南昌大學(xué)低頻仿真實驗報告

1、低頻電子線路，基于Multisim仿真實驗報告低頻電子仿真實驗報告學(xué)生姓名： 黃鵬飛 學(xué) 號： 6100212197 專業(yè)班級： 中興通信121班 南昌大學(xué)實驗報告學(xué)生姓名： 黃鵬飛 學(xué) 號： 6100212197 專業(yè)班級： 中興121班 實驗類型：驗證 綜合 n設(shè)計 創(chuàng)新 實驗日期： 2013-12-20 實驗成績： 目錄一、 軟件仿真實驗實驗一 Multisim軟件使用實驗二   儀器放大器設(shè)計與仿真實驗三   邏輯電平信號檢測電路設(shè)計與仿真實驗四   三極管Beta值分選電路設(shè)計與仿真實驗五

2、60;  寬帶放大電路設(shè)計與仿真 二、硬件實驗實驗一   電子儀器的使用實驗二   晶體管共發(fā)射極放大器實驗三  負(fù)反饋放大器實驗四   差分放大器實驗五   集成運算放大器的基本應(yīng)用模擬運算電路實驗六   集成運算放大器的基本應(yīng)用電壓比較器實驗一 Multisim軟件使用一、實驗?zāi)康?.掌握虛擬儀器庫中關(guān)于測試數(shù)字電路儀器的使用方法，以及一些快捷方式的使用方法，如數(shù)字信號發(fā)生器和3228RT集成運放及示波器的使用。2.進(jìn)一步

3、了解Multisim仿真軟件基本操作和分析方法。二、實驗內(nèi)容用數(shù)字信號發(fā)生器和集成運放3228RT實現(xiàn)信號的反相比例運算功能。三、實驗原理電路原理圖如圖所示：四、實驗步驟1.在Multisim軟件中選擇數(shù)字信號發(fā)生器，集成運放3228RT和四段輸入泰克示波器；2.數(shù)字信號發(fā)生器接集成運放3228RT反相端，3228RT的同相端接地，四段輸入泰克示波器1號端口接數(shù)字信號發(fā)生器的輸出端，2號端口接集成運放3228RT的輸出端，并按規(guī)定連好各器件的其他端口。3.打開總電源開關(guān)，調(diào)節(jié)信號發(fā)生器，產(chǎn)生一個1000Hz，振幅為10V的正弦信號，點擊泰克示波器，調(diào)節(jié)自動設(shè)置，波形基本出現(xiàn)。再調(diào)節(jié)分度，使波形

4、更加清楚，點擊測量按鍵，將CH1、CH2的均方根值調(diào)出窗口，觀察記錄。五、實驗數(shù)據(jù)及結(jié)果函數(shù)信號發(fā)生儀顯示圖，信號為Ui=10sin（2000t）V泰克示波器的顯示結(jié)果：CH1、CH2 實驗結(jié)果分析：由泰克示波器可以看到CH1、CH2在波形方面都是正弦波形且呈反相的關(guān)系，并且輸入和輸出的有效值呈10倍的放大關(guān)系，即近似AvR1/R2?？芍?，用數(shù)字信號發(fā)生器和集成運放3228RT實現(xiàn)信號的反相比例運算功能。六、實驗總結(jié) 通過本次實驗，對Multisim的基本操作方法有了一個很大的了解。掌握虛擬儀器庫中關(guān)于測試數(shù)字電路儀器的使用方法，同時仿真了反相比例運算電路。分析了集成運放的功能，結(jié)果與在低頻電

5、子電路課本中學(xué)到的結(jié)論完全一致。實驗二、基于Multisim的儀器放大器設(shè)計一、實驗?zāi)康模?1.掌握儀器放大器的實際方法； 2.理解儀器放大器對共模信號的抑制能力； 3.熟悉儀器放大器的調(diào)試方法； 4.掌握虛擬儀器庫中關(guān)于測試模擬電路儀器的使用方法，如示波器、毫伏表、信號發(fā)生器等虛擬儀器的使用方法。二、實驗儀器Multisim虛擬儀器中的函數(shù)信號發(fā)生器，毫伏表，示波器，運算放大器、電阻等。3、 實驗原理：1.采用運算放大器設(shè)計并構(gòu)建儀器放大器，具體指標(biāo)為: (1)輸入信號Ui=2mv時，要求輸出電壓信號Uo=0.4V,Avd=200，f=1KHz； （2）輸入阻抗要求Ri>1M2.用虛擬

6、儀器庫中關(guān)于測試模擬電路儀器，按設(shè)計指標(biāo)進(jìn)行調(diào)試；儀器放大器是用來放大差值信號的高精度放大器，它具有很大的共模抑制比，極高的輸入電阻，且其增益能在大范圍內(nèi)可調(diào)。下圖是由三個集成運放構(gòu)成的儀器放大器電路。其中，集成運放U3組成減法電路，即差值放大器，集成運放U1和U2各對其相應(yīng)的信號源組成對稱的同相放大器，且，令時，集成運放U3的輸入信號是和，由于，所以儀器放大器的差值電壓增益因此改變電阻的值可以改變儀器放大器的差值電壓增益，此儀器放大器的增益是負(fù)的。電路原理圖：四、實驗內(nèi)容：1、 采用運算放大器設(shè)計并構(gòu)建一儀器放大器，具體指標(biāo)為：（1）當(dāng)輸入信號ui2sinwt(mV)時，輸出電壓信號uo0.

7、4sinwt(V)，Avd=200，f=1KHz；（2）輸入阻抗要求。2、用虛擬儀器庫中關(guān)于測試模擬電路儀器，按設(shè)計指標(biāo)進(jìn)行調(diào)試。3、自擬實驗步驟，記錄實驗數(shù)據(jù)并進(jìn)行整理分析。五、實驗步驟:1.按原理圖圖連接電路：2、設(shè)置函數(shù)信號發(fā)生器，輸出正弦，頻率為1kHz，有效值為2mV；6、 實驗結(jié)果及分析：由波形圖可知Ui2.051sinwt(mV)時，Uo0.409sinwt(V)輸入共模信號：觀察發(fā)現(xiàn)無放大作用七、實驗總結(jié) 通過本次實驗，理解了差模、共模信號，掌握了儀器放大器的運放原理及使用方法。通過調(diào)節(jié)輸入信號，發(fā)現(xiàn)該虛擬儀器放大器可以放大差模信號，但理論與實踐有一定差距；對于共模信號，則無放

8、大作用。實驗三、基于Multisim的邏輯電平測試器設(shè)計一、實驗?zāi)康模?、理解邏輯電平檢測電路的工作原理及應(yīng)用。2、掌握用集成運放和555定時器構(gòu)建邏輯電平檢測電路的方法。3、掌握邏輯電平測試器的調(diào)整和主要性能指標(biāo)的測試方法。二、實驗基本原理：電路可以由五部分組成：輸入電路、邏輯狀態(tài)判斷電路、音響電路、發(fā)音電路和電源。原理框圖如圖所示：輸入電路邏輯狀態(tài)判斷電路音響聲調(diào)電路電源技術(shù)指標(biāo)要求：測量范圍：低電平，高電平用1kHz的音響表示被測信號為高電平；用500kHz的音響表示被測信號為低電平；當(dāng)被測信號在0.75V3.5V之間時，無輸出，輸入電阻大于20k。輸入和邏輯狀態(tài)判斷電路要求用集成運算放

9、大器設(shè)計，產(chǎn)生電路要求用555定時器構(gòu)成的振蕩器設(shè)計。3、 實驗儀器： 集成運放、555定時器、數(shù)字萬用表、泰克示波器、蜂鳴器，電源等四、實驗內(nèi)容：按照指導(dǎo)書，設(shè)計邏輯電平檢測電路，并進(jìn)行輸入和邏輯狀態(tài)判斷電路測試：范圍（低電平VL<0.75V,高電平VH>3.5V）,用1kHz的輸出信號表示信號為高電平，用500Hz的輸出信號表示信號為低電平，當(dāng)被測信號在（0.75V,3.5V）之間時無任何輸出。電路原理圖5、 實驗結(jié)果及分析:通過移動滑動變阻器，改變輸入信號的高低電平在0-5V變化。(1)當(dāng)輸入電壓在低電平VL=0.5V<0.75V時： 分析：當(dāng)輸入電平在低電平時，CH1

10、端口無輸出，CH2端口檢測到一個500Hz左右的輸出信號，蜂鳴器發(fā)出一個低頻率的聲音。即檢測到了低電平信號。(2)當(dāng)輸入電壓VL=2.75V在0.75V3.5V之間時： 分析：當(dāng)輸入電平在0.75V3.5V之間時，CH1端口無輸出，CH2端口也無輸出，即滿足了無信號輸出。(3) 當(dāng)輸入電壓VL=4.5V>3.5V時： 分析: 當(dāng)輸入電平在高電平時，CH2端口無輸出，CH1端口檢測到一個1000Hz左右 的輸出信號，蜂鳴器發(fā)出一個高頻率的聲音。即檢測到了高電平信號。六、實驗總結(jié)邏輯電平信號檢測電路設(shè)計與仿真主要的設(shè)計在于三個部分，即輸入電路、邏輯狀態(tài)判斷電路和音響聲調(diào)電路。設(shè)計調(diào)試完成的電

11、路可實現(xiàn)對高電平和低電平的邏輯判斷。邏輯電平測試器綜合了數(shù)字電路和低頻電子線路兩門課的知識，并在Multisim電子工作平臺上進(jìn)行仿真，培養(yǎng)了我的綜合應(yīng)用能力及工程設(shè)計的能力。實驗四、基于Multisim三極管值分選電路設(shè)計一、實驗?zāi)康模?、熟悉三極管的電流放大原理，掌握其各管腳電流之間的關(guān)系；2、掌握三極管放大電路和集成運算放大器（或集成電壓比較器）的特性和應(yīng)用；3、掌握電路仿真調(diào)試的原則和排除故障的方法。二、實驗內(nèi)容：利用比較器構(gòu)成一個NPN型三極管值分選電路。要求該電路通過發(fā)光二極管的亮或滅來指示被測三極管值的范圍，并用一個LED數(shù)碼管顯示值的區(qū)間段落號。如：（050）顯示“1”、（50

12、100）顯示“2”、（100150）顯示“3”、（150200）顯示“4”、（>200）顯示“5”。三、實驗原理：三極管采用Multisim虛擬庫中器件，其（Beta）值可根據(jù)需要修改，比較器選擇集成運放（LM324）。在實驗中對于LED燈的顯示結(jié)果如下：（050）一個LED燈亮、（50100）兩個LED燈亮、（100150）三個LED燈亮、（150200）四個LED燈亮、（>200）五個LED燈亮。三極管工作在放大區(qū)時，集電極電流為基極電流的倍，通過集成運放將電流轉(zhuǎn)換成電壓，根據(jù)事先設(shè)定的值分段范圍確定比較器的門限電壓值。通過比較，可用二極管反映值范圍，并將其轉(zhuǎn)換成LED數(shù)碼管顯

13、示（利用數(shù)字邏輯電路轉(zhuǎn)換）。 電路原理圖：四、實驗儀器：三極管、集成運算放大器、3-8譯碼器、發(fā)光二極管、LED數(shù)碼管、電阻等。五、實驗結(jié)果及分析：（1） 值取47時，一個LED燈亮，且數(shù)碼管顯示區(qū)間段號顯示“1”，截圖如下：（2）值取78時，兩個LED燈亮，且數(shù)碼管顯示區(qū)間段號顯示“2”，截圖如下：（3） 值取134時，三個LED燈亮，且數(shù)碼管顯示區(qū)間段號顯示“3”，截圖如下：（4）值取175時，四個LED燈亮，且數(shù)碼管顯示區(qū)間段號顯示“4”，截圖如下：（5）值取235時，四個LED燈亮，且數(shù)碼管顯示區(qū)間段號顯示“5”，截圖如下：6、 實驗總結(jié)： 掌握了三極管放大電路和集成運算放大器（或集成

14、電壓比較器）的特性和應(yīng)用，并且對三極管各個極的電壓電流特性更加了解。并且對數(shù)字邏輯電路的譯碼器有了一個復(fù)習(xí)和更深的了解。實驗五：基于Multisim寬帶放大電路設(shè)計一、實驗?zāi)康模?、熟悉集成運算放大器的特性；2、掌握運用集成運算放大器構(gòu)成有源濾波器的方法；3、掌握電路仿真調(diào)試的原則和排除故障的方法。二、實驗內(nèi)容：利用集成運放設(shè)計一個帶通放大器。要求該放大器能夠?qū)σ欢l率范圍內(nèi)的電壓信號進(jìn)行選頻及放大，對頻率范圍之外的信號進(jìn)行衰減。集成運放可選擇LM324。技術(shù)指標(biāo)：BW（300Hz3400Hz）、中頻增益Av4。3、 實驗儀器：集成運算放大器、函數(shù)信號發(fā)生器、電容、電阻、示波器、波特圖示儀等。

15、四、實驗原理：用運放構(gòu)成帶通濾波器。信號范圍較寬，用2個運放分別構(gòu)成低通和高通后并串聯(lián)。（1）濾波器的快速設(shè)計方法：根據(jù)截止頻率fc，選定電容C（單位uF）的標(biāo)稱值，使其滿足K（）； （2）實驗調(diào)整并修改電容、電阻值，測量濾波器的性能參數(shù)。 1）對于低通濾波器（Av2）：根據(jù)設(shè)計要求，其截止頻率為3400Hz，可計算并查出其參數(shù)如下：R1=1.126K，R2=2.250K，R3=6.752K，R4=6.752K，C=0.028uF，C1=0.03uF，并根據(jù)參數(shù)選擇標(biāo)稱元件。 2）對于高通濾波器（Av2）：根據(jù)設(shè)計要求，其截止頻率為300Hz，可計算并查出其參數(shù)如下：R1=1.821K，R2=

16、1.391K，R3=2.782K，R4=2.782K，C=0.33uF，并根據(jù)參數(shù)選擇標(biāo)稱元件。電路原理圖：5、 實驗結(jié)果及分析：（1）當(dāng)輸入低頻信號，即輸入100Hz300Hz，振幅1V正弦波。觀察有效值Ui=0.707V，Uo=0.311V,即Ui > Uo。波形如下：分析：對于低頻段的信號，經(jīng)過寬帶放大器，信號被衰減。（2） 當(dāng)輸入中頻信號，即輸入300HzUi=1000Hz3400Hz，振幅1V正弦波。觀察有效值Ui=0.707V，Uo=2.84V,即 UoUi 。波形如下：分析：對于中頻段的信號，經(jīng)過寬帶放大器，信號被放大，且Av=Uo/Ui=4.0。（3） 當(dāng)輸入高頻信號，即輸入Ui=10