实验一单级放大电路一、实验目的1、熟悉multisim软件的使用方法2、掌握放大器静态工作点的仿真方法及其对放大器性能的影响3、学习放大器静态工作点、放大电压倍数、输入电阻、输出电阻的仿真方法,了解共射极电路的特性二、虚拟实验仪器及器材双踪示波器、信号发生器、交流毫伏表、数字万用表三、实验步骤4、静态数据仿真电路图如下:当滑动变阻器阻值为最大值的10%时,万用表示数为2.204V。
仿真得到三处节点电压如下:则记录数据,填入下表: 仿真数据(对地数据)单位:V计算数据 单位:V 基极V (3) 集电极V (6) 发射级V (7) Vbe Vce Rp 2.833876.126732.204360.629513.9223710K Ω5、 动态仿真一(1)单击仪器表工具栏中的第四个(即示波器Oscilloscope ),放置如图所示,并且连接电路。
(注意:示波器分为两个通道,每个通道有+和-,连接时只需要连接+即可,示波器默认R151kΩR25.1kΩR320kΩR41.8kΩR5100kΩKey=A 10 %V110mVrms 1000 Hz 0°V212 VC110µFC210µFC347µF2Q12N2222A 3R7100Ω81XSC1ABExt Trig++__+_746R61.5kΩ5的地已经接好。
观察波形图时会出现不知道哪个波形是哪个通道的,解决方法是更改连接的导线颜色,即:右键单击导线,弹出,单击wire color,可以更改颜色,同时示波器中波形颜色也随之改变)(2)右键V1,出现properties,单击,出现对话框,把voltage的数据改为10mV,Frequency的数据改为1KHz,确定。
(3)单击工具栏中运行按钮,便可以进行数据仿真。
(4)双击XSC1A B Ext Trig++_ _+_图标,得到如下波形:电路图如下:示波器波形如下:由图形可知:输入与输出相位相反。
6、 动态仿真二(1)删除负载电阻R6,重新连接示波器如图所示(2)重新启动仿真,波形如下:R151kΩR25.1kΩR320kΩR41.8kΩR5100kΩKey=A 10 %V110mVrms 1000 Hz 0°V212 VC110µFC210µFC347µF 2Q12N2222A 3R7100Ω81XSC1ABExt Trig++__+_74056记录数据如下表:(注:此表RL 为无穷) 仿真数据(注意 填写单位) 计算 Vi 有效值 Vo 有效值Av 9.9914mV89.80256mV8.988R15.1kΩR251kΩR320kΩR41.8kΩC110uFC210uFR6100kΩKey=A 10%V110mVrms 1kHz 0°V212 VQ12N2222AC347uF1354R7100Ω6XMM18XSC1A BExt Trig++__+_2R55.1kΩ7仿真数据(注意填写单位) 计算 RL Vi Vo Av 5.1K Ω 9.994mV 193.536mV 19.3536 330Ω9.994mV24.314mV2.433(4)其他不变,增大和减小滑动变阻器的值,观察Vo 的变化,并记录波形:综上可得到下列表格:动态仿真三1、测输入电阻Ri,电路图如下在输入端串联一个5.1千欧的电阻,如图所示,并且连接一个万用表,如图连接。
启动仿真,记录数据,并填表。
万用表的示数如下:则填表如下:2、测量输出电阻Ro如图所示:*万用表要打在交流档才能测试数据,其数据为VL。
电路图及万用表示数如下:R15.1kΩR251kΩR320kΩR41.8kΩC110uFC210uFR6100kΩKey=A 50%V110mVrms 1kHz 0°V212 VQ12N2222A C347uF354R7100Ω6R55.1kΩR85.1kΩ1892XMM17如图所示:*万用表要打在交流档才能测试数据,其数据为V0 则可得下表:仿真数据计算VL VO RO 117.633mV 233.339mV5.016K Ω思考题:1、 画出电路如下:R175ΩR2100ΩV115 V V215 VQ12N3904Q22N3906340U1DC 10M W0.403V+-U2DC 10M W0.294V+-0XFG12XSC1A BExt Trig++__+_162、 第一个单击,第二个单击。
3、双击该原件,进行参数修改。
4、波形如下:实验心得:通过本次实验学会了Multisim 基本操作,学到如何翻转元件、连线以及一些测试工具如示波器、万用表等。
借助于这个软件,以后很多现象可以不用通过实际实验进行验证,直接在计算机上就可以完成,较为方便。
实验二 射极跟随器画出电路图如下:V13000mVrms 1kHz 0°V212 VR182kΩR21.8kΩR31.8kΩQ12N2222A C110uFC210uF123560射极输出波形如下:选取一个区域放大如下:设备扫描参数如下:则max y 和min y 差距最小时rr1=138667Ω,则将R1阻值更改为138K Ω。
改后图如下:V13000mVrms 1kHz 0°V212 VR1138kΩR21.8kΩR31.8kΩC110uFC210uF160Q12N2222A253直流仿真得如下图:则可填写下表:Vb Vc Ve Ie=Ve/Re 9.00664V12.00000V8.33900V4.63278mA万用表档位在交流档上,数据填入下表:Vi Vo Av=Vo/Vi3V 2.924V 0.9747根据分压公式可以计算输入电阻,得到下表:Vs Vi Ri=Vi*Rs/(Vs-Vi)3V 2.802V 72.1727KΩ(开关断开时,测Vo)(开关闭合时,测VL)记录到下表:Vo VL Ro=(Vo-VL)*RL/VL2.988V 2.924V 39.4Ω思考题:1、电路图如下:V1120 Vrms 60 Hz 0°T1TS_PQ4_10D11B4B421243C110uFR11kΩ234XSC1A BExt Trig++__+_15输入与输出的波形如下:2、分析射极跟随器的性能和特点:射极跟随器件可以将输入电压近似保留的输出,即电压增益Av为1,输出电阻很小大概几十欧,输入电阻很大大概几十千欧。
实验心得:本次实验模拟了射极跟随器,更好地理解了射极跟随器的性能和特点,了解了如何估算集电极静态工作点的电阻,并得到了电压增益,输入、输出电阻等值同时对Multisim 软件的操作更加熟练了。
实验三 负反馈放大电路画出电路图如下:V15mVrms 1kHz 0°V212 VR151kΩR224kΩR33kΩR41.8kΩR5100ΩR620kΩR747kΩR81kΩR93kΩR105.1kΩR111.5kΩR123kΩR13100ΩC110uF2J1Key = A C210uF7C310uFC410uF11C510uFC612J2Key = A135Q12N2222A Q22N2222A 8103461490151静态直流仿真结果如下图:则记录到下表:三极管Q1三极管Q2Vb Vc Ve Vb Vc Ve 3.71629V7.16460V3.07682V3.41389V4.50264V2.76222V开环RL=∞电路图和万用表示数如下:开环RL=1.5k电路图和万用表示数如下:闭环RL=无穷电路图和万用表示数如下:闭环RL=1.5k电路图和万用表示数如下:则记录下表:RL图中R11 Vi Vo Av 开环RL=无穷(S2开) 3.294mV 1.443V 438.1 RL=1.5K(S2闭) 3.293mV 548.442mV 166.5 闭环RL=无穷(S2开) 3.745mV 102.548mV 27.4 RL=1.5K(S2闭) 3.694mV 91.534mV 24.8下一步检查负反馈对失真的改善,将记录到的波形填入下表:在开环情况下适当加大Vi的大小,使其输出失闭合开关S1,并记录波形真,记录波形波形下一步测试放大频率特性,得到输出端的幅频特性如下:开环时:闭环时:则填入下表:开环闭环图形图形fL fH fL fH 212.5248Hz357.0302kHz222.1684Hz1.3244MHz思考题:分析如下的幅频特性和输出波形。
开关接电阻时,输出波形与幅频特性如下:V112 Vrms 1kHz 0°R151ΩR251ΩR936kΩR1068kΩRc110kΩRb110kΩR85.1kΩR710kΩ02Q12N2714Q22N271414Rc210kΩ6V212 V 5R610kΩKey=A50%78Rb210kΩ39J1Key = Space1011Q32N27141314V312XSC1ABExt T rig++__+_15开关接三极管时,波形和幅频特性如下:V112 Vrms1kHz0°R151ΩR251ΩR936kΩR1068kΩRc110kΩRb110kΩR85.1kΩR710kΩ2Q12N2714Q22N271414Rc210kΩ6V212 V50R610kΩKey=A50%78Rb210kΩ39J1Key = Space1011Q32N27141314V3120XSC1A BExt T rig++__+_15实验心得:学会了用Multisim 进行幅频特性分析,并且更好地理解了负反馈的作用,即牺牲增益来换取更大的频带,使输出尽量不失真。
实验四 差动放大电路调节放大器零点。
电路图以及万用表示数如下:J1Key = AR110kΩR610kΩ1Q12N2222A 2R210kΩQ22N2222A R8100ΩKey=A 50%67J3Key = Space 8R35.1kΩR910kΩQ32N2222A91011R710kΩ13J2Key = A14R436kΩ012R568kΩ415XMM135万用表示数较接近于0当开关S3在左端时,静态电压仿真如下:当开关S3在第二时,静态电压仿真如下:将所测数据填入下表:测量值Q1 Q2 R9C B E C B E US3在左端 6.36V -26.11mV -637.66mV 6.36V -26.11mV -637.66mV 11.33V S3在第二 4.71V -34.16mV -652.87mV 4.71V -34.16mV -652.87mV 0下一步,测量差模电压放大倍数。
更改后电路如下:(1) 典型差动放大电路单端输入:V112 VV212 VR110kΩR610kΩQ12N2222A 2R210kΩQ22N2222A R8100ΩKey=A 50%67J3Key = Space 8R35.1kΩR910kΩQ32N2222A91011R710kΩ13J2Key = A14R436kΩ012R568kΩ415V3100mVrms 1kHz 0° 10XMM13XMM250万用表示数如下:(2)、恒流源差动放大电路单端输入:万用表示数如下:(3)、典型差动放大电路共模输入:万用表示数如下:V112 V V212 VR110kΩR610kΩQ12N2222A 2R210kΩQ22N2222A R8100ΩKey=A 50%67J3Key = Space 8R35.1kΩR910kΩQ32N2222A91011R710kΩ13J2Key = A14R436kΩ012R568kΩ415V3100mVrms 1kHz 0° 1XMM13XMM25V112 VV212 VR110kΩR610kΩQ12N2222A 2R210kΩQ22N2222A R8100ΩKey=A 50%67J3Key = Space 8R35.1kΩR910kΩQ32N2222A91011R710kΩ13J2Key = AR436kΩ012R568kΩ415V31 Vrms 1kHz 0° 0XMM13XMM2514(4)、恒流源差动放大电路共模输入:V112 VV212 VR110kΩR610kΩQ12N2222A2R210kΩQ22N2222AR8100ΩKey=A50%67J3Key = Space8R35.1kΩR910kΩQ32N2222A91011R710kΩ13J2Key = AR436kΩ12R568kΩ415V31 Vrms1kHz0°XMM13XMM2514万用表示数如下:综上,可得到以下表格:典型差动放大电路恒流源差动放大电路单端输入共模输入单端输入共模输入Ui 100mV 1V 100mV 1VUc1 3.196V 493.483mV 3.487V 1.673mVUc2 3.147V 493.486mV 3.487V 1.673mV Ad1=Uc1/Ui 31.96 无34.87 无Ad=Uo/Ui 63.43 无69.74 无Ac1=Uc1/Ui 无0.493486 无0.001673 Ac=Uo/Ui 无0 无0 CMRR=|Ad1/Ac1| 64.76 20842.80思考题:1、 由上表可知,当差动放大电路接入恒流源时,CMRR 将有明显的提高。