EDA設(shè)計(jì)單級(jí)放大電路的設(shè)計(jì)與仿真

1負(fù)載電阻5.1kΩ,電壓增益大于50。置器，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R的阻值就可以改變?nèi)龢O管的靜態(tài)工作點(diǎn)。5.1kQ5.1kQ5.1kQ1、飽和失真調(diào)節(jié)信號(hào)源幅度為40mV,當(dāng)電位器阻值為90%,顯示飽和失真波形如下圖：2T2-T1時(shí)間1.000msX位置通道AY位置Y位置0邊沿正弦標(biāo)準(zhǔn)外部V此時(shí)靜態(tài)工作點(diǎn)為：2345U(CEQ)=U(6)—U(2)=7.68221VU(CBQ)=U(3)-U(2)=0.55524V2、截止失真信號(hào)源幅度為20mV,當(dāng)電位器阻值為5%時(shí)，示波器顯示截止失真波形如下圖：×X位置Y位置V5自曲目匠④U(CEQ)=U(6)—U(2)=0.02468VU(CBQ)=U(3)-U(2)=0.656時(shí)間X位置Y位置通道BY位置0一觸發(fā)反向V自動(dòng)無(wú)此時(shí)靜態(tài)工作點(diǎn)為：x查看記錄儀x曲目世電路113457U(CEQ)=U(6)—U(2)=5.84683VU(CBQ)=U(3)-U(2)=0.61②電路的輸入電阻Rir(be)=200+(1+β)(0.mVCQ萬(wàn)用表-XMM2×XR9.5.1kQ相對(duì)誤差E=(5605.60—5354.44)*100%/5354.44=4.7%③電路的輸出電阻8B9.R1什C6-V2.相對(duì)誤差E=14.56—5.1I*100%/5.1=10.6%實(shí)驗(yàn)誤差較大主要是因?yàn)镽o(理)=R(C)*r(ce),計(jì)算理論值過(guò)程中忽略了r(ce)的影響，使理論值偏大，導(dǎo)致誤差較大。9100k250%Key-AC60°5kQC4、測(cè)電路的頻率響應(yīng)曲線和無(wú)、?值通過(guò)仿真得幅頻和相頻特性曲線如下圖查者記錄儀電路1交流小信號(hào)分析AA410△1△△△△△ 11.6730M 11.6726M對(duì)數(shù)據(jù)分析可得，y的最大值為58.8396,將其除以√2,得41.6059,將兩邊拉至41.6059處即可得：實(shí)驗(yàn)過(guò)程中我還在調(diào)飽和失真波形時(shí)遇到了問(wèn)題，在請(qǐng)教了老師之后，問(wèn)題成功所以這個(gè)實(shí)驗(yàn)可以說(shuō)是我在摸索中前行，不過(guò)上面的所有結(jié)果畢竟都是自己做出來(lái)的，這為我后面的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。①、設(shè)計(jì)一個(gè)阻容耦合的二級(jí)電業(yè)放大電路，要求信號(hào)源頻率10kHZ(幅值1mV),負(fù)載電阻1KQ,電壓增益大于100。②、給電路引入電壓串聯(lián)負(fù)反饋，并分別測(cè)試負(fù)反饋接入前后電路放大倍數(shù)、輸入、輸出電阻和頻率特性。改變輸入信號(hào)幅度，觀察負(fù)反饋對(duì)電路非線性失真的影響。實(shí)驗(yàn)所用電路原理圖下圖所示，當(dāng)開(kāi)關(guān)合上后電路引入負(fù)反饋Q122uFC42N221910uFV1R6R7 R81.未引入電壓串聯(lián)負(fù)反饋前的電路頻率特性將電路中的開(kāi)關(guān)J1打開(kāi)，則此時(shí)電路為未引入電壓串聯(lián)負(fù)反饋的情況，當(dāng)信號(hào)源幅度為1mV時(shí)，輸出波形不失真，示波器輸出的波形如下圖所示：×X位置Y位置邊沿電平Y(jié)位置V經(jīng)過(guò)計(jì)算可知放大倍數(shù)Ay=V0/Vi=179.823/0.707=179.38;壓增益大于100的要求。符合未接入負(fù)反饋是電對(duì)電路進(jìn)行頻率仿真，得到如下圖所示的電路頻率特性圖：負(fù)反饋-副本0-100△△△△△△△△△△么△△在88由上可得，最大放大倍數(shù)為根據(jù)上限頻率和下限頻率的定義——當(dāng)放大倍數(shù)下降到中頻的1/、2倍對(duì)應(yīng)的頻率時(shí)，即將讀數(shù)指針移到幅度為中頻的0.707倍處，如上圖讀出指針的示數(shù)，即下限頻率fL=224.0436Hz,上限頻率fH=428.2545KHz,因此通頻帶為(428.2545×103—224.0436)Hz。當(dāng)信號(hào)源幅度為1mV時(shí)，輸出波形不失真。88將讀數(shù)指針移到幅度為中頻的0.707倍處，如圖5,讀出指針的示數(shù)，即下限頻率fL=134.4631Hz,上限頻率fH=751.3313KHz,因此通頻帶為(4.3619×10°—!×Y位置Y位置電平V4、負(fù)反饋接入前后輸入電阻R、輸出電阻R、放大倍數(shù)A的測(cè)定①、輸入電阻的測(cè)定測(cè)量理論值電路圖如下圖：xxR9.0測(cè)量理論值電路圖如下圖：萬(wàn)用表-XMM1.XMM2.0XR12≤15kQ可見(jiàn)，接入電壓串聯(lián)負(fù)反饋與接入之前相比使輸入電阻增大，而理論是接入串聯(lián)負(fù)反饋是輸入電阻增大，與理論相符合。a)未引入負(fù)反饋的輸入電阻萬(wàn)用表-XMM21mVpk10kHz設(shè)置…x5TouE測(cè)量理論值電路圖如下圖：V2XME0°0°Ro(測(cè))=V/I=0.94KQ可見(jiàn)，接入電壓串聯(lián)負(fù)反饋與接入之前相比使輸出電阻減小，而理論是接入電壓負(fù)反饋是輸出電阻減小，與理論相符合。③、測(cè)量放大倍數(shù)a)未引入負(fù)反饋的放大倍數(shù)2ZuF01%Av=Uo/Ui=109.917/0.707=R11R7·Av=Uo/Ui=79.299/0.707=按下圖所示連接電路，閉合J1。由于電壓串聯(lián)負(fù)反饋電路的AF=Uo/Ui、測(cè)得Ui=707。08mV,Uo=mVUfuVAFUoUi實(shí)驗(yàn)三階梯波發(fā)生器的設(shè)計(jì)與仿真握常用電路分析方法。軟件對(duì)模擬電路進(jìn)行設(shè)計(jì)和性能分析，掌握EDA設(shè)計(jì)的基本方法和步驟。3.熟練掌握有關(guān)階梯波電路設(shè)計(jì)的方法，并應(yīng)用相關(guān)知識(shí)來(lái)分析電路，掌握組成階梯波電路的各個(gè)部分的電路的在階梯波電路中的作用，深刻體會(huì)階梯波的調(diào)節(jié)方法，做到理論和實(shí)踐相結(jié)合，加深對(duì)知識(shí)的理解。(1)設(shè)計(jì)一個(gè)能產(chǎn)生周期性階梯波的電路，要求階梯波周期在20ms左右，輸出計(jì)數(shù)器、555定時(shí)器、D/A轉(zhuǎn)換器等數(shù)字器件，也不可選用虛擬器件。)(2)對(duì)電路進(jìn)行分段測(cè)試和調(diào)節(jié)，直至輸出合適的階梯波。(3)改變電路元器件參數(shù)，觀察輸出波形的變化，確定影響階梯波電壓范圍和周期的元器件。振蕩控制電路振蕩控制電路方波發(fā)生器微分電路輸出為了設(shè)計(jì)一個(gè)負(fù)階梯波發(fā)生器，首先考慮由一個(gè)方波電路產(chǎn)生方波，其次，經(jīng)過(guò)微分電路輸出得到上、下都有的尖脈沖，然后經(jīng)過(guò)限幅電路，只留下所需的正脈沖，再通過(guò)積分電路后，因脈沖作用時(shí)間很短，積分器輸出就是一個(gè)負(fù)階梯。對(duì)應(yīng)一個(gè)尖脈沖就是一個(gè)階梯，在沒(méi)有尖脈沖時(shí)，積分器的輸出不變，在下一個(gè)尖脈沖到來(lái)時(shí)，積分器在原來(lái)的基礎(chǔ)上進(jìn)行積分，因此，積分器就起到了積分和累加的作用。當(dāng)積分累加到比較器的比較電壓，比較器翻轉(zhuǎn)，比較器輸出正值電壓，使振蕩控制電路起作用，方波停振。同時(shí)，這正值電壓使電子開(kāi)關(guān)導(dǎo)通，使積分電容放電，積分器輸出對(duì)地短路，恢復(fù)到起始狀態(tài)，完成一次階梯波輸出。積分器輸出由負(fù)值向零跳變的過(guò)程，又使比較器發(fā)生翻轉(zhuǎn)，比較器輸出變?yōu)樨?fù)值，這樣振蕩控制電路不起作用，方波輸出，同時(shí)使電子開(kāi)關(guān)截止，積分器進(jìn)行積分累加，如此循環(huán)往復(fù)，就形成了一系列階梯波，如上圖4.1所1、方波發(fā)生器原理圖VCC采用運(yùn)放電路實(shí)現(xiàn)方波發(fā)生器的設(shè)計(jì)。圖中R,,R,組成正反饋電路，R?和C組成負(fù)反饋電路，實(shí)際上運(yùn)放起著比較器作用，穩(wěn)壓管D,D,起著輸出限幅作用。通過(guò)電容C充放電，使運(yùn)放輸出發(fā)生翻轉(zhuǎn)，從而輸出電壓發(fā)生翻轉(zhuǎn)。輸出波形為：×T2-T11.625s0.000s比例50通道B觸發(fā)比例5V/Div邊沿AC0DC類型反向保存0CV-15V6W由于電容兩端電壓不能發(fā)生突變，當(dāng)方波發(fā)生器電壓發(fā)生突變時(shí)，負(fù)載電阻兩端也發(fā)生突變，當(dāng)方波電壓在下一段時(shí)間不發(fā)生突變時(shí)，電容開(kāi)始放電，負(fù)載電阻兩端電壓開(kāi)始減小，最終變?yōu)?,下一個(gè)階段仍是方波發(fā)生器電壓突變，電容充電，電阻兩端電壓增多，然后方波發(fā)生器持續(xù)，電容放電，電阻兩端電壓降低，如此往復(fù)。輸出波形為：X位置時(shí)間Y位置Y位置 03.方波電路+微分電路+限幅電路利用二極管的單向?qū)щ娦詠?lái)對(duì)波形進(jìn)行限幅，只留下正向部分電壓。示波器-XSC1×?xí)r間反向保存CX位置0比例5V/DivY位置0邊沿下L|AB|外部電平0類型正弦標(biāo)準(zhǔn)V自動(dòng)無(wú)-15VGG741積分電路可將前一步所得到的尖脈沖信號(hào)進(jìn)行積分，得到一級(jí)級(jí)下降的階梯信號(hào)?？梢哉f(shuō)積分電路是階梯波發(fā)生器的核心組成部分。×?xí)r間通道B反向保存時(shí)間軸X位置0比例5V/Div邊沿電平類型下王0正弦標(biāo)準(zhǔn)外部V5.階梯波發(fā)生器2_50k0VEE15VWW20k0W-在累加積分電路基礎(chǔ)上加上電壓比較器和控制開(kāi)關(guān)就組成了完整的階梯波發(fā)生電路。輸出波形為：時(shí)間軸通道B比例5反向C觸發(fā)觸發(fā)電平0V從波形圖可以看出，輸出地階梯波周期為50.765ms,輸出電壓范圍-461.687mV到-8.342V,階梯個(gè)數(shù)為5。五.實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析1.調(diào)節(jié)電路中的哪些元器件值可以改變階梯波的周期時(shí)間X位置 Y位置通過(guò)波形圖可看到周期變?yōu)?10.795ms,得到結(jié)論在改變R3后T增大。b)、改變C1,將C1容值從1uF變大到1.5uF,波形圖如下：示波器-XSC1義時(shí)間軸X位置合計(jì)通道A比例5V/DivY位置通道BY位置觸發(fā)邊沿電平類型保存正弦標(biāo)準(zhǔn)自動(dòng)無(wú)通過(guò)波形圖可看到周期變?yōu)?3.333mS,得到結(jié)論在改變C1后T增大。同樣，改變R1與R2的比值，一樣可以得到T的變化。改變R10、C1的值或R8與R9的比值能夠改變階梯波的周期，并且階梯波的周期與R10、C1的值或R8與R9的比值成正比，具體關(guān)系式為T(mén)=R10*C1*1n(1+2*R8/R9)。2.調(diào)節(jié)電路中的哪些元器件值可以改變階梯波的輸出電壓范圍a)、首先改變R11,將R11阻值變大，波形圖如下：×?xí)r間X位置Y位置Y位置