電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化論文

1、電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化課程論文 題 目 基于 Multisim 的負(fù)反饋電路仿真學(xué)生姓名學(xué) 號(hào)院 系專 業(yè)任課教師二O一一年十一月二十日基于 Multisim 的負(fù)反饋電路仿真鄒應(yīng)杰南京信息工程大學(xué)電子與信息工程學(xué)院,南京 210044摘要 :本設(shè)計(jì)選用了電路仿真軟件 Multisim9對三極管負(fù)反饋放大電路作仿真, 先選取元件然后 設(shè)計(jì)電路、 利用虛擬示波器和信號(hào)源等調(diào)節(jié)三極管的靜態(tài)工作點(diǎn), 觀察三極管在不同工作狀態(tài)下 的輸出波形與其電路的電流電壓狀況。通過仿真加深對三極管負(fù)反饋電路的認(rèn)識(shí)。關(guān)鍵詞 :Multisim ;負(fù)反饋放大器;靜態(tài)工作點(diǎn);放大性能0. 引言隨著現(xiàn)代無線電通信的快速發(fā)展,晶體管

2、放大器成為了通信設(shè)備的重要部件,它的 性能好壞在很大程度上影響著通信的質(zhì)量。因此,晶體管放大電路的研究和設(shè)計(jì)很多, 其中負(fù)反饋放大電路應(yīng)用尤其多。其設(shè)計(jì)方案論證與比較,實(shí)際電路及分析,負(fù)反饋放 大器設(shè)計(jì)步驟和方法等也比較多,猶豫采用負(fù)反饋電路設(shè)計(jì),電路的穩(wěn)定性增加、通頻 帶變寬等優(yōu)點(diǎn)。在實(shí)際的生產(chǎn)中應(yīng)用很多。1. Multisim 9使用簡介 :Multisim 是 Multisim 是美國國家儀器(NI 有限公司推出的以 Windows 為基礎(chǔ)的仿真工具,適用于板級(jí)的模擬 / 數(shù)字電路板的設(shè)計(jì)工作。它包含了電路原理圖的圖形輸入、電路硬件描述語言輸入方式,具有豐富的仿真分析能力。 圖 1.1

3、Multisim9的啟動(dòng)界面圖 1.2 Multisim9主窗口2. 電路基本參數(shù) (圖 2.1 反饋放大器反饋網(wǎng)絡(luò)的作用是使系統(tǒng)的輸出和輸入發(fā)生聯(lián)系,形成稱為反饋環(huán)的環(huán)路。未加 反饋網(wǎng)絡(luò),即不構(gòu)成環(huán)路 (稱為開環(huán) 時(shí),輸入信號(hào) X i 直接送入基本放大器,放大 器的輸出 X 0=AX i , 其中 A 為基本放大器的增益 (亦稱開環(huán)增益 。 加上反饋網(wǎng)絡(luò), 即構(gòu)成反饋環(huán)路 (稱為閉環(huán) 時(shí),送入基本放大器的凈輸入變?yōu)?X i-BX 0, B 是反饋 網(wǎng)絡(luò)的增益。輸出 X 0與輸入 X i 之比 A f 為反饋放大器的增益 (稱為閉環(huán)增益 (圖 2.2 上式是反饋放大器的基本關(guān)系式,它表示閉環(huán)增

4、益與開環(huán)增益間的關(guān)系。其中 A和 B 一般為復(fù)數(shù) , 隨頻率而變 , 因此, A f 一般也是隨頻率而變的復(fù)數(shù)。在中頻,如AB 為負(fù), 式中分母 (1-AB 的值大于 1, 閉環(huán)增益變小 , 相當(dāng)于負(fù)反饋; 如 AB 為正, 且其值小于 1,式中分母 (1-AB 也小于 1,閉環(huán)增益變大,則相當(dāng)于正反饋。當(dāng) AB 為正 , 且 AB 1時(shí),系統(tǒng)就質(zhì)變到自激狀態(tài),該式失效。負(fù)反饋已在實(shí)際放大 器中獲得廣泛應(yīng)用。這是因?yàn)樗茉谌缦聨讉€(gè)方面改變放大器的性能,達(dá)到所希 望的效果。(圖 2.3 反饋放大器對增益的影響:負(fù)反饋能使放大器的閉環(huán)增益趨于恒定,少受開環(huán)增益波動(dòng)的 影響。如果使式中的乘積 AB

5、的絕對值比 1大很多,則閉環(huán)增益 A f1/B 。這樣 , 只要用比較恒定的無源元件組成的反饋網(wǎng)絡(luò),負(fù)反饋放大器的增益就基本上不受 開環(huán)增益 A 的影響。正反饋雖然提高了增益,但卻不能使增益恒定。對放大器輸入和輸出阻抗的影響:放大器輸入阻抗值會(huì)因信號(hào)在輸入端混合的 方式不同而異。 在負(fù)反饋的情況下 , 電壓混合使輸入阻抗增高 , 電流混合使輸入阻 抗降低。而輸出阻抗則因?qū)敵鲂盘?hào)的取樣方式不同而異。在負(fù)反饋的情況下, 電流取樣使輸出阻抗增高,電壓取樣使輸出阻抗降低。對這些混合方式和取樣方 式取不同的組合,可得四種能滿足不同使用要求的反饋方式。(圖 2.4 反饋放大器對放大器非線性失真的影響:在

6、相同的輸出幅度下,負(fù)反饋放大器的非 線性失真比無反饋者為小。 但當(dāng)輸入信號(hào)的運(yùn)用范圍很大, 例如運(yùn)用到電 子 器件的飽和與截止?fàn)顟B(tài)時(shí),雖采用負(fù)反饋,也起不到減小非線性失真的作用。 對通頻帶的影響:負(fù)反饋能使放大器的幅頻特性變得比較平坦,通頻帶得到展 寬。正反饋放大器具有較高的增益和較好的選擇性,但頻帶變窄,且工作穩(wěn)定性 差。除早期的再生式高頻放大器外,一般放大器很少采用正反饋。3. 仿真內(nèi)容1. 負(fù)反饋放大器開環(huán)和閉環(huán)放大倍數(shù)的測試2. 開環(huán)電路按圖接線, Rf 先不接入 圖 3.1 電路原理圖 圖 3.2 失真的波形圖 3.3 不失真的波形 圖 3.4 信號(hào)發(fā)生器輸入信號(hào) 圖 3.5 波特圖

7、示儀觀看幅頻特性 圖 3.6 相頻特性圖 圖 3.7 失真度分析儀測試結(jié)果 圖 3.8 頻譜儀觀看輸出信號(hào) 輸入端介入 Ui=50m V,f=1kHz 的正弦波。調(diào)整接線和滑動(dòng)變阻器參數(shù)使輸出不失 真且無震蕩。 4.總結(jié) 通過這次對功率放大器的設(shè)計(jì)， 讓我了解了電路設(shè)計(jì)的基本步驟以及了解了關(guān)于功 率放大器的原理與設(shè)計(jì)理念， 設(shè)計(jì)一個(gè)電路先進(jìn)行軟件模擬仿真再進(jìn)行實(shí)際的電路制作。 但是最后的成品卻不一定與仿真時(shí)完全一樣，用實(shí)驗(yàn)?zāi)M得出的結(jié)果肯定是比較完美的， 不過實(shí)際搭建電路產(chǎn)生的波形不一定是陡峭的脈沖信號(hào)， 但是在仿真的基礎(chǔ)上了解電路結(jié)構(gòu) 與工作過程，不僅節(jié)省時(shí)間節(jié)省成本，重要的是可以通過軟件調(diào)節(jié)，