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Multisim电路设计与仿真电子仿真5章模拟习题参考答案

习题参考答案:
5.1 建立共射放大电路如图1所示。

XSC1
图1 共射放大电路
(1)静态工作点测量:执行菜单命令Simulation/Analysis ,在列出的可操作分析类型中选择DC Operating Point ,在弹出的对话框中的Output V ariables 选项卡中选择1、2、4节点作为仿真分析节点。

单击Simulate 按钮,得到在图示参数下的静态工作点的分析结果,如图2所示。

图2 静态工作点
从结果来看,集电极电流I CQ=1.08722mA,放大电路的U ce=V4—V1=6.45518—1.21295=45.24223V,电源电压为12V,可见该电路的静态工作点合适。

(2)交流放大倍数测量:单击Simulate下的Run按钮,双击示波器XSC1,得到如图3所示的输入输出波形。

图3 单管共射放大电路输入输出波形
从图3可以看出,在测试线1处,当输入信号电压幅值为4.998mV时,输出信号幅值为-98.881mV,并且输出电压没有失真,电压放大倍数Au=Uo/Ui=-98.881/4.998≈-19.78 (3)测量输入电阻:删除虚拟双踪示波器,在放大电路的输入回路接电流表XMM1和电压表XMM2。

在放大器的输入端串接一个1k的电阻R7作为信号源的内阻,连接后的电路如图4所示。

图4 输入电阻测量
双击虚拟电流表,将它切换在交流电流档,双击虚拟电压表,将它切换在交流电压档,开启仿真开关,测得的数据如图5所示,电压为2.622mA,电流为913.663nA,那么输入电阻为Ri=Ui/Ii≈2.54kΩ。

图5 输入电阻测量结果
(4)输出电阻测量:将图1电路中的信号发生器XFG1短路,负载R6开路,在输出端接电压源、电压表和电流表,连接后的电路如图6所示。

图6 输出电阻测量
双击虚拟电流表,将它切换在交流电流档,双击虚拟电压表,将它切换在交流电压档,开启仿真开关,测得的数据如图7所示,电压为707.106mV,电流为152.491uA,那么输出电阻为Ro=Uo/Io≈4.64kΩ。

图7 输出电阻测量结果
5.2 创建差分放大电路如图8所示:
图8 差分放大电路
该差分放大电路是单端输入单端输出电路,输入的信号为100Hz、10mV的正弦波信号,示波器“XSC1”的Channel-A、Channel-B分别接输入信号和差分放大器的反相输出端,运行Simulate,得到输入输出信号如图9所示。

图9 输入输出信号
由图9可见,放大倍数为A=1.673V/19.974mV≈84,输入输出信号反相。

5.3 创建集成运放差动电路如图10所示。

运行Simulate,观察XSC1,如图11所示。

图11 输出波形图
理论分析:02122()(1.50.5)211R k V V V R k
=
-=-=V 从图11中可以看出输出波形幅度为1.999V ,与理论计算值相符合。

5.4 创建有源带阻滤波器,如图12所示。

其中,运放接为电压跟随器形式,通带增益为1,特征频率和品质因数为: 01
33.92f RC
π=
=Hz
1
0.52(2)
up Q A =
=-
R3
图1,2 带阻滤波器
选择Simulate中的Analysis,然后选择AC Analysis子命令,在Frequency Parameters选项中将起止频率设置为1Hz和10MHz,在Output V ariable选项中将结点3作为分析结点,单击Simulate按钮,得到频率特性如图13所示。

由频率特性可以看出,阻带的中心频率为32.6805Hz,与理论计算值相近,阻带的带宽大约为2(83.0050-32.6805)≈100.6Hz,通带特性较平坦。

图13 频率特性
5.5 建立乙类互补功率放大器如图14。

图14 乙类互补功率放大器
运行Simulate按钮,得到输出波形如图15所示,从图中可以看到输出信号有明显的交越失真。

当输入信号较小时,达不到三极管的开启电压,三极管不导电,因此在正负半周交替
过零处会出现非线性失真即交越失真。

图15 乙类功放输出信号
进行直流扫描分析,运行Simulate/Analysis/DC Sweep,设置StartV alue和StopValue的值分别为-5V和5V,Increment为0.1V,在Output variables标签中,选定节点1作为测试节点,其他项默认设置,得到如图16所示结果,由此可以确定交越失真的范围为-639.8104mV到781.9905mV。

图16 交越失真范围
然后,重新设置参数扫描范围,把StartV alue和StopValue的值设置为为-20V和20V,其他参数不变,仿真得到如图17所示结果。

可以看出最大电压输出范围为-12.0071V到11.9754V。

图17 最大电压输出范围
5.6 针对乙类功放电路的交越失真问题,可以采用甲乙类互补功率放大器如图18所示,
输出信号如图19所示,可见交越失真已经消除。

图18 甲乙类互补功放
图19甲乙类互补功放输出结果
进行直流扫描分析,运行Simulate/Analysis/DC Sweep,设置StartV alue和StopValue的值分别为-10V和10V,Increment为0.1V,在Output variables标签中,选定节点1作为测试节点,其他项默认设置,得到如图20所示结果,观察到输出信号范围为-4.7344V到4.6655V。

图20甲乙类互补功放输出信号范围。

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