北航电子电路设计训练模拟部分实验报告————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：电子电路设计训练模拟部分实验实验报告实验一：共射放大器分析与设计1.目的：（1）进一步了解Multisim的各项功能，熟练掌握其使用方法，为后续课程打好基础。

（2）通过使用Multisim来仿真电路，测试如图1所示的单管共射放大电路的静态工作点、电压放大倍数、输入电阻和输出电阻，并观察静态工作点的变化对输出波形的影响。

（3）加深对放大电路工作原理的理解和参数变化对输出波形的影响。

（4）观察失真现象，了解其产生的原因。

图 1 实验一电路图2.步骤：（1）请对该电路进行直流工作点分析,进而判断管子的工作状态。

（2）请利用软件提供的各种测量仪表测出该电路的输入电阻。

（3）请利用软件提供的各种测量仪表测出该电路的输出电阻。

（4）请利用软件提供的各种测量仪表测出该电路的幅频、相频特性曲线。

（5）请利用交流分析功能给出该电路的幅频、相频特性曲线。

（6）请分别在30Hz、1KHz、100KHz、4MHz和100MHz这5个频点利用示波器测出输入和输出的关系，并仔细观察放大倍数和相位差。

（提示：在上述实验步骤中，建议使用普通的2N2222A三极管，并请注意信号源幅度和频率的选取，否则将得不到正确的结果。

）3.实验结果及分析：（1）根据直流工作点分析的结果，说明该电路的工作状态。

由simulate->analyses->DC operating point,可测得该电路的静态工作点为：图 2 直流工作点由V(5)>V(4)>V(2),可知，晶体管发射结导通，且发射结正偏，集电结反偏，晶体管工作在放大状态。

（2）详细说明测量输入电阻的方法（操作步骤），并给出其值。

图 3 输入电阻测量使用交流模式的电流表接在电路的输入端测量输入电压和输入电流，如图所示，可得输入电阻：7.691 3.352.295i i i U mV R k I Aμ===Ω。

（3）详细说明测量输出电阻的方法（操作步骤），并给出其值。

图 4 输出电阻测量分别测量空载时的输出电压1U 和带载时的输出电压2U ，得到输出电阻：12(1) 2.921o L U R R k U =-=Ω（4）详细说明两种测量幅频、相频特性曲线的方法（操作步骤）。

a.利用软件右侧栏的Bode Plotter 测量幅频、相频特性曲线，将输入端连接仪器IN 端，输出端连接仪器OUT 端，共地后点击运行，得出幅频、相频特性曲线，如下图。

图 5 幅频特性曲线图 6 相频特性曲线b. 利用软件的交流分析功能测得电路的幅频、相频特性曲线。

选择simulate->analyses->AC Analysis ，添加仿真输出点后，选择simulate ，可得幅频、相频特性曲线，与前面用仪表测量得到的频率特性曲线相同。

图 7 交流分析频率特性 （5）根据得到的幅频特性曲线，利用作图器的标尺功能，指出该电路的f L 和f H （3dB ）。

根据图 5可得幅频曲线最高点为17.794Hz ，分别找两侧比最大值衰减3dB 的频率值，如下图所示，可以得到98.58, 2.26L H f Hz f MHz ==。

图8 f L测量图9 f H测量（6）将得到的30Hz、1KHz、100KHz、4MHz和100MHz这5个频点的输入和输出关系和刚才得到的幅频、相频特性曲线对比，你有何看法？图10 30Hz图11 1KHz图12 100KHz图13 4MHz图14 100MHz输入频率不同时，输出的放大倍数和相位差：30Hz 1000Hz 100KHz 4MHz 100MHz 放大倍数 1.320 7.56 10 9.6 6.96相位差（度）37 180 180 180 221.7 从上表中可以看出，测得的放大倍数与相位差与前面所测的幅频、相频特性曲线相符。

（7）请分析并总结仿真结论与体会。

这是我们电子电路设计训练的第一次实验，第一次接触Multisim，感受到了该软件在电路分析中的强大功能，也把模电课上所学的东西用于实践，因此对知识有了更深的理解。

本次实验中，对于实验操作，收获最大的地方是要注意用仪表测量时哪些情况该用直流、哪些情况该用交流，选择错误就无法得到正确的实验结果。

实验二：射级跟随器分析与设计1.目的：通过使用Multisim来仿真电路，测试如图2所示的射随器电路的静态工作点、电压放大倍数、输入电阻和输出电阻，并观察静态工作点的变化对输入输出特性的影响。

图15 实验二电路图2.步骤：（1）请对该电路进行直流工作点分析,进而判断管子的工作状态。

（2）请利用软件提供的各种测量仪表测出该电路的输入电阻。

（3）请利用软件提供的各种测量仪表测出该电路的输出电阻。

（4）请利用软件提供的各种测量仪表测出该电路的幅频、相频特性曲线。

（5）请利用交流分析功能给出该电路的幅频、相频特性曲线。

（6）用瞬态分析法分析其电压跟随器特性，随意改变负载电阻阻值，观察输出特性有何变化。

3.实验结果（1）请对该电路进行直流工作点分析,进而判断管子的工作状态。

用仿真-分析-直流工作点分析，得到的结果如下图所示。

V(5)>V(4)>V(2)，晶体管发射结导通，发射结正偏、集电结反偏，故晶体管工作在放大状态。

图 16 直流工作点（2）请利用软件提供的各种测量仪表测出该电路的输入电阻。

图 17 输入电阻测量 如图，在输入端连接交流电表，得到输入电阻：109.811.018i i i U mV R k I Aμ===Ω （3）请利用软件提供的各种测量仪表测出该电路的输出电阻。

分别用交流电压表测量空载时的输出电压1U 和带载时的输出电压2U ，如下图所示。

可以得到输出电阻12(1)26.1o L U R R U =-=Ω 可以看到，射极跟随器的输入电阻较大，输出电阻较小，因此在电路中常用于阻抗匹配。

图18 输出电阻测量（4）请利用软件提供的各种测量仪表测出该电路的幅频、相频特性曲线。

利用Bode Plotter仪表测出该电路的幅频、相频特性曲线：图19 幅频特性曲线图20 相频特性曲线（5）请利用交流分析功能给出该电路的幅频、相频特性曲线。

图21 交流分析频率特性用交流分析功能得到的频率特性曲线与上面仪表测量的结果相同。

（6）用瞬态分析法分析其电压跟随器特性，随意改变负载电阻阻值，观察输出特性有何变化。

负载电阻为4.7k 时，simulate->Analysis->Transient Analysis得到输入和输出的关系如图22所示。

可以看到，输入和输出基本相同，具有良好的电压跟随特性。

图22 瞬态分析利用Simulate->Analysis->Parameter Sweep功能对负载电阻R4进行参数扫描分析，即改变负载电阻阻值，观察输出电压的变化。

从结果中可以看到，当负载电阻较小，即与射随器的输出电阻接近时，负载电阻的变化对输出电压有较大影响，电压跟随性能下降。

而当负载电阻较大时，负载的变化对输出电压基本没有影响，在图中表现为各条曲线互相重合。

图23 负载电阻参数扫描（小负载）图24 负载电阻参数扫描（大负载）（7）请分析并总结仿真结论与体会。

这次实验中，我们利用瞬态分析和参数扫描功能对射随器进行了分析，对Multisim的功能有了更多认识，巩固了基本操作。

同时，也更加深刻的理解了射随器的性质，了解了其输入电阻大、输出电阻小的特性，对其驱动负载的能力也有了深入体会。

实验三：差动放大器分析与设计1.目的：（1）通过使用Multisim来仿真电路，测试如图3所示的差分放大电路的静态工作点、差模电压放大倍数、输入电阻和输出电阻。

（2）加深对差分放大电路工作原理的理解。

（3）通过仿真，体会差分放大电路对温漂的抑制作用。

图25 实验三电路图2.步骤：（1）请对该电路进行直流工作点分析,进而判断电路的工作状态。

（2）请利用软件提供的电流表测出电流源提供给差放的静态工作电流。

（3）请利用软件提供的各种测量仪表测出该电路的输入、输出电阻。

（4）请利用软件提供的各种测量仪表测出该电路的单端出差模放大倍数。

（5）请利用软件提供的各种测量仪表测出该电路的幅频、相频特性曲线。

（6）请利用交流分析功能给出该电路的幅频、相频特性曲线。

（7）请利用温度扫描功能给出工作温度从0℃变化到100℃时，输出波形的变化。

（8）根据前面得到的静态工作点，请设计一单管共射电路，使其工作点和图3电路的静态工作点一样。

利用温度扫描功能，给出单管共射电路工作温度从0℃变化到100℃时，输出波形的变化，比较单管共射电路与共射差分电路的区别。

3.实验结果及分析：（1）根据直流工作点分析的结果，说明该电路的工作状态。

运用仿真-分析中的直流工作点分析功能，分析各点电压，得到的直流工作点如下图所示：图 26 直流工作点从上图可以看出，晶体管Q 1、Q 2均满足发射结导通、发射结正偏且集电结反偏，因此工作在放大区；而Q 3、Q 4均满足发射结导通、发射结和集电结都正偏，因此工作在饱和区。

（2）请画出测量电流源提供给差放的静态工作电流时，电流表在电路中的接法，并说明电流表的各项参数设置。

图 27 静态工作电流测量如图加入直流电流表，测得静态工作电流为0.708mA 。

（3）详细说明测量输入、输出电阻的方法（操作步骤），并给出其值。

图 28 输入电阻图 29 输出电阻如上图搭建电路，得到电压和电流的测量结果，然后计算输入电阻和输出电阻，其中电压表和电流表都工作在交流测量状态。

测量输出电阻时，要分别测量空载时的输出电压1U 和带载时的输出电压2U 。

输入电阻：0.2037950.70.527i i i U V R I Aμ===Ω 输出电阻：12(1)1009.2o L U R R U =-=Ω （4）详细说明测量差模放大倍数的方法（操作步骤），并给出其值。

图 30 单端出差模放大倍数如图，用两个交流数字电压表分别测量输入和输出电压，得到单端出差模放大倍数0.109 5.450.020o i U V U Vβ===倍。

（5）详细说明两种测量幅频、相频特性曲线的方法（操作步骤），并分别画出幅频、相频特性曲线。

a.用Bode Plotter 仪器测量幅频、相频特性曲线，如图 31连接电路，调整坐标范围至一合适值，可以得到测量结果如图 32、图 33所示。

图 31 仪表测量频率特性曲线图32 幅频特性曲线图33 相频特性曲线b. 用仿真-分析-交流分析功能分析幅频、相频特性曲线，设置频率范围，可以得到如下图所示的曲线：图34 频率特性交流分析可以看到，交流分析得到的幅频、相频特性曲线与仪表测量结果是一致的。