模電課程設(shè)計(jì)--分壓式穩(wěn)定放大電路仿真及穩(wěn)壓管穩(wěn)壓特性分析

1、<p><b>　　課程設(shè)計(jì)任務(wù)書</b></p><p>　學(xué) 院信息科學(xué)與工程專 業(yè)電子信息工程</p><p>　學(xué)生姓名班級(jí)學(xué)號(hào)</p><p>　課程設(shè)計(jì)題目分壓式穩(wěn)定放大電路仿真及穩(wěn)壓管穩(wěn)壓特性分析</p><p>　實(shí)踐教學(xué)要求與任務(wù):采用multisim 仿真軟件建立電路模型；對(duì)電路進(jìn)行理論分

2、析、計(jì)算；在multisim環(huán)境下分析仿真結(jié)果，給出仿真波形圖；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軟件仿真環(huán)境。2. 在multisim環(huán)境下建立電路模型，學(xué)會(huì)建立元件庫。第4天：1. 對(duì)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

3、天：1. 課程設(shè)計(jì)結(jié)果驗(yàn)收。2. 針對(duì)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。</p><p>　指導(dǎo)教師：2014年10月10日專業(yè)負(fù)責(zé)人：2014 年 月 日學(xué)院教學(xué)副院長：2014 年 月 日</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　1 課程設(shè)計(jì)的目的與作用1</p><p>

4、;　　2 設(shè)計(jì)任務(wù)、及所用multisim軟件環(huán)境介紹1</p><p><b>　　2.1設(shè)計(jì)任務(wù)1</b></p><p>　　2.2 multisim軟件環(huán)境介紹2</p><p>　　3 電路模型的建立3</p><p>　　3.1分壓式穩(wěn)定放大電路仿真3</p><p>　　3

5、.2穩(wěn)壓管穩(wěn)壓特性分析4</p><p>　　4 理論分析及計(jì)算5</p><p>　　4.1分壓式靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定電路5</p><p>　　4.1.1靜態(tài)分析5</p><p>　　4.1.2動(dòng)態(tài)分析6</p><p>　　4.2穩(wěn)壓管穩(wěn)壓特性6</p><p>　　5 仿真結(jié)果分

6、析7</p><p>　　5.1分壓式靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定電路7</p><p>　　5.1.1靜態(tài)電路的仿真結(jié)果分析7</p><p>　　5.1.2分壓式工作點(diǎn)穩(wěn)定電路的仿真結(jié)果分析10</p><p>　　5.2穩(wěn)壓管穩(wěn)壓分析11</p><p>　　6.設(shè)計(jì)總結(jié)和體會(huì)12</p><p

7、><b>　　7.參考文獻(xiàn)13</b></p><p>　　1 課程設(shè)計(jì)的目的與作用</p><p>　　目的：（1）了解并熟悉Multisim軟件，熟練其基本操作，學(xué)會(huì)在Multisim軟件環(huán)境下建立模型，懂得分析仿真結(jié)果。</p><p>　?。?）加深對(duì)分壓式穩(wěn)定放大電路的組成及性能的理解，對(duì)穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓特性有更深一步的了解。&l

8、t;/p><p>　　作用：進(jìn)一步學(xué)習(xí)放大電路基本參數(shù)的測(cè)試方法；通過自己動(dòng)手親自設(shè)計(jì)和用Multisim軟件來仿真電路，不僅能使我們對(duì)書上說涉及到得程序軟件有著更進(jìn)一步的了解和掌握，而且通過使用計(jì)算機(jī)仿真，避免了實(shí)際動(dòng)手操作時(shí)及其帶來的誤差，使我們對(duì)分壓式穩(wěn)定放大電路和穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓特性有更深刻地了解。</p><p>　　2 設(shè)計(jì)任務(wù)、及所用multisim軟件環(huán)境介紹</p>

9、<p><b>　　2.1設(shè)計(jì)任務(wù)</b></p><p>　?。?）設(shè)計(jì)一個(gè)分壓式靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定放大電路，使其能夠?qū)崿F(xiàn)一定的放大電路的功能，通過發(fā)射極電流的負(fù)反饋?zhàn)饔脕頎恐萍姌O電流的變化，使Q點(diǎn)保持穩(wěn)定，采用multisim建立其仿真模型，并分析其仿真結(jié)果。</p><p>　?。?）分析穩(wěn)壓管穩(wěn)壓特性。</p><p>　　2

10、.2 multisim軟件環(huán)境介紹</p><p>　　Multisim軟件就是一個(gè)專門用于電子線路仿真與設(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， Multisim 是一個(gè)完整的集成化設(shè)計(jì)環(huán)境。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。</p><p>　　Multisim的特點(diǎn)： (1)直觀的圖形界面

11、：整個(gè)操作界面就像一個(gè)電子實(shí)驗(yàn)工作臺(tái)，繪制電路所需的元器件和仿真所需的測(cè)試儀器均可直接拖放到屏幕上，輕點(diǎn)鼠標(biāo)可用導(dǎo)線將它們連接起來，軟件儀器的控制面板和操作方式都與實(shí)物相似，測(cè)量數(shù)據(jù)、波形和特性曲線如同在真實(shí)儀器上看到的一樣。 (2)豐富的元器件庫：Multisim大大擴(kuò)充了EWB的元器件庫， 包括基本元件、半導(dǎo)體器件、運(yùn)算放大器、TTL和CMOS數(shù)字IC、DAC、ADC及其他各種部件，且用戶可通過元件編輯器自行創(chuàng)建或修改所

12、需元件模型，還可通過liT公司網(wǎng)站或其代理商獲得元件模型的擴(kuò)充和更新服務(wù)。 (3)豐富的測(cè)試儀器： 除EWB具備的數(shù)字萬用表、函數(shù)信號(hào)發(fā)生器、雙通道示波器、掃頻儀、字信號(hào)發(fā)生器、邏輯分析儀和邏輯轉(zhuǎn)換儀外，Multisim 新增了瓦特表、失真分析儀、頻譜分析儀和網(wǎng)絡(luò)分析儀。尤其與EWB不同的是：所有儀器均可多臺(tái)同時(shí)調(diào)用。 (4)完備的分析手段：除了EWB提供的直流工作點(diǎn)分析、 交流分析、瞬態(tài)分析、傅里葉分析、噪聲分析、

13、失真分析、參數(shù)掃描分析、溫度掃描分析、極點(diǎn)一零點(diǎn)分析、傳輸函數(shù)</p><p>　　3 電路模型的建立 </p><p>　　3.1分壓式穩(wěn)定放大電路仿真</p><p>　　1.利用multisim的虛擬儀表測(cè)量靜態(tài)工作點(diǎn)。在multisim中構(gòu)建圖1所示的電路，電路中的三極管的</p><p>　　2.在multisim中構(gòu)建分壓式工作點(diǎn)

14、穩(wěn)定電路如圖2所示，電路中三極管的β=30時(shí)測(cè)得一組值，換上的三極管，測(cè)得另一組值。</p><p>　　圖1 靜態(tài)工作點(diǎn)測(cè)量</p><p>　　圖2 分壓式工作點(diǎn)穩(wěn)定電路仿真電路</p><p>　　3.2穩(wěn)壓管穩(wěn)壓特性分析</p><p>　　在multisim中構(gòu)建穩(wěn)壓管電路如圖3所示，圖中XMM1為直流電流表，XMM2為直流電壓表。

15、</p><p>　　圖3 穩(wěn)壓管仿真電路</p><p><b>　　4 理論分析及計(jì)算</b></p><p>　　4.1分壓式靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定電路</p><p><b>　　4.1.1靜態(tài)分析</b></p><p>　　分析分壓式工作點(diǎn)穩(wěn)定電路的靜態(tài)工作點(diǎn)時(shí)，可先從估

16、算入手。由于 ，可得</p><p><b>　　(1)</b></p><p>　　然后可得到靜態(tài)發(fā)射極電流為</p><p><b>　　(2)</b></p><p>　　則三極管c、e之間的靜態(tài)電壓為</p><p><b>　　(3)</b>&

17、lt;/p><p>　　最后可得到靜態(tài)基極電流為</p><p><b>　　(4)</b></p><p><b>　　代入數(shù)值計(jì)算得：</b></p><p><b>　　當(dāng)時(shí)，</b></p><p><b>　　V</b><

18、;/p><p><b>　　V</b></p><p><b>　　當(dāng) 時(shí)，</b></p><p><b>　　V</b></p><p><b>　　V</b></p><p><b>　　4.1.2動(dòng)態(tài)分析</b&

19、gt;</p><p>　　當(dāng)旁路電容足夠大時(shí)，在分壓式工作點(diǎn)穩(wěn)定電路的交流通路中可視為短路。此時(shí)這種工作點(diǎn)穩(wěn)定電路實(shí)際上也是一個(gè)共射放大電路，故可利用圖解法或微變等效電路法來分析其動(dòng)態(tài)工作情況。經(jīng)過分析可知，分壓式工作點(diǎn)穩(wěn)定電路的電壓放大倍數(shù)與單管共射放大電路相同，即</p><p><b>　　(5)</b></p><p>　　式中

20、 </p><p><b>　　電路的輸入電阻為</b></p><p><b>　　(6)</b></p><p><b>　　輸出電阻為</b></p><p><b>　　(7)</b></

21、p><p>　　代入數(shù)值得： </p><p>　　4.2穩(wěn)壓管穩(wěn)壓特性</p><p>　　穩(wěn)壓管是利用反向擊穿區(qū)的穩(wěn)壓特性進(jìn)行工作的，如果二極管工作在反向擊穿區(qū)，則當(dāng)反向電流有一個(gè)比較大的變化量時(shí)，管子兩端相應(yīng)的電壓變化量卻很小。利用這一特點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)“穩(wěn)壓”作用。因此，穩(wěn)壓管實(shí)質(zhì)上也是一種二極管，但是通常工作在反向擊穿區(qū)

22、。</p><p>　　通常用以下兩個(gè)主要指標(biāo)來衡量穩(wěn)壓電路的質(zhì)量：</p><p><b>　　內(nèi)阻</b></p><p>　　穩(wěn)壓電路內(nèi)阻的定義為，輸入到穩(wěn)壓電路的直流電壓不變時(shí)，穩(wěn)壓電路的輸出變化量與輸出電流變化量之比，即</p><p><b>　　(8)</b></p>&

23、lt;p><b>　　2.穩(wěn)壓系數(shù)</b></p><p>　　穩(wěn)壓系數(shù)的定義是當(dāng)負(fù)載不變時(shí)，穩(wěn)壓電路輸出電壓的相對(duì)變化量與輸入電壓的相對(duì)變化量之比，即</p><p><b>　　(9)</b></p><p><b>　　根據(jù)公式可算得</b></p><p><

24、;b>　　5 仿真結(jié)果分析 </b></p><p>　　5.1分壓式靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定電路</p><p>　　5.1.1靜態(tài)電路的仿真結(jié)果分析</p><p>　　當(dāng)時(shí)：由萬用表讀數(shù)有</p><p><b>　　, ,,,V。</b></p><p>　　圖4 時(shí)，靜態(tài)仿真結(jié)果

25、分析</p><p><b>　　直流工作點(diǎn)分析：</b></p><p>　　圖5 時(shí)，直流工作點(diǎn)分析</p><p>　　當(dāng)時(shí)：由萬用表讀數(shù)有</p><p><b>　　,,,, 。</b></p><p>　　圖6 時(shí)，靜態(tài)仿真結(jié)果分析</p><

26、p><b>　　直流工作點(diǎn)分析：</b></p><p>　　圖7 時(shí)，直流工作點(diǎn)分析</p><p>　　結(jié)論：比較和，可得，，，幾乎不變，而時(shí)的約減小為時(shí)的的一半。</p><p>　　5.1.2分壓式工作點(diǎn)穩(wěn)定電路的仿真結(jié)果分析</p><p>　　由萬用表讀數(shù)有：當(dāng)V，有V，</p><

27、p>　　圖8 分壓式穩(wěn)定電路的仿真結(jié)果分析</p><p><b>　　交流分析圖：</b></p><p>　　圖9 交流小信號(hào)分析結(jié)果</p><p><b>　　示波器顯示： </b></p><p>　　圖10 示波器顯示結(jié)果</p><p>　　測(cè)得當(dāng) 時(shí),,

28、 ,用虛擬示波器觀察到 波形無明顯的非線性失真，且與反相，則計(jì)算得：</p><p><b>　　與理論計(jì)算相符。</b></p><p>　　5.2穩(wěn)壓管穩(wěn)壓分析</p><p>　　當(dāng)U=6V時(shí)，萬用表讀數(shù)為：</p><p>　　圖11 U=6V時(shí)，穩(wěn)壓管穩(wěn)壓分析</p><p>　　當(dāng)

29、U=8V時(shí)，萬用表讀數(shù)為：</p><p>　　圖12 U=8V時(shí)，穩(wěn)壓管穩(wěn)壓分析</p><p>　　當(dāng)=500Ω,U=6V時(shí)，萬用表讀數(shù)為：</p><p>　　圖13 =500Ω,U=6V時(shí)，穩(wěn)壓管穩(wěn)壓分析</p><p>　　理論：當(dāng)直流輸入電壓或負(fù)載電阻發(fā)生變化時(shí)，穩(wěn)壓管兩端電壓即輸出電壓基本不變。</p><p

30、><b>　　6.設(shè)計(jì)總結(jié)和體會(huì)</b></p><p>　　在老師的指導(dǎo)下，我順利的完成了本次課程設(shè)計(jì)，也學(xué)到了很多知識(shí)。通過自己動(dòng)手操作Multisim軟件，使我對(duì)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，畫電路圖等功能。在進(jìn)行仿真后，對(duì)分壓式工作點(diǎn)穩(wěn)定放大電路有了進(jìn)一步的理解，并且對(duì)書上總結(jié)出的規(guī)律和有了更深層次的掌握，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。&

31、lt;/p><p>　　通過這次課程設(shè)計(jì)，加強(qiáng)了我的動(dòng)手，思考和解決問題的能力。在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，經(jīng)常會(huì)遇到問題，心里想著這樣接可以，但是實(shí)際接上電路，總是實(shí)現(xiàn)不了，因此耗費(fèi)在這上面的時(shí)間用的很多。平時(shí)看課本，有些問題總是弄不懂，做完課設(shè)，有些問題就很容易就明白了，而且還可以記住很多東西?？傊@次課程設(shè)計(jì)讓我得到了很多。</p><p><b>　　7.參考文獻(xiàn)</b>

32、</p><p>　　[1] 清華大學(xué)電子學(xué)教研組編 . 童詩白 ，華成英主編 . 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) . 3 版 .北京：高等教育出版社，2001. </p><p>　　[2] 李哲英主編 . 電子技術(shù)及其應(yīng)用基礎(chǔ) . 模擬部分 . 北京 ：高等教育出版社 ， 2003. </p><p>　　[3] 浙江大學(xué)電工電子基礎(chǔ)教學(xué)中