電子電路仿真實(shí)驗(yàn)報(bào)告

北京郵電大學(xué)電子電路仿真實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)名稱：電子電路仿真實(shí)驗(yàn)學(xué)院：____信息與通信工程學(xué)院____班級：________姓名：_______________學(xué)號：__________________任課教師：________________實(shí)驗(yàn)日期：_______2011年1月________一、電路圖介紹及軟件介紹（1）電路圖介紹該電路為兩級放大電路，第一級為共集放大，第二級為共射放大，采用直接耦合連接。反饋電路有R2和R1兩部分，其中，R2為級間反饋，為電壓并聯(lián)負(fù)反饋，屬交直流反饋，滿足深度負(fù)反饋條件。R1為第一級放大電路級內(nèi)反饋，為電壓串聯(lián)負(fù)反饋屬交直流反饋。（2）軟件介紹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。NIMultisim軟件是一個(gè)專門用于電子電路仿真與設(shè)計(jì)的EDA工具軟件。作為Windows下運(yùn)行的個(gè)人桌面電子設(shè)計(jì)工具，NIMultisim是一個(gè)完整的集成化設(shè)計(jì)環(huán)境。NIMultisim計(jì)算機(jī)仿真與虛擬儀器技術(shù)可以很好地解決理論教學(xué)與實(shí)際動(dòng)手實(shí)驗(yàn)相脫節(jié)的這一問題。學(xué)員可以很方便地把剛剛學(xué)到的理論知識用計(jì)算機(jī)仿真真實(shí)的再現(xiàn)出來，并且可以用虛擬儀器技術(shù)創(chuàng)造出真正屬于自己的儀表。NIMultisim軟件絕對是電子學(xué)教學(xué)的首選軟件工具。二、理論分析1、電路概況分析該電路為共集-共射放大電路，其優(yōu)點(diǎn)是輸入阻抗高和高頻特性好。由于共集電路的上限頻率遠(yuǎn)大于共射電路，故組合電路的上限頻率主要取決于共射電路；同時(shí)組合電路利用共集電路輸出阻抗小的特性，將其作為共射電路的源阻抗Rs，就能有效的擴(kuò)展共射電路的上限頻率，從而使該電路有較高的上限頻率。反饋電路R1的作用是穩(wěn)定第一級放大電路的輸出電流。當(dāng)輸入信號不變時(shí)，由于交流負(fù)反饋的作用，反饋電路能抵消因環(huán)境溫度、負(fù)載變化等因素引起的輸出信號的變化，穩(wěn)定第一級放大電路的輸出信號，使電路性能得到改善。反饋電路R2為電壓并聯(lián)負(fù)反饋，降低了輸出電阻和輸入電阻，由于滿足深度負(fù)反饋的條件，故電路的輸入電阻趨于零，輸出電阻趨于R3，此外，R2的引入還穩(wěn)定了電壓增益，減小了非線性失真，展寬了頻帶等。2、直流工作點(diǎn)由于電容C1、C2（220uf）的隔直作用，故V1、V3、I(V2)、V8均為零，由于Vbe2=V6=0.649V，且Vbe1約為0.6V，故V2=1.21V，又因?yàn)榇藭r(shí)反饋電路中電流為第一級放大電路中的基級電流幾乎為零，故V5=1.21V。3、直流特性掃描當(dāng)V1>1.2V時(shí)，由圖可見V5趨于一條平行于X軸的直線，這是因?yàn)椋瑑删w管發(fā)射結(jié)的門限電壓約為0.6V，V1>1.2V時(shí)Q1、Q2開始進(jìn)入放大區(qū)，即集電結(jié)反偏，發(fā)射結(jié)正偏,而當(dāng)V1繼續(xù)增大時(shí)，由于Q1、Q2的Vbe的電壓鉗位作用，使得V2=1.2V，而V5=V2，故V5也穩(wěn)定與1.2V左右。當(dāng)V1>1.2V時(shí)，由圖可見V5趨于一條平行于X軸的直線，這是因?yàn)?，兩晶體管發(fā)射結(jié)的門限電壓約為0.6V，V1>1.2V時(shí)Q1、Q2開始進(jìn)入放大區(qū)，即集電結(jié)反偏，發(fā)射結(jié)正偏,而當(dāng)V1繼續(xù)增大時(shí)，由于Q1、Q2的Vbe的電壓鉗位作用，使得V2=1.2V，而V5=V2，故V5也穩(wěn)定與1.2V左右。4、交流小信號分析先進(jìn)行理論計(jì)算：從輸入端求和的方式入手，由并聯(lián)求和，先計(jì)算If=-V8/R2Is=Vs/R由If=Is，得-V8/R2=Vs/R故源電壓增益為:Avsf=V8/Vs=-105、瞬態(tài)分析同上述中頻增益的分析。輸出波形相比輸入波形相位反向，幅值增大約10倍。6、參數(shù)掃描進(jìn)行R3及溫度參數(shù)的掃描R3:當(dāng)R3值有小變大時(shí)，由于5點(diǎn)直流點(diǎn)位基本固定不變，R3兩端的直流壓降基本為定值，R3中的直流電流與R3成反比減小。由于R3的增加加大的負(fù)反饋的深度，因此輸出電壓中頻增益也會(huì)隨著R3的增大而有所降低（在R3變化很大的時(shí)候才比較明顯）。R2:由深度負(fù)反饋得到的增益約為-R2/R,故增益和輸出波形幅度隨著R2的增大而增大。R1：由于深度負(fù)反饋，故電路的增益和輸出波形基本上不受影響。T：由于深度負(fù)反饋，電路的增益和輸出波形基本上不受影響。三、仿真及分析1、直流工作點(diǎn)分析：由于電容C1、C2（220uf）的隔直作用，故V1、V3、I(V2)、V8均為零，由于Vbe2=V6=0.649V，且Vbe1約為0.6V，故V2=1.21V，又因?yàn)榇藭r(shí)反饋電路中電流為第一級放大電路中的基級電流幾乎為零，故V5=1.21V。2、直流特性掃描（1）結(jié)點(diǎn)5的直流特性掃描及分析分析：當(dāng)V1>1.2V時(shí)，由圖可見V5趨于一條平行于X軸的直線，這是因?yàn)?，兩晶體管發(fā)射結(jié)的門限電壓約為0.6V，V1>1.2V時(shí)Q1、Q2開始進(jìn)入放大區(qū)，即集電結(jié)反偏，發(fā)射結(jié)正偏,而當(dāng)V1繼續(xù)增大時(shí)，由于Q1、Q2的Vbe的電壓鉗位作用，使得V2=1.2V，而V5=V2，故V5也穩(wěn)定與1.2V左右。（2）節(jié)點(diǎn)6的直流特性掃描及分析分析：由圖可知，當(dāng)V1>1.2V時(shí)，V6趨于一條平行于X軸的直線，這是因?yàn)?，隨著V1從0開始增大，Q2的發(fā)射結(jié)開始導(dǎo)通，由于其門限電壓約為0.6V，故當(dāng)V6達(dá)到0.6V左右時(shí)便被Vbe2鉗位在了0.6V。3、交流小信號分析（1）源電壓增益分析：先進(jìn)行理論計(jì)算：從輸入端求和的方式入手，由并聯(lián)求和，先計(jì)算If=-V8/R2Is=Vs/R由If=Is，得-V8/R2=Vs/R故源電壓增益為:Avsf=V8/Vs=-10現(xiàn)根據(jù)圖示值：|Avsf|=8.6<10這是因?yàn)椋罕M管電路滿足深度負(fù)反饋條件，但理論計(jì)算時(shí)使用的If=Is這一條件是不準(zhǔn)確的，兩者并不完全相等，因?yàn)镮s=If+Ib，由于Ib很小，故在理論計(jì)算時(shí)將其視為0，這就導(dǎo)致了理論值和仿真值的差異。（2）結(jié)點(diǎn)2的交流小信號分析分析：在中頻段的時(shí)候，結(jié)點(diǎn)2的交流電壓保持不變，在高頻段時(shí)結(jié)點(diǎn)2的幅度上升。4、瞬態(tài)分析5、R3參數(shù)掃描 R3參數(shù)掃描（直流工作點(diǎn)分析） R3參數(shù)掃描（瞬態(tài)分析） R3參數(shù)掃描（頻譜分析）7、溫度變化 溫度掃描（瞬態(tài)分析） 溫度掃描（頻譜分析） 可見，溫度的變化對輸出、增益影響不大四、心得體會(huì)1、初始用理論估算值仿真，存在工作點(diǎn)設(shè)置偏離的情況，后經(jīng)修改測試使得設(shè)計(jì)值趨于合理。測試結(jié)論中仍然存在與理論分析有誤差的地方，需要進(jìn)一步思考其中的的原因。2、結(jié)合書后的仿真例題和仿真軟件介紹，并查閱了相關(guān)資料，學(xué)習(xí)仿真軟件的基本操作，隨著實(shí)驗(yàn)的深入進(jìn)行，逐步由不會(huì)到會(huì)，再到熟練，并能夠在結(jié)合相關(guān)資料的情況下分析錯(cuò)誤和誤差產(chǎn)生的原因，