課程設(shè)計(jì)---基于multisim10的電子電路設(shè)計(jì)與仿真

1、<p><b>　　電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　實(shí)驗(yàn)報(bào)告</b></p><p>　　基于Multisim10的電子電路設(shè)計(jì)與仿真</p><p>　　1 乙類推挽功率放大電路</p><p><b>　　1.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?lt;/b></p

2、><p>　　1.熟悉Multisim10軟件的使用</p><p>　　2.觀察乙類推挽功放輸出波形的交越失真,學(xué)會(huì)消除交越失真的方法。</p><p>　　3.掌握乙類推挽功放Q點(diǎn)的調(diào)試和最大不失真輸出電壓的測(cè)量。</p><p><b>　　1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備</b></p><p>　　雙蹤示波

3、器、函數(shù)信號(hào)發(fā)生器、毫伏表、萬用表</p><p><b>　　1.3 實(shí)驗(yàn)步驟</b></p><p>　　a、按照?qǐng)D1連接電路</p><p>　　b、調(diào)節(jié)電位器Rp2的百分比為0；開啟仿真，用按鍵調(diào)節(jié)Rp1的百分比，使電壓表指示在6V左右，即電路中“M”點(diǎn)電壓為電源電壓的一半。</p><p>　　c、關(guān)閉仿真開關(guān)

4、，刪除電壓表；從虛擬儀器中調(diào)出虛擬函數(shù)信號(hào)發(fā)生器和示波器，按圖2連接電路，將信號(hào)發(fā)生器設(shè)置成1KHz，10mV的正弦信號(hào)；開啟仿真，觀察輸出正弦波存在的交越失真現(xiàn)象。</p><p>　　d、逐漸增大電位器Rp2的百分比，觀察輸出波形幅度和交越失真隨Rp2變化的情況。</p><p>　　e、逐漸增大輸入信號(hào)的幅度，直至輸出波形幅度最大且不失真，在示波器上讀出輸入波形和輸出波形的幅度。&l

5、t;/p><p>　　圖1-1 步驟a、b</p><p><b>　　圖1-2 步驟c</b></p><p><b>　　圖1-3 步驟d</b></p><p><b>　　圖1-4 步驟e</b></p><p>　　1.4 數(shù)據(jù)分析處理</p

6、><p>　　根據(jù)圖1計(jì)算該乙類功放電路的最大不失真輸出電壓幅度：</p><p>　　UomM=Vcc’-Uces≈Vcc’=6V</p><p>　　2、通過仿真實(shí)驗(yàn)，測(cè)量出的最大不失真輸出電壓幅度約為2.73V。</p><p>　　簡(jiǎn)述交越失真產(chǎn)生的原因及消除的方法：</p><p>　　產(chǎn)生原因：BJT輸入特性的

7、非線性，即BJT的Je結(jié)的正偏電壓小于閾值電壓，管內(nèi)幾乎沒有基級(jí)電流；兩管工作在乙類狀態(tài)，即每當(dāng)輸入電壓過零前后，有段時(shí)間兩管的、和輸出端的、均為0。</p><p>　　消除方法：調(diào)節(jié)電位器Rp2的百分比和輸入信號(hào)的幅度,即將靜態(tài)工作點(diǎn)稍高于截止點(diǎn)，使放大器工作在甲乙類放大狀態(tài)。 </p><p>　　2 多種波形發(fā)生器設(shè)計(jì)</p><p><b>　　

8、2.1 設(shè)計(jì)要求</b></p><p>　　設(shè)計(jì)能產(chǎn)生方波、三角波和正弦波等多種波形信號(hào)輸出的波形發(fā)生器。</p><p><b>　　要求：</b></p><p>　?。?）輸出的各種波形工作頻率范圍0.02Hz ~20KHz連續(xù)可調(diào)；</p><p>　　（2）正弦波幅度±10V，失真度小于

9、1.5%；</p><p>　?。?）方波幅度±10V；</p><p>　?。?）三角波峰-峰值20V；</p><p>　?。?）各種輸出波形的幅度均連續(xù)可調(diào)；</p><p>　?。?）設(shè)計(jì)電路所需的直流電源。</p><p><b>　　2.2 設(shè)計(jì)思路</b></p>

10、;<p>　　1、輸出方波：利用輸入端的RC自激振蕩電路，反相輸入遲滯電路而形成，反相輸入端增加一個(gè)電位器以調(diào)節(jié)頻率。輸出電路利用一個(gè)10V雙向穩(wěn)壓管接地來穩(wěn)幅。在輸出端加一個(gè)電位器調(diào)節(jié)輸出幅度。</p><p>　　2、輸出三角波：以方波為輸入信號(hào)，輸入到積分電路。同時(shí)為了提高三角波的負(fù)載能力并且減少方波頻率對(duì)三角波幅值的影響，將積分電路的輸出反饋給滯回比較器的輸入。通過改變方波的頻率改變?nèi)遣ǖ?/p>

11、頻率。在電路中串聯(lián)一個(gè)電位器調(diào)節(jié)輸出幅度。</p><p>　　3、輸出正弦波：實(shí)際是一個(gè)一階反相輸入的低通濾波器。在積分電路中的電容上并聯(lián)一個(gè)電阻來降低通帶放大倍數(shù)。在電路中串聯(lián)一個(gè)電位器調(diào)節(jié)輸出幅度。</p><p>　　將上述三種波形輸出電路按一定順序連接，分別輸出相應(yīng)波形，總體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)框圖如圖2-1。</p><p>　　圖2-1 總體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)示意框圖<

12、;/p><p><b>　　2.3 原理說明</b></p><p>　　2.3.1 方波發(fā)生電路</p><p>　　實(shí)驗(yàn)電路及方波輸出波形如圖1-2所示，其中雙向穩(wěn)壓管電壓為10V。電路由遲滯型電壓比較器和RC延遲網(wǎng)路構(gòu)成，圖中和元件組成具有延遲作用的反饋網(wǎng)絡(luò)，電容器上的電壓就是反饋電壓，雙向穩(wěn)壓管對(duì)輸出電壓進(jìn)行限幅，是其限流電阻。</p

13、><p>　　圖2-2 方波發(fā)生電路及輸出方波波形</p><p>　　電路通過RC充放電實(shí)現(xiàn)輸出狀態(tài)的自動(dòng)轉(zhuǎn)換。設(shè)某一時(shí)刻輸出電壓，則同相輸入端電位。通過對(duì)電容C正向充電。反相輸入端電位n隨時(shí)間t的增長而逐漸增高，當(dāng)t趨于無窮時(shí)，趨于；但是，一旦，再稍增大，從躍變?yōu)椋c此同時(shí)從躍變?yōu)?。隨后，又通過對(duì)電容C反向充電。隨時(shí)間逐漸增長而減低，當(dāng)t趨于無窮大時(shí)，趨于；但是，一旦，再減小，就從躍變?yōu)椋?/p>

14、從躍變?yōu)?，電容又開始正相充電。上述過程周而復(fù)始，電路產(chǎn)生了自激振蕩，便形成了方波信號(hào)輸出。</p><p>　　通過調(diào)節(jié)改變上端的電位進(jìn)而改變輸出方波的頻率，通過電位器改變輸出方波的幅度，實(shí)現(xiàn)調(diào)頻調(diào)幅。</p><p>　　2.3.2 方波-三角波轉(zhuǎn)換電路</p><p>　　方波-三角波轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)電路及三角波波輸出波形如圖2-3所示。</p><

15、p>　　圖2-3 方波-三角波轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)電路及三角波波輸出波形</p><p>　　若a點(diǎn)斷開，運(yùn)算發(fā)大器A1與R1、R3及R4組成電壓比較器。運(yùn)放的反相端接基準(zhǔn)電壓，即U-=0，同相輸入端接輸入電壓Uia。比較器的輸出Uo1的高電平等于正電源電壓+Vcc，低電平等于負(fù)電源電壓-Vee（|+Vcc|=|-Vee|）, 當(dāng)比較器的U+=U-=0時(shí)，比較器翻轉(zhuǎn)，輸出Uo1從高電平跳到低電平-Vee,或者從低電平

16、Vee跳到高電平Vcc。設(shè)Uo1=+ Vcc,則 </p><p>　　將上式整理，得比較器翻轉(zhuǎn)的下門限單位Uia_為</p><p>　　若Uo1=,則比較器翻轉(zhuǎn)的上門限電位Uia+為 </p><p>　　比較器的門限寬度：

17、 圖2-4 電壓傳輸特性圖</p><p>　　由以上公式可得比較器的電壓傳輸特性如圖1-4</p><p><b>　　所示。</b></p><p>　　a點(diǎn)斷開后，運(yùn)放A2與R9、C2及R8組成反相積分器，其輸入信號(hào)為方波Uo1，則積分器的輸出Uo2為： </p><

18、;p><b>　　時(shí)，</b></p><p>　　時(shí)， </p><p>　　圖2-5 方波-三角波波形關(guān)系圖 </p><p>　　可見

19、積分器的輸入為方波時(shí)，輸出是一個(gè)上升速度與下降速度相等的三角波，其波形關(guān)系如圖1-5所示。</p><p>　　比較器與積分器形成閉環(huán)電路，則自動(dòng)產(chǎn)生方波-三角波。三角波的幅度為：</p><p>　　方波-三角波的頻率f為：</p><p>　　2.3.3 三角波-正弦波轉(zhuǎn)換電路</p><p>　　圖2-6 三角波-正弦波轉(zhuǎn)換電路<

20、/p><p>　　轉(zhuǎn)換電路由一個(gè)一階反相輸入的低通濾波器構(gòu)成，低通濾波器是容許低于截止頻率的信號(hào)通過， 但高于截止頻率的信號(hào)不能通過的電子濾波裝置。其中積分電路中的電容上通過并聯(lián)上一個(gè)電阻來降低通帶放大倍數(shù)。如圖2-6所示，該例即為一有源低通濾波器，其截止頻率（Hz）定義為：</p><p><b>　　或者（弧度每秒）：</b></p><p>

21、　　通帶增益是 ，由于是一階濾波器，其阻帶滾降速率為每倍頻6dB。</p><p>　　許多情況下，一個(gè)簡(jiǎn)單的增益或者抑制放大器通過添加電容 C 轉(zhuǎn)換成低通濾波器。 這樣就減弱了高頻率下的頻率響應(yīng)，并且避免了放大器內(nèi)部的震蕩。</p><p><b>　　2.3 總體電路</b></p><p>　　2.3.1 器件選擇以及參數(shù)說明</

22、p><p><b>　　方波-三角波部分</b></p><p>　　和元件組成具有延遲作用的反饋網(wǎng)絡(luò)，對(duì)輸出波形的頻率有直接影響，故我們?cè)趯?shí)電路的設(shè)計(jì)過程中選擇了30nf的可變電容和100k 的可變電阻，實(shí)際運(yùn)行時(shí)也卻是實(shí)現(xiàn)了頻率在1hz到1khz連續(xù)可變的效果。電阻R8的作用是調(diào)節(jié)輸出波形的幅度，經(jīng)過計(jì)算，我們選取了阻值為10k的電位器。</p><

23、;p><b>　　三角波-正弦波部分</b></p><p>　　該部分電路元器件選擇的關(guān)鍵是組成低通濾波器的電容大小，根據(jù)有源低通濾波電路原理及其截至頻率計(jì)算式，最終選取了400nf的電容。并聯(lián)電阻用來降低通帶放大倍數(shù)，通過運(yùn)行，多次修改，最后選擇了阻值為50k。</p><p>　　2.3.2 總電路圖以及功能實(shí)現(xiàn)</p><p>　

24、　圖2-7 總電路圖以及功能實(shí)現(xiàn)</p><p>　　2.4 設(shè)計(jì)不足和存在問題</p><p>　?。?）設(shè)計(jì)之初，利用R1進(jìn)行調(diào)頻，調(diào)頻范圍很小。改進(jìn)后，利用電位器R2以及可變電阻C4調(diào)節(jié)頻率，頻率能夠很大程度上連續(xù)可調(diào)，但是可調(diào)頻率范圍是100Hz ~20KHz，沒有達(dá)到設(shè)計(jì)要求的0.02Hz ~20KHz頻率范圍。</p><p>　?。?）正弦波的失真率基

25、本可以控制在5%之內(nèi)，但是沒有達(dá)到實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)要求的小于1.5%。</p><p><b>　　3參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]成立 楊建寧主編.模擬電子技術(shù)[M] 南京：東南大學(xué)出版社2010.7</p><p>　　[2]嚴(yán)雪萍 蔣彥主編.模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教程[M] 北京：化學(xué)工業(yè)出版社2011.2</p><

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