電路數電模電EDA仿真實訓分析解析

1、實驗一 RLC串聯電路頻響仿真一 電路原理固定R、L、C的值，并保持信號源電壓不變，根據所選的L、C值求固有頻率:改變輸入電壓的頻率或者電路參數均可使電路發(fā)生諧振二.Multisim電路設計圖三仿真分析1. 計算出頻率為15.923kHz2. 仿真內容包括幅頻、相頻特性，給出相應圖示曠 Bode Plotter-KBPlHori2ontal岡ModeMagnitudeFControlsI+ a In aLogLn1(GH21|mHzFLogLndT|-200| dBVertical幅頻特性仿真圖相頻特性仿真圖Oa cil 1 os cop eE SC 13實驗分析品質因數與選頻作用Q值越高，曲

2、線越尖銳，電路的選擇性越好，通頻帶也越窄從Multisim 10仿真軟件進行RLC串聯諧振電路實驗的結果來看，RLC串聯 諧振電路在發(fā)生諧振時，電感上的電壓 UL與電容上的電壓Uc大小相等，相位 相反。這時電路處于純電阻狀態(tài)，且阻抗最小，激勵電源的電壓與回路的響應電 壓同相位。諧振頻率fo與回路中的電感L和電容C有關，與電阻R和激勵電源 無關。品質因數Q值反映了曲線的尖銳程度，電阻 R的阻值直接影響Q值四總結與展望本次實驗用Multisim仿真軟件對RLC串聯諧振電路進行分析，設計出了準 確的電路模型，也仿真出了正確的結果。并且得到了 RLC串聯諧振電路有幾個 主要特征1諧振時，電路為阻性，阻

3、抗最小，電流最大?？稍陔娐分写胍浑娏鞅?，在改 變電路參數的同時觀察電流的讀數， 并記錄，測試電路發(fā)生諧振時電流是否為最 大。2諧振時，電源電壓與電流同相。這可以通過示波器觀察電源電壓和電阻負載兩 端電壓的波形中否同相得到。3. 諧振時，電感電壓與電容電壓大小相等，相位相反。這可以通過示波器觀察電 感和電容兩端的波形是否反相得出，還可用電壓表測量其大小。總的來說，本次實驗比較成功，不僅仿真出了正確的結果，也對Multisim仿真軟件的功能及其應用也有了更深的提高實驗二.三相電路仿真實驗一 電路原理1、負載應作星形聯接時，三相負載的額定電壓等于電源的相電壓。這種聯 接方式的特點是三相負載的末端連

4、在一起，而始端分別接到電源的三根相線上。2、負載應作三角形聯接時，三相負載的額定電壓等于電源的線電壓。這種 聯接方式的特點是三相負載的始端和末端依次聯接，然后將三個聯接點分別接至 電源的三根相線上。3、電流、電壓的“線量”與“相量”關系測量電流與電壓的線量與相量關系，是在對稱負載的條件下進行的。畫仿真 圖時要注意。負載對稱星形聯接時，線量與相量的關系為:(2)1 l ip（1）Ul - 3UP負載對稱三角形聯接時，線量與相量的關系為:（1） U l 二 U p4、星形聯接時中性線的作用（2） I l -、31 p三相四線制負載對稱時中性線上無電流， 不對稱時中性線上有電流。中性線 的作用是能將

5、三相電源及負載變成三個獨立回路，保證在負載不對稱時仍能獲得 對稱的相電壓。如果中性線斷開，這時線電壓仍然對稱，但每相負載原先所承受的對稱相電 壓被破壞，各相負載承受的相電壓高低不一，有的可能會造成欠壓，有的可能會 過載。二.繪制簡介1）交流電壓源：Place Source- POWER_SOURCES AC_POWER,選取電壓源并設 置 電 壓 為 220V、 頻 率 為 50Hz 。2）接地：Place Source-POWER_SOURCES-GROUND，選取電路中的接地。3）電阻：Place Basic- RESISTOR,選取 電阻并依據仿真 圖要求 設置阻值。4）電感：Place

6、 Basic INDUCTOR,選取電感值為1H的電感。5）電壓表：Place Indicators VOLTMETER，選取電壓表并設置為交流檔。6）電流表：Place Indicators AMMETER，選取電流表并設置為交流檔三仿真分析1改變三相平衡負載的大小Kay - SpsceE：UH10-AMPU1或 1D2LI C 1s-009l3E1X1IcACKey SpaceU1210 AMPC 1e-009HU1310_Ah|PU70.4S4UDC 1e-009liDC 1e-009liU10n I01S315.52410 MlU10AC 10MHR2MAikQUSU9AC WMliR

7、3 AC 10MH aaaAC 10MHU111Key =： Space 1D AMp :：150G 1eW9GR1WV22： : 1k0311.080UOAC10M220-017J u * * * 4 * * * * U12 * b * * j恰 J 怡- 20Key =： Spade 1D AMp:Qu329uDC 1eW9QAC 10MQR2 ：-AA/-73：: 2kO-U13KeV-Space 10 Ap：:n a iia aU41DM219.914U8DC 1eW9D0.654U+R3 AC 1UMC*4：24： . ： 3kn： .：.：.U10391.DBU220.017AC

8、10MQA 匚 10MQ1411 u103.三相負載聯結線電流與相電流仿真電路9 10_AMP0.B6Q:ikn :U4 0.381AC 1e-009Q 14-：v7112 ：ua：AS+0.660:：R2 ：Wv:1kQ :AC 1eJ)09fl -Ce 叫一融卩AC 1e4)09QT r r *HfrR3 ：； ：Ikfi： ：AC1e4）09aa KannI I0.381四思考題若三相不對稱負載聯結且無中線時，各相電壓的分配關系將會如何？說明中 性線的作用和實際應用中需注意的問題。答：三相四線制的星形連接中如果負載是對稱負載（阻抗相等、阻抗角相等）， 那么中線無電流，可有可無。負載分得的

9、相電壓即為電源相電壓； 在不對稱負載中中線的作用是使各個不對稱負載分得的電壓相等，如果無此中 線，負載中中性點電位就要發(fā)生位移了。中性點電位位移的直接后果就是三相電 壓不平衡了，有的相電壓可能大大超過電器的額定電壓（在極端情況下會接近380V），輕則燒毀電器，重則引起火災等重大事故，所以此時中線不能缺省。五總結與展望通過本次試驗，使我進一步的熟練了三相電路的分析方法，分析三項電路， 終點要弄清各個線電壓與相電壓之間的相位、模大小關系，之后與直流電路相同可利用節(jié)點電壓法或回路電流法。同時，還應將對稱負載在星形與三角形之間靈 活變換，以方便我們進行計算。我進一步掌握了有關三相電路的內容， 特別是應

10、 注意到對電壓表相位的預設不能出錯。實驗三：單管共射放大電路設計及仿真實驗一.電路原理（1）單管共發(fā)射極放大電路的靜態(tài)工作點該電路直流電源Ucc經電阻Ri和R2分壓后接到三極管的基極，發(fā)射極接有電阻r4 和 c2基極電位近似為Ub 六M因此靜態(tài)參數分別為I E二匹二UB -UBE :匕RtR4R4Ic Ie UbR4U CE - U CC _ 1 C R3 - 1 E R ：F U cc - 1 C ( R R4)IB （2）單管共發(fā)射極放大電路的電流放大系數和電壓放大倍數由于電容C2的旁路作用，分壓式偏置放大電路的交流通路與單管共射放大電路的交流通路相同，其電壓放大倍數為 Au = - Rl

11、rbe輸入電阻為ri二be Rl R2輸出電阻為r。= R3功能：共射極放大電路具有較大的電壓放大倍數，輸出電壓與輸入電壓反相，采用分壓式偏置的形式保持靜態(tài)工作點的穩(wěn)定。用途：共射組態(tài)作為一種常用的電壓放大電路，應用十分廣泛。二繪制簡介1）電壓源：Place Source POWER_SOURCES DC_POWER,選取直流電壓源并 設置電壓為12V。2）接地：Place SourcePOWER_SOURCES GROUND，選取電路中的接地。3）電阻：Place Basics RESISTOR選取電阻并根據仿真電路設置電阻值。4）電解電容：Place BasicsCAP_ELECTROLI

12、T,選取電容值為10卩F的電容。5）晶體管：Place TransistorpBJT_NPN，選取 2N2222A 型晶體管。6）電壓表：Place IndicatorspVOLTMETER，選取電壓表并設置為直流檔。7）電流表：Place IndicatorspAMMETER，選取電流表并設置為直流檔。8）函數發(fā)生器：從虛擬儀器工具欄調取 XFG1。9）示波器：從虛擬儀器工具欄調取 XSC1。三.Multisim電路設計圖KfCl四仿真分析（1）單管共發(fā)射極放大電路的靜態(tài)工作點仿真電路1）搭建單管共發(fā)射極放大電路的靜態(tài)工作點仿真電路。2）雙擊圖中各電壓表、電流表圖標，打開其屬性對話框后進行設

13、置。3）按下仿真開關，激活電路，記錄集電極電流IC、發(fā)射極電流IE、基極電流IB、 集電極-發(fā)射極電壓UCE、發(fā)射極電壓UE和基極電壓UB的測量值于表中4）射極電壓UE和基極電壓UB的測量值于表中IC mAIE mAIB mAUCE VUE VUB V理論計算值1.9671.9670.039340.00131.9671.967仿真測量值1.2501.2609.3264.3661.2601.891；51kaC210uFU5DC 1e-OO9llDG 1000(1qi2H222210uFU11E&1DC 1OMUR210kDIusomU4.111oDC 10M(iC3 10uF（2）單管共發(fā)射極放

14、大電路電壓放大倍數仿真電路1）搭建單管共發(fā)射極放大電路電壓放大倍數仿真電路。2）雙擊圖中各函數發(fā)生器、示波器圖標，打開其面板對話框后進行設置。3）按下仿真開關，激活電路，觀察示波器顯示的輸入電壓峰值UIM與輸出電壓峰值UOM，如圖所示，并記錄于表中，計算電壓放大倍數Au。UI mVUO mV電壓放大倍數理論計算值4.834302.12562.5仿真測量值4.971269.64454.24旦XEil 電 Edit電丹 Ted s sal AC Analyst DC operating point 山匚 Analysis 單管共射放大電路AC AnalysisSelected P$e： AC An

15、lysis呂 OsciJloscope-SSCl1廣i|i|ig1ifhbIiri1iiiii|i|ig-zx -：ijZl iX f i-j/l iX ji i/ VIII/丿fr-z- /v?:I(l11414iiM_1V11111T1T2T2-T1TimeChannel AChannel B8L939 ms-659.804Lv-171.138 mV02,339 nts6.415 mV3,932 mV399.610 us7.075 mV175.070 mVExt TriggerrTimebaseScale 500 usivChannel AScale |5mV/5iv Y position

16、 |0X position 0|y/t Add B/a A/B I AC I o dcChannel BScale 1500 mV/OivY position |0| o foc PTriggerEdge rrjjFJadL&eACType Sing, Nor, Mito None輸入輸出相位觀察五思考題:1）根據仿真數據，確定單管共發(fā)射極放大電路的靜態(tài)工作點2）估算單管共發(fā)射極放大電路的電流放大系數B。Au得：=50rbe3）計算單管共發(fā)射極放大電路的電壓放大倍數Au oFAu生得凡=625rbe4）放大器的輸出波形與輸入波形之間的相位關系如何？答：射極跟隨器的基極輸入信號與發(fā)射極輸出信號是

17、同相位的，但是經過阻容耦合后肯定電壓要滯后電流一定的相位角，多級阻容耦合總的滯后會更加明 顯。至于具體滯后多少，那要由元件參數決定，每一級阻容耦合最大滯后量不會 超過90度。六總結與展望通過本次仿真實驗，基本掌握了共射極單管放大器電路的基本應用和設計方法，熟悉共射極單管放大器電路的電路結構、 工作原理及其特點?？傊谶@次試驗的過程中，我學到了不少知識。也許到了許多道理，我會在以后的學習過程 中再接再厲，爭取把自己的實驗能力提高一個檔次實驗四反相比例運算放大器仿真實驗一電路原理輸入電壓V1經電阻R1接到集成運放的反相輸入端，運放的同相輸入 端經電阻R3接地。輸出電壓經反饋電阻 R2引回到反相輸入

18、端。 集成運放 的反相輸入端和同相輸入端，實際上是運放內部輸入級兩個差分對管的基 極。為使差分放大電路的參數保持對稱，應使兩個差分對管基極對地的電阻 盡量一致，以免靜態(tài)基流流過這兩個電阻時，在運放輸入端產生附加的偏差 電壓。因此，通常選擇R2的阻值為R2=R1/ R3經過分析可知，反相比例運 算電路中反饋的組態(tài)是電壓并聯負反饋。由于集成運放的開環(huán)差模增益很 高，因此容易滿足深度負反饋的條件，故可以認為集成運放工作在線性區(qū)。 所以，可以利用理想運放工作在線性區(qū)時“虛短”和“虛斷”的特點來分析 反相比例運算電路的輸出輸入關系。由于“虛斷”，U+=0 又因“虛短”，可得 U-=U+=0由于1-=0

19、,則由圖可見 11=12 即 （UI-U-） /R仁（U U0）/R2 上式中U-=0,由此可求得反相比例運算電路的輸出電壓與輸入電壓的關系為U0=-R2 UI/R1功能：反相放大用途：積分器，微分器，加法器二繪制簡介1）接地：Place SourcePOWER_SOURCES GROUND,選取電路中的接地。2）電阻：Place Basics RESISTOR,選取電阻并根據電路設置電阻值。3）集成運算放大器：Place AnalogANALOG_VIRTUAL,選取 OPAMP_3T_VIRTUAL型集成運算放大器。4）函數發(fā)生器：從虛擬儀器工具欄調取 XFG1。電路設計圖XSC1WV-:

20、R1VA:1kQXFG1OPAMP 3T VIRTUAL三仿真分析1搭建圖所示的反相比例運算放大器仿真電路，函數發(fā)生器按圖所示設置。2單擊仿真開關，激活電路，雙擊示波器圖標打開其面板，面板顯示屏上將出現 放大電路的輸入和輸出電壓波形，如圖所示輸入輸出波形3中記錄輸入電壓峰值UIP及輸出電壓峰值UOP，并計算電壓增益UiUo輸出與輸入波形相位差電壓增益Au仿真測量值3.136-19.9501806.362四思考題1根據仿真測量數據，計算放大器的閉環(huán)電壓增益Au。2輸出電壓波形與輸入正弦電壓波形之間存在什么相位關系？答相位相反五總結與展望在集成運算放大器線性運用電路的教學中，充分應用Multisi

21、m的仿真優(yōu)勢，將 動態(tài)仿真與理論推導相結合，積分器，微分器，加法器同樣可進行仿真實驗五譯碼器功能仿真實驗、電路原理有三個選通端，只有當選通端為100時138才工作，每一個二進制數對應一 個低電平的輸出，比如000對應y1 （非），其他的同理，需要注意的是在正常 工作時，其他的輸出都是高電平，只有一個是低電平。二繪制簡介:1）電源：Place SourcePOWER_SOURCES DC_POWER,選取電源并設置電 壓為5V。2）接地：Place SourcePOWER_SOURCES GROUND,選取電路中的接地。3）邏輯開關：Place Elector_MechanicaSUPPLEME

22、NTARY_CONTACTS,選 取SPDT_SB開關。4）譯碼器：Place TTL 74LS,選取 74LS138N。5）邏輯探頭：Place IndicatorsPROBE,選取邏輯探頭6）數字信號發(fā)生器：從虛擬儀器工具欄調取XWG1。7）邏輯分析儀：從虛擬儀器工具欄調取 XLA1。三 Multisim 電路設計圖X3 X2 X1 VCCQ.5P Qv.5 V5VX4 X6 X& X? X3 X9 K1CX11VCiXLSL1a-1o o o XXX一二三-二J.1s3ViClB. yiU174LS138N74LS138N仿真電路.數字信號發(fā)生器的設置四仿真分析1搭建圖所示的74LS13

23、8N仿真電路，數字信號發(fā)生器按圖所示進行設置 2單擊仿真開關，激活電路。雙擊邏輯分析儀圖標，打開面板，即可顯示41174LS138N的時序波形如圖所示，其中1,2,3顯示的是74LS138N輸入信號, 顯示的是輸出信號。741S138N的輸入輸出波形CBAY0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y700001111111001101111110101101111101111101111100111101111011111101111011111101111111111103觀察邏輯分析儀顯示的輸入表。/輸出的波形，并在表中填寫74LS138N的真值五思考題1將74LS138N功能表與仿真的時序波形進行比較

24、，二者有什么關系？ 答：時序波形是以方波的形式表現，用它可直觀的表現出電路的邏輯狀態(tài)74LS138N功能表與仿真的時序波形是對應的關系，時序波形不一定只是一個周期的波形。2舉例說明譯碼器的應用。答：譯碼器是一個多輸入多輸出的組合邏輯電路。它的作用是把給定的代碼 進行“翻譯”，變成相應的狀態(tài)，使輸出通道中相應的一路有信號輸出。譯 碼器在數字系統(tǒng)中有廣泛的用途，不僅用于代碼的轉換，終端的數字顯示， 還用于數據分配，存儲器尋址和組合控制信號等，不同的功能可選用不同種 類的譯碼器。如，用譯碼器可以實現邏輯函數。六總結與展望在這次實驗中，通過三八譯碼器讓我掌握了時序電路描述的一般規(guī)律和設計 方法，。覺得

25、這個室驗并不是想象的那樣困難，所用到的知識點都很礎，只是平 時對這些知識點理解得還不夠透徹， 不能靈活的運用他們。只有到自己設計實驗 解決問題的時候，才會進一步領悟其中的精華，才會想到把這些零散的東西結合 到一起，使他們發(fā)揮各自的作用，組成一個系統(tǒng)，實現一定的功能。實驗六JK觸發(fā)器仿真實驗一電路原理1. CP=0時，觸發(fā)器處于一個穩(wěn)態(tài)。CP為0時，G3、G4被封鎖，不論J、K為何種狀態(tài)，Q3、Q4均為1，另一方 面,G12、G22也被CP封鎖，因而由與或非門組成的觸發(fā)器處于一個穩(wěn)定狀態(tài)， 使輸出Q、Q狀態(tài)不變。2. CP由0變1時，觸發(fā)器不翻轉，為接收輸入信號作準備。設觸發(fā)器原狀態(tài)為Q=0 ,

26、 Q=1。當CP由0變1時，有兩個信號通道影響觸發(fā)器 的輸出狀態(tài)，一個是G12和G22打開，直接影響觸發(fā)器的輸出，另一個是 G4 和G3打開，再經G13和G23影響觸發(fā)器的狀態(tài)。前一個通道只經一級與門， 而后一個通道則要經一級與非門和一級與門， 顯然CP的跳變經前者影響輸出比 經后者要快得多。在CP由0變1時，G22的輸出首先由0變1，這時無論G23 為何種狀態(tài)（即無論J、K為何狀態(tài)），都使Q仍為0。由于Q同時連接G12 和G13的輸入端，因此它們的輸出均為0，使G11的輸出Q=1，觸發(fā)器的狀態(tài) 不變。CP由0變1后，打開G3和G4，為接收輸入信號J、K作好準備。3. CP由1變0時觸發(fā)器翻轉

27、設輸入信號J=1、K=0 ,則Q3=0、Q4=1 , G13和G23的輸出均為0。當CP下 降沿到來時,G22的輸出由1變0,則有Q=1，使G13輸出為1, Q=0，觸發(fā)器翻 轉。雖然CP變0后，G3、G4、G12和G22封鎖，Q3=Q4=1，但由于與非門 的延遲時間比與門長（在制造工藝上予以保證），因此Q3和Q4這一新狀態(tài)的穩(wěn) 定是在觸發(fā)器翻轉之后。由此可知，該觸發(fā)器在CP下降沿觸發(fā)翻轉，CP 一旦到 0電平，則將觸發(fā)器封鎖，處于（1）所分析的情況?？傊撚|發(fā)器在CP下降沿前接受信息，在下降沿觸發(fā)翻轉，在下降沿后觸發(fā) 器被封鎖。功能：置0、置1、保持和翻轉用途：在實際應用中，它不僅有很強的通用性，而且能靈活地轉換其他類型的觸發(fā)器。由JK觸發(fā)器可以構成D觸發(fā)器和T觸發(fā)器。二繪制簡介：1 電源：Place SourcePOWER_SOURCES DC_POWER,選取電源并設置電 壓為5V。2 接地：Place SourcePOWER_SOURCES GROUND