電壓串聯(lián)負(fù)反饋放大電路仿真分析-模電課設(shè)

1、 成 績 評 定 表學(xué)生姓名班級學(xué)號專 業(yè)電子信息科學(xué)與技術(shù)課程設(shè)計(jì)題目模擬電子課程設(shè)計(jì)評語組長簽字：成績?nèi)掌?2014 年 月 日 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書學(xué) 院信息科學(xué)與工程學(xué)院專 業(yè)電子信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)生姓名班級學(xué)號 課程設(shè)計(jì)題目電壓串聯(lián)負(fù)反饋放大電路仿真分析實(shí)踐教學(xué)要求與任務(wù):1) 采用multisim 仿真軟件建立電路模型；2) 對電路進(jìn)行理論分析、計(jì)算；3) 在multisim環(huán)境下分析仿真結(jié)果，給出仿真波形圖；4) 撰寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告。工作計(jì)劃與進(jìn)度安排:第1天：1.布置課程設(shè)計(jì)題目及任務(wù)。2.查找文獻(xiàn)、資料，確立設(shè)計(jì)方案。第2-3天：1. 安裝multisim軟件，熟悉multisim軟件

2、仿真環(huán)境。2. 在multisim環(huán)境下建立電路模型，學(xué)會建立元件庫。第4天：1. 對設(shè)計(jì)電路進(jìn)行理論分析、計(jì)算。2. 在multisim環(huán)境下仿真電路功能，修改相應(yīng)參數(shù)，分析結(jié)果的變化情況。第5天：1. 課程設(shè)計(jì)結(jié)果驗(yàn)收。2. 針對課程設(shè)計(jì)題目進(jìn)行答辯。3. 完成課程設(shè)計(jì)報(bào)告。指導(dǎo)教師：戴敬 王艷梅 2013年12月1日專業(yè)負(fù)責(zé)人：2013 年 月 日學(xué)院教學(xué)副院長：2013 年 月 日目錄1. 課程設(shè)計(jì)的目的與作用11.1課程設(shè)計(jì)的目的11.1課程設(shè)計(jì)的作用12設(shè)計(jì)任務(wù)及所用Multisim軟件環(huán)境介紹22.1設(shè)計(jì)任務(wù)22.2 Multisim軟件環(huán)境介紹23 電路模型的建立44 理論分析

3、及計(jì)算65 仿真結(jié)果分析75.1無極間反饋75.2加入極間反饋106 設(shè)計(jì)總結(jié)和體會137 參考文獻(xiàn)13 1. 課程設(shè)計(jì)的目的與作用1.1課程設(shè)計(jì)的目的 學(xué)習(xí)電壓串聯(lián)負(fù)反饋電路，掌握電壓串聯(lián)負(fù)反饋電路的工作原理。通過對它的學(xué)習(xí)，對負(fù)反饋對放大電路性能的影響有進(jìn)一步的理解和掌握，學(xué)會對其進(jìn)行靜態(tài)分析、動(dòng)態(tài)分析等相關(guān)運(yùn)算，利用Multisim軟件對電壓串聯(lián)負(fù)反饋電路仿真實(shí)現(xiàn)。 根據(jù)實(shí)例電路圖和已經(jīng)給定的原件參數(shù)，使用Multisim軟件模擬出電壓串聯(lián)負(fù)反饋電路課后練習(xí)題，并對其進(jìn)行靜態(tài)分析，動(dòng)態(tài)分析，顯示波形圖，計(jì)算數(shù)據(jù)等操作，記錄結(jié)果和數(shù)據(jù)；與此同時(shí)，更好的應(yīng)用于以后的學(xué)習(xí)與工作中，切實(shí)對自身能

4、力的提高有所幫助。1.1課程設(shè)計(jì)的作用 模擬電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)是在“模擬電子技術(shù)”課程之后,集中安排的重要實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。學(xué)生運(yùn)用所學(xué)的知識,動(dòng)腦又動(dòng)手,在教師指導(dǎo)下,結(jié)合某一專題獨(dú)立地開展電子電路的設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn),培養(yǎng)學(xué)生分析、解決實(shí)際電路問題的能力。該課程的任務(wù)是使學(xué)生掌握數(shù)字電子技術(shù)方面的基本概念、基本原理和基本分析方法，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力，初步具備電子技術(shù)工程人員的素質(zhì)，并為學(xué)習(xí)后繼課程打好基礎(chǔ)。 課程設(shè)計(jì)師某門課程的總結(jié)性教學(xué)環(huán)節(jié)，會死培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用本門課程及有關(guān)選修課的基本知識去解決某一實(shí)際問題的訓(xùn)練，加深課程知識的理解。在真?zhèn)€教計(jì)劃中，它起著培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立工作能力的重

5、要作用。設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)成功的電路可以直接在產(chǎn)品中使用。2設(shè)計(jì)任務(wù)及所用Multisim軟件環(huán)境介紹2.1設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)一個(gè)電壓串聯(lián)負(fù)反饋電路，使其能夠?qū)崿F(xiàn)一定的放大電路的功能，電路由自己獨(dú)自設(shè)計(jì)完成，在實(shí)驗(yàn)中通過自己動(dòng)手調(diào)試電路，能夠真正掌握實(shí)驗(yàn)原理，即靜態(tài)分析和動(dòng)態(tài)分析，并在實(shí)驗(yàn)后總結(jié)出心得體會。正確理解負(fù)反饋對放大電路性能的影響，以及如何根據(jù)實(shí)際要求在放大電路中引入適當(dāng)?shù)姆答?。正確理解深度負(fù)反饋條件下閉環(huán)電壓放大倍數(shù)的估算方法。2.2 Multisim軟件環(huán)境介紹（一）Multisim軟件開啟圖（圖2.1）圖2.1 Multisim軟件開啟圖圖2.2 工作界面圖 （二）Multisim軟件有一個(gè)

6、強(qiáng)大的元件庫和擁有各種虛擬儀器，猶如一個(gè)大型的虛擬實(shí)驗(yàn)室。它采用交互式的界面，比較直觀，操作方便，具有豐富的元器件庫和品種繁多的虛擬儀器，既可以進(jìn)行電路設(shè)計(jì)也可以對所設(shè)計(jì)的電路進(jìn)行各種功能模擬仿真實(shí)驗(yàn)，Multisim軟件因具有如此強(qiáng)大的功能在模擬電路設(shè)計(jì)等領(lǐng)域得到了廣泛的運(yùn)用。（圖2.2）在此次單管公射放大電路設(shè)計(jì)中，用到了數(shù)字電壓表，數(shù)字電流表和四蹤示波器等虛擬儀器，還用到了各種元件。 （三）工程師們可以使用Multisim交互式地搭建電路原理圖，并對電路進(jìn)行仿真。Multisim提煉了SPICE仿真的復(fù)雜內(nèi)容，這樣工程師無需懂得深入的SPICE技術(shù)就可以很快地進(jìn)行捕獲、仿真和分析新的設(shè)計(jì)

7、，這也使其更適合電子學(xué)教育。通過Multisim和虛擬儀器技術(shù)，PCB設(shè)計(jì)工程師和電子學(xué)教育工作者可以完成從理論到原理圖捕獲與仿真再到原型設(shè)計(jì)和測試這樣一個(gè)完整的綜合設(shè)計(jì)流程。設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)成功的電路可以直接在產(chǎn)品中使用。(四) Multisim為用戶提供了豐富的元器件，并以開放的形式管理元器件，使得用戶能夠自己添加所需要的元器件。（圖2.3）圖2.3 Multisim的元器件圖3 電路模型的建立 負(fù)反饋在電子電路中有著非常廣泛的應(yīng)用，雖然它使放大倍數(shù)降低，但能在很多方面改善放大電路的工作性能。如穩(wěn)定放大倍數(shù)，改變輸入輸出電阻，改善波形失真和展寬通頻帶等。因此，幾乎所有的使用放大電路都帶有負(fù)反饋。

8、1、電壓串聯(lián)負(fù)反饋實(shí)際電路圖（3.1）如下圖3.1電壓串聯(lián)負(fù)反饋放大電路仿真分析2、實(shí)驗(yàn)步驟：（1）將開關(guān)斷開，電路中暫時(shí)不加入級間反饋。3.利用Multisim的直流工作點(diǎn)分析功能，測量無級間反饋時(shí)兩級放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)；2.加入正弦輸入電壓，利用虛擬示波器可觀察到第一級輸出電壓波形與輸入電壓反相，而第二級輸出電壓波形與輸入電壓同相。兩個(gè)放大級的輸出波形均無明顯的非線性失真。利用所測數(shù)據(jù)算出兩級放大電壓總的放大倍數(shù)。3.由所測數(shù)據(jù)算出無極間反饋時(shí)的輸入電阻4.將負(fù)載開路，由所測數(shù)據(jù)算出放大電路無極間反饋時(shí)的輸出電阻。（2）將圖中開關(guān)閉合，引入電壓串聯(lián)負(fù)反饋。 1.加上正弦輸入電壓，由虛擬示

9、波器看到，同樣的輸入電壓之下，輸出電壓的幅度明顯下降，但波形更好。由所測數(shù)據(jù)算出引入電壓串聯(lián)負(fù)反饋后，電壓的放大倍數(shù)。2.由所測數(shù)據(jù)算出，引入電壓串聯(lián)負(fù)反饋后輸入電阻得值。3.將負(fù)載開路，由所測數(shù)據(jù)算出，引入電壓串聯(lián)負(fù)反饋后輸出電阻的值。4 理論分析及計(jì)算 1、當(dāng)開關(guān)斷開無級間反饋時(shí)：（1）靜態(tài)工作點(diǎn)如下：（2） 動(dòng)態(tài)分析： 2、開關(guān)閉合，引入負(fù)反饋：電壓放大倍數(shù)輸入輸出電阻 5 仿真結(jié)果分析5.1無極間反饋（一）將開關(guān)斷開，電路中暫時(shí)不加入級間反饋。 利用Multisim的直流工作點(diǎn)分析功能，測量無級間反饋時(shí)兩級放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)，分析結(jié)果如圖（3.2）。圖3.2 靜態(tài)工作點(diǎn)分析 , 加入

10、正弦輸入電壓，利用虛擬示波器可觀察到第一級輸出電壓波形與輸入電壓反相，而第二級輸出電壓波形與輸入電壓同相。兩個(gè)放大級的輸出波形均無明顯的非線性失真。（如圖3.3）當(dāng)Ui=4.999mV時(shí)（圖3.4），利用虛擬表可測得Uo=643.997mV（圖3.5）可見，無級間反饋時(shí)，兩級放大電路總的電壓放大倍數(shù)為圖3.3 輸入電壓與輸出電壓波形圖 圖3.4 輸入電壓 圖3.5 輸出電壓 圖3.6 輸入電流由虛擬表2,5,2測得，當(dāng)Ui=5.45mV時(shí)，Ii=3.433A,則放大電路無級間反饋時(shí)的輸入電阻將負(fù)電阻RL開路（圖3.7），測得Uo=1.402V(圖3.8）,這放大電路無級間反饋時(shí)的輸出電阻為：

11、圖3.7 負(fù)載電阻R開路 圖3.8 5.2加入極間反饋圖3.9 (引入負(fù)反饋)圖3.10 輸入輸出電壓波形圖加上正弦輸入電壓，由虛擬示波器看到，同樣的輸入電壓之下，輸出電壓的幅度明顯下降，但波形更好。(圖3.10）由虛擬表測得，當(dāng)（圖3.11）時(shí)，,（圖3.12）這引入電壓串聯(lián)負(fù)反饋后，電壓放大倍數(shù)為說明引入負(fù)反饋后電壓放大倍數(shù)減小了。由虛擬表測得，當(dāng)時(shí)，（圖3.13）,則:可見引入電壓串聯(lián)負(fù)反饋后輸入電阻提高了。但與無級間反饋時(shí)的Ri相比，提高很少，這是由于電路圖中總的輸入電阻為:引入電壓串聯(lián)負(fù)反饋只是提高了反饋環(huán)路內(nèi)的輸入電阻Rif，而Rb11和Rb12不在反饋環(huán)路內(nèi)，不受影響，因此總的輸

12、入電阻Rif提高不多. 圖3.11 輸入電壓Ui 圖3.12 輸出電壓Uo 圖3.13 輸入電流Ii將負(fù)載電阻RL開路(圖3.14）測得Uo=51.793mV（圖3.15），則圖3.14 開路 圖3.15 輸出電壓可見，引入電壓串聯(lián)負(fù)反饋后輸出電阻降低了。6 設(shè)計(jì)總結(jié)和體會 在進(jìn)行仿真后，對負(fù)反饋對放大電路性能的影響有了進(jìn)一步的理解，并且書上總結(jié)出的規(guī)律和公式有了更深層次的掌握。為符合書上的要求，需要對一些元器件進(jìn)行調(diào)試，比如，我把兩個(gè)三極管的級間電容改到書上所要求的數(shù)值，否則會影響到測試的結(jié)果，在對其進(jìn)行頻率響應(yīng)測試無上限頻率，因此電路的調(diào)試時(shí)非常重要的。并且在進(jìn)行設(shè)計(jì)后，達(dá)到了設(shè)計(jì)任務(wù)的要求和目的。通過自己動(dòng)手操作Multisim軟件，使我對此軟件有了透徹的了解，能夠熟練的操作和使用此軟件進(jìn)行仿真