计算结果电路19qqiibXlyi2y2611.Illlm2616613.5266m2.89330dd?ld1/dy11)inxmaxroinyxnaxy2.4155ro276.4106n414.00003.6178K0.0000990.OOOOro-12.3777p8.1399mOVbC经过计算可知R
12、beI=ibMr=8.73Kd,由对称性可知RbC2=Rbc=8.73KQ。计算三极管Q3的Rbe时所用的电路如卜图7所示:2H2222A-图7运用软件分析可得出该三极管的输入特性曲线从而求出Rbe详细求法在试验一中已经叙述过这里只给出计算所必需的试验截图和计算结果电路1DCtrasfe,characteristicwlVoltage(V)图8Xl628.O193myi4.971S02632.8502my2S.993SOd4.8309m打l.O22Old207.00001/dy978.4333kxnin0.0000xoaX990.0000mroiny-12.6027pmaxV8.0553m图9
13、OVbC经过计算可知Rbc；=记v=4.73K,计算各个三极管的RCe值：计算三极管Ql的RCC的值所用的电路如下图10所示:I1Z.66u2H2222A*图10运用软件分析可得出该三极管的输入特性曲线从而求出RCe详细求法在试验一中已经叙述过这里只给出计算所必需的试验截图和计算结果。电路16000-i5000-DCtransferCharaCteriStiC4)00-3000-2000-40000100-2345w2Voltge(V)图119qqlic16.8603yiS74.050926.8953y2574.2369dx34.9127mdy186.0374n1/dx28.64291/dy5
14、.3753Kmin0.0000waxx7.0000miny-2.61320IDaXyS74.7930-12经过计算可知RceiiB=88K,由对称性可知Rce2=Rce=188KC.ZN2222A*计算：极管Q3的RCo时所用的电路如下图13所示：+11S-ZSuA图13运用软件分析可得出该三极管的输入特性曲线从而求出RCe详细求法在试验一中已经叙述过这里只给出计算所必需的试脸截图和计算结果。电路1w2Voltage(V)图MeqqlicXl7.7098yi1.ISlltn27.7513y21.1516md41.4508m打43S.9585nld24.12501/dy2.2938Kxnin0.
15、0000xoaX8.0000roiny-5.12920maxV1.1542m图15经过计算可知RCc尸串=95KC3.计算双端输入直流小信号空载时Avd、Avdi、AVc、AVCl计算电路空载时的AVD所用的电路图如卜图16和图17所示，在计算时先测出双端傩入直流差模小信号时电路双端输出的电质值然后诚去在双端同时接地时电路双端输出的电压值图17VoAVD=而=655/20=32.75,理论分析可知AvD=-S带入相应数据后可得理论值Avd1=-=-34.4.误差E=4.7%计算电路空载时的AVDI所用的电路图如下图18和图19所示，在“噌时先测出双端输入直流差模小信号时电路单端输出的电压值然后
16、减去在双端同时接地时电路单端输出的电压值图19AVDI=(5.8716201)/0.02=-16.5.,理论分析可知AVOIH=-2p,带入相应的数据可得Avdi*=T72,误差为夕=4%。计算电路空载时的AVC所用的电路图如下图20和图21所示,在计算时先测出双端输入直潦共模小信号时电路双端输出的电压值然后减去在双端同时接地时电路双端输出的电压值，由于输入全为直流信号而且用电压表测量小数据时的误差较大，改用静态工作点分析来测量输出的电压值，分析的结果分别对应于图。图20VoAVe=ViC=(50-47n)10m=3c-7.理论分析可知Avc”=O。计停电路空载时的AVcI所用的电路图如下图2
17、4和图25所示，在计算时先测出双端输入直流共模小信号时电路单端输出的电压值然后减去在双茹同时接地时电路单端输出的电压值，由于输入全为直流信号而H.用电压表测员小数据时的误差较大，改用冷态工作点分析来测量输出的电压值，分析的结果分别时应于图26和图27.图26图276.263216.26322Avc=vC(6.26322-6.26321)/1O=Ic-3.理论分析可知Acs=,式中m为电流源的沟通阻抗，其大小r=Rce3(l+)=95x(I+219*3/(4,73+62/13+3)=3441KQ.AVcI“=-10/(2*3441)=-1.4e-3,相对误差E=(1.4-I)X100%=28.6
18、%o试宴小结差动放大电路提高电路抑制零漂的实力，在一般的放大电路会由于某些外界因索的变更比如温度的变更，会使输出的电压发生微小的变更，若是在多级放大电路中,这种微小的变更会被逐级放大，以至于在输出端会出现很大的噪声信号,使输出端的信噪比严峻下降.若采纳差放电路无论是温度的变更还是其他因素变更都会引起两个三极管集电极电流及对应集电极电压相同的变更，其效果相当于在两个输入端加入了共模信号，由于电路的对称性和恒流源偏置，可以很好的抑制零漂,所以差放电路适合做多级干脆耦合放大电路的输出端，同时也可以提高电路的输入电阻。试验三负反馈放大电路一、试验目的1.熟识MUltiSim软件的运用，包括电路图编辑、
19、虚拟仪器仪表的运用和驾驭常用电路分析方法。2.能够运用Mullisim软件对模拟电路进行设计和性能分析，驾驭EDA设计的基本方法和步骤。工娴熟驾驭有关负反馈放大电路有关学问，并应用相关学问来分析电路，深刻体会运用负反馈在放大电路中的作用，做到理论实际相结合，加深对学问的理解。二、试验要求设计一个阻容耦合的二级电业放大电路，要求信号源频率IOkHZ(峰值ImY)，负载电阻0,电压增益大于loo。给电路引入电压串联负反饿：测试负反饿接入前后电路放大倍数、输入、输出电阻和频率特性。变更输入信号的幅度，视察负反馈对电路非线性失真的影响。三、试验步Ii1 .负反馈接入前电路的放大倍数、输入电阻、输出电阻
20、：求电路的放大倍数所用的电路和图1一样示波器输出的波形如下图2所示:经过计算可知放大倍数Av=VOVi=243,381O.7O7=344；符合未接入负反馈是电压增益大于100的要求。求输入电阻所用的电路如下图3所示:图3经过计算可知Ri=Wli=().707/0.156=4.53KC求输出电阻所用的电路如下图4所示：经过计算可知Ro=VwVi=706.56/0.199=355KC2 .负反馈接入后电路的放大倍数、输入电阻、输出电阻：求电路的放大倍数所用的电路和图1一样示波器输出的波形如卜.图5所示:图5Vo计算可知AF=Vi=60=60，求输入电阻所用的电路的原路图如下图6所示:图6经过计算可
21、知Rif=VIi=0.7070.11=6.4K经过计算可知Rof=Volo=0.715/4.589=0.156K求F所用的电路图如下图8所示：经过计算可知F=VfVo=UlU2=0.58冽2=0.0134.而比可发觉F=7l%60=Avf时,这时AvpaF,这时电路的放大倍数基本取决于反馈网络而及基本的放大倍数，从而使电路的放大倍数稳定。同时变更输入电阻和输出电阻，对F输入电阻，串联反馈增大输入电阻，对于输出电阻，电压反馈减小输出电阻。引入负反馈后电路的上限频率FHF=FH（I+AmF）,式中FHF为负反馈引入电路的上限频率，Am为反馈引入之前的中频电压增益，由此可看出电路的上限频率变大，增加
22、的程度及负反馈的深度有关，同理可知F1.F,电路的卜.限频率变低，电路的带宽增大，展宽了领带。试验四阶梯波发生器电路的设计一、试验目的1 .熟识MUIliSim软件的运用，包括电路图编辑、虚拟仪器仪表的运用方法驾驭常用电路分析方法。2 .能够运用Multisiin软件对模拟电路进行设计和性能分析，驾驭EDA设计的基本方法和步骤。3 .娴熟村驭有关阶梯波电路设计的方法，并应用相关学问来分析电路,驾驭组成阶梯波电路的各个部分的电路的在阶梯波电路中的作用，深刻体会阶梯波的调整方法，做到理论和实践相结合，加深对学问的理解。二、试收要求D设计一个能产生周期性阶梯波的电路，要求阶梯波周期在20ms左右，输
23、出电压范用IoV.阶梯个数5个。（留意：电路中均采纳模拟、真实器件，不行以选用计数器、555定时器、D/A转换器等数字器件，也不行选用虚拟器件。）（2）对电路进行分段测试和调整，直至输出合适的阶梯波。（3）变更电路元器件参数，视察输出波形的变更，确定影响阶梯波电压范围和周期的元器件.三、试躺步躁1,试验所用的总电路图如下图1所示:图2图3由上面两幅图可以看出阶梯波的周期为T=23899mS,阶梯个数为5个，输出电压为10.024V符合试验要求.本试验所用的电路由方波发生电路、微分电路、限幅电路、枳分累加器、比较器、电子开关电路、振荡限制电路和电源等八部分电路组成，各个部分的关系可由下框图所示：
24、2.电路工作原理方波发生器电路方波发生器电路如下图4所示:图4R2试验所用方波发生电路产生的方波的周期为T=2RfiQn(l+2而),带入相应的数据可知T=2l8.7K(100nF1n(l+2)=3.76mS。其输出的方波波形如下图5和图6所示:示波asxsc图5图6调整电阻&】，电容C的大小，和&的值就可以变更方波的周期，从而影响到最终阶梯波的周期.微分电路微分电路所用的电路图如下图7所示：其输出的波形如下图8所示:示法4-XSCl图8在输出电压为负时，由于二极管在反向时导通电流很小，所以导致微分电路的输出负值反值部分很小，基本上没有微分效果.限幅电路限电路所用的电路图如下图9所示：XSCl
25、图9限懈电路的输出波形如下图10所示:图10由于二极管的单向导通性所以微分电路输出的负值被削去，从何出现图10所示的尖脉冲波.分累加涔积分累加电路所用的电路图如下图11所示图积分累加电路的输出波形如下图12所示图12由图中可以看出电路输出的阶梯的差值为V=2096V,满意电路输出五个阶梯波时电路的辘山电汽为IOV左右的要求。比较电路、电子开关电路和震荡限制电路比较电路、电子开关电路和微荡限制电路所用的电路图如图13所示:图13经过比较电路和电子开关电路以后比较电路输出的结果和微分电路输出的结果如图14所示，其中蓝色为微分电路输出的结果，红的部分为比较电路输出的结果。图14由图14可以看出当比较
26、电路的输出值而电平常电子开关开关开启，积分电路的电容通过电子开关放电，积分电路从新起先积分，从而使阶梯波电路发生跳变，起先新的周期.当比较器的输出端输出高电平常，震荡限制电路工作，方波停振，使积分电路清零，当比较器输出低电平常电路正常工作。3.变更电路元器件参数，视察输出波形的变更，确定影响阶梯波电质范困和周期的元器件。R2由方波的周期T=2Rf】Qn(I+2而何知变更电路中的R“h、C的值还有电阻R2.R3的比值可以变更每个方波的周期从而变更阶梯波的周期，变更方波发生电路中的两个积压管DI和D3的稳压值可以变更输出方波的幅值，从而变更微分电路和积分电路的输入信号的值，在输出电压肯定的状况下可
27、以改边输出方波的个数从而影响电路的周期，对于微分电路的中的二极管D6和电容C2变更这两个元件的参数可以影响输出的微分信号的形态从而影响积分值，对于积分电路中的电阻R4,R5和电容Cl,变更这些元器件的参数可以影响输出的枳分信号的积分值来影响阶梯波的中每个阶梯电压来影晌总的阶梯个数来影响推个阶梯波的周期。还可以同调整输出电路的电压值在每个阶梯的阶梯值大小肯定时来影响整个阶梯波的周期。比较电路的比较电压可由理论分析得出VP=Vo+(-15),当Vo分别取+I5V和-I5V时对应的VP分别为Vt-,Vj所以变更RwJS.Rix的值即可变更Vt.,从而变更阶梯波的输出电压范用。试验总结通过本次为期周的
28、试验，我熟识了MUltiSim软件的运用，能够运用软件中的各种工具来得到自己须耍数据.最主要的是驾驭/一些电路设计的主要方法和思路.基本达到了试验的目的。第一次做设计时，由于不熟识软件，井且前期设计不充分，导致手忙脚乱，始终忙到半夜才牵强做好，后面的试验越来越熟，做的也越来越有信念。总的来说，这次设计的电路还是胜利的，虽然在设计和试验时遇到许多问题，但在老师的辛勤的指导下和同学的帮助下，都顺当解决，很有成就感，让自己觉得平常所学的学问有了肯定的好用价值，达到了理论及实际相结合的目的，不仅学到了不少学问，而且熬炼了自己动手设计的实力，使自己对以后的路为了更加清晰的相识，同时,对将来有了更多的信念。
