模拟电子技术基础课后仿真实验报告[001] - 图文

模电课后仿真分析报告

学院____电子与信息工程学院___ 班级_____通信13（本1）______ 姓名______钟久金_____________ 学号_______130915033_________ 指导老师______肖开选_________

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二极管静态和动态电压的测试

仿真数据

直流电源 V1/V 交流信号 V2/mV R直流电压表 R交流电压 读数UR Ur/mV 二级管直流电压U/V 0.64615353?0.65 二极管交流电压Ud/mV 1 4

10 10 353.847mV 9.322 0.678 3.296 9.920 0.704V 0.080

结论

（1）比较直流电源在1V和4V两种情况下二极管直流管降压可知，二极管的直流电流越大，管压降越大，直流管压降不是常数。

（2）比较直流电源在1V和4V两种情况下二极管直流管降压可知，二极管的直流电流越大，其交流管压降越小，说明随着静态电流的增大，动态电阻将越小；两种情况下电阻的交流压降均接近输入交流电压值，说明二极管的动态电阻很小。

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共源放大电路测试

仿真数据

输入电压峰值 Rg2/M? Uipp/mV UGSQ/V UDSQ/V 漏极电流 IDQ/mA 输出电压 电压放大倍数Au ?Uo/mV 10 10

6.0 6.1 2.137 5.564 0.9436 708.780 2.107 9.256 0.5472 513.891 -71 -51

结论

（1）由2N7000的转移特性可得UGS(th)=2V，

IDO=199.182mA。由于UGS变化时iD变化较快，因

此用电子仪器测量时，应特别注意不能超过场效应管的最大功耗，以免烧坏。

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（2）当电阻Rg2增大时，UGSQ减小，IDQ减小，

UDSQ增大，|Au|减小。由此说明，在Rd和RL不变的

?情况下，调整电路参数增大IDQ是提高电路电压放大能力的有效方法。需要注意的是，调节Rg2时，要始终保证效应管工作在恒流区，保证电路不是真。

（3）由UGS(th)=2V，IDO=199.182mA和公式

gm?2UGS(th)IDO?IDQ，分别计算Rg2等于6?和6.1?时的

gm分别为13.7mS和10.4mS，因此电压放大倍数

Au??gm(Rd//RL)??13.7?5??68

?Au??gm(Rd//RL)??10.5?5??52

?两级直接耦合放大电路的测试

静态工作点调试

Rc2/k? UCQ2/V10 9.8 9.7 9.6 9.5 9.4 9.3 9.32 10.87 10.889 10.889 10.909 10.918 10.928 10.936 10.936 1 / 1

UCQ3/mV 1208 854.481 667.522 500.295 322.82 145.115 -32.809 2.794

电压放大倍数测试

输入差模信号电压峰值/mV 第一级输出电压峰值/mV 第一级差模放大倍数 第二级输出电压输出峰值/mV 第二级电压放大倍数 整个电路的电压放大倍数 2 34.014 17

-672.104 -19.760 -336.052 共模放大倍数的测试

输入共模信号电压峰值/mV 第一级输出电压峰值/mV 第一级差模放大倍数 第二级输出电压输出峰值/mV 第二级共模放大倍数 共模抑制比 100

8.634 157.593 -8.6?10-9 -1.58?10-9 2.13?1011

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结论

（1）由于直接耦合放大电路各级之间的静态工作点相互影响，一般情况下，应通过EDA软件调试各级的静态工作点，基本合适在搭建电路，进行实际测试。 （2）当输入级为查分放大电路时，电路的电压放大倍数是差模放大倍数。

（3）具有理想对称的差分放大电路抑制共模信号能力很强，因此以它作直接耦合多级放大电路的输入级可提高整个电路的共模抑制比。

典型的静态工作点稳定电路频率响应的测试

电路参数变化时对频率响应的影响

耦合电容 耦合电容 旁路电容 射极电阻 C1/uF C2/uF Ce/uF Re/k? 中频电压增益/dB 下限频率 上限频率 fH/Hz fH/MHz 10 10 100 10 10 10 10 10 10 10 10 10 1 1 1 1.2 33.499 1540 228.757 245.824 33.499 173.094 33.499 32.296 1540 1 / 1

结论

（1）实验表明，耦合电容C1从10uF变为100uF时下限频率基本不变，而旁路电容Ce从100uF时下限频率明显减少。这一方面说明由于Ce所在回路的等效电阻最小，要想改善改电路的低频特性应增大Ce;另一方面说明在分析电路的下限频率时，如果有一个电容所在回路的时间常数明显远小于其它电容所在回路的时间常数，那么该电容所确定的下限频率就是整个电路的下限频率，而没有必要计算其电容所确定的下限频率，因而计算前的分析是很重要的。

（2）在静态工作点稳定的电路中，当射极电阻Re从1K?变为1.2K?时，放大管的静态集电极电流减小，使跨

?''gC导m减小，从而使|K|=gmRL减小，导致?减小，上限频

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率fH增大，上述现象一方面进步说明增益与带宽的矛盾关系，另一方面说明发射结等效电容与Q点有关，即Q点的设置将影响上限频率。

交流负反馈对放大倍数稳定性的影响

仿真数据

信号源峰值反馈电阻运放U2输出电压峰值Uop 闭环电压放大倍数Auf 电压放大倍数Auf1 电压放大倍数Auf2 开环电压放大倍数A Uip/10mV Rf2/K? 10mV 10mV

100 10 979.053 899.46 97.9 89.9 -100 -100 -100 -10 1004 1003

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结论

（1）当Rf2从100k?变为10k?时，电路的开环电压

344放大倍数变化?A/A?(10?10)/10??0.9，闭环电压放大

倍数变化量?Auf/Auf?(89.9?97.9)/97.9??0.082，

|?Auf/Auf|??|?A/A|。由此说明负反馈提高了放大倍数的稳

定性。

（2）当Rf2从100k?变为10k?时，开环电压放大倍

310数A从10变为，闭环电压放大倍数Auf分别为99和

490.9。

（3）当开环电压放大倍数A从104变为10时，闭环电压变化量的计算结果为

?AufAuf

3103104104?(?)/341?10?F1?10?F1?104?F?-0.082。

压控电压源二阶低通滤波器幅特特性的测试

压控电压源二阶低通滤波器幅频特性的测试结果

反馈电阻 特征频率 通带电压增益 通带电压放大倍数 f=f0处的电压增益 ?f?f0处的电压放大倍数 ?品质因数 R/k?f0/Hz 1000 1000 20lg|Auf|/dBAup 6.02 7.959 2 2.5 1 / 1

??20lg|Au|/dBA|f?f0 5.719 13.61 1.93 4.79 Q?|A|f?f0Aup??| 10 15 0.965 1.92

结论

反馈电阻Rf增大，通带电压放大倍数Aup增大，使品质因数Q增大，从而使f???f0处的电压放大倍数增大，适当

调节Aup增大品质因数Q，可以改善滤波电路特性，当通带电压放大倍数Aup分别为2和2.5时，计算的Q值分别为1和2。

?压控振荡电路的测试

压控振荡电路在不同输电压下的振荡频率

ui/V -6 -3 u0周期T/ms 2.129 4.293 uo频率f/Hz 469.7 232.9 u0幅值/V ?5.9 ?5.9 1 / 1

结论

（1）u0为脉冲波，u01为锯齿波，两者频率相同 （2）ui=-6V时u0的频率是ui=-3V时的两倍，说明压控振荡电路的输出波形频率与输入电压成正比

（3）当ui为幅值-3V~-15V的锯齿波时，uo为幅值?5.9、频率随ui幅值而变化、疏密相同的脉冲波

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数电课程设计

题目________电冰箱保护器___________ 学院_____电子与信息工程学院________ 班级______通信13（本1）___________ 姓名________钟久金________________ 学号_______130915033______________ 指导老师_______张军______________

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1、课题引论

我国的电压频率为50HZ，有效值为220V的正弦交流电，但是由于特殊因素造成的事故，产生断电的情况，当电网恢复正常时，刚开始那几分钟的电是波动较大且高频分量较多。在此前提下，为了电冰箱的压缩机能正常工作且保证其使用寿命，设计一个电冰箱保护器，当电网因为特殊原因断电后，再次来电时，起保护电冰箱。

2、设计任务与要求

(1)设计并制作电冰箱保护器，具有过、欠压保护，上电延时等功能。

(2)电压在180-250V范围内，正常供电时绿灯亮。

(3) 过压保护：当电压高于250V时，自动切断电源，红灯亮。 (4) 欠压保护：当电压低于180V时，自动切断电源，红灯亮。 (5)延时保护：在上电、欠压、过压保护切断电源时，延时3-5分钟才可接通电源。

3、设计原理

根据工作电压180~280V，可以设置上限电压和下限电压，在此采用LM339设置一个双限比较器，再通过NE555定时器来达到延时五分钟供电的要求。

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4、设计概念

上限电压V1 比 控制电路 Ui 较 （555定时器） 继电负载

器 下限电压V2

器 5、电路工作原理

LM339、NE55的工作电压都是在5~18V的直流电，为使芯片能正常工作，首先把电压降为18V，降压后用LM7812稳压到12V后在供给别的电路，同时考虑到LM7812必须在3V以上的电压。而220V/15V=14.6,180V/14.6=12.8V，当时电低于180V时，LM7812是不能正常工作的，所以才要降压到18V，这样即使市电低于180V，降压后电压都会高于15V，后级都能正常工作。

当电压刚到来时且在正常电压范围内，此时高端比较器和低端比较器的输出都是高电平，三极管VT1导通，集电极为低电平，而此时的C1电压为零，则使得NE555的2、

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6脚电压为VCC高于2/3VCC，使得3脚没有输出，为低电平，三极管VT2截止，继电器不能吸合，电冰箱不能工作，此时的NE555为暂稳态，随着C1的充电，经过大概五分钟2、6脚的电压低于1/3VCC，3脚变为有输出，为高电平，三极管VT2导通，继电器吸合，电冰箱正常工作。当市电高于280V或者是低于180V时，会使得参考输入电压高于高端电压或者是低于低端电压，这时总有一个比较器输出为低电平，另一个为高电平，再根据LM339里输出的开漏特点，这时VT1基极仍然是低电平，VT1不导通，集电极为高电平，导通D5，使得NE555的2脚和6脚的电压超过2/3VCC，使得3脚无输出，为低电平，VT2截止，继电器断开，电冰箱停止工作。当电压恢复正常时，高端比较器和低端比较器都输出高电平，VT1导通，D5截止，NE555的2、6为低电平，3脚有输出，电冰箱重新正常工作

6、原理图

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7、电路的调试

由于调试电路时使用的是直流电，所以把变压器和电冰箱去掉了，加了两个LED灯，分别接在继电器的常闭和常开触点，其中D2绿色LED接在常闭触点，D3红色LED接在常开触点，以方便观察调试，当电压正常时，继电器吸合，D3点亮，否则D2点亮。这里为了更易观察，还把定时作用的电阻改小了，用了100K的电阻，

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8、参数计算

输入电压的正常范围：

下限电压：220V/18V=12,180V/12=15V,15V/2=7.5V 上限电压：280/12=23V，23V/2=11.5V

所以双限比较器的高端输入电压应该为11.5V，低端电压为7.5V，这个是通过调节ADJ3和ADJ4实现的 定时时间：

时间常数为T=R*C=220uf*100K=22S 根据零状态电容电压

t/TUUe方程c=s（1?），当Uc为2/3时，NE555

的输出就会翻转，代入计得定时时间约为30S

总结

在这次课程设计中，不仅仅是锻炼了自己调试电路的能力，更是让我的加深了数电和模电知识相互磨合利用。

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设计过程中采用模块化的方式，把各个模块功能都实现了，再总体合起来调试，这不失为一个好方法，把问题缩小化，然后一个一个解决，可以降低设计难度，使得设计更加简便了。还有就是在设计过程时的参数计算问题，要求计算准确，各个电压参数的值，如何把电压降到自己想要的数值，电压控制是这个课题的关键之处，保护电冰箱也是通过电压的变化来实现。还有就对于芯片总体功能和引脚功能的了解，懂得如何去使用它来达到自己想要的用处，总的来说收获还是挺多的，不失为一个宝贵的经验。

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