南京理工大学EDA1实验报告(模电部分)

南京理工大学EDA课程设计（一）

实验报告

专业：自动化

班级：

姓名：

学号：

指导老师：

2013年10月

摘要

在老师的悉心指导下，通过实验学习和训练，我已经掌握基了于Multisim的电路系统设计和仿真方法。在一周的时间内，熟悉了Multisim软件的使用，包括电路图编辑、虚拟仪器仪表的使用和掌握常见电路分析方法。能够运用Multisim软件对模拟电路进行设计和性能分析，掌握EDA设计的基本方法和步骤。

实验一：单级放大电路的仿真及设计，设计一个分压偏置的单管电压放大电路，并进行测试与分析，主要测试最大不失真时的静态工作点以及上下限频率。

实验二：负反馈放大电路的设计与仿真，设计一个阻容耦合两级电压放大电路，给电路引入电压串联深度负反馈，，观察负反馈对电路的影响。

实验三：阶梯波发生器的设计与仿真，设计一个能产生周期性阶梯波的电路，对电路进行分段测试和调节，直至输出合适的阶梯波。改变电路元器件参数，观察输出波形的变化，确定影响阶梯波电压范围和周期的元器件。

关键词：EDA设计及仿真multisim 放大电路反馈电路阶梯波发生器

实验一：单级放大电路的仿真及设计

一、实验要求

1、设计一个分压偏置的单管电压放大电路，要求信号源频率5kHz(峰值10mV) ，负载电阻5.1kΩ，电压增益大于50。

2、调节电路静态工作点(调节电位计)，观察电路出现饱和失真和截止失真的输出信号波形，并测试对应的静态工作点值。

3、调节电路静态工作点(调节电位计)，使电路输出信号不失真，并且幅度最大。在此状态下测试：

（1）电路静态工作点值；

（2）三极管的输入、输出特性曲线和 、r be 、r ce值；

（3）电路的输入电阻、输出电阻和电压增益；

（4）电路的频率响应曲线和f L、f H值。

二、实验步骤

1、设计分压偏置的单级放大电路如图1-1所示：

图1-1、单级放大电路原理图

2、电路饱和失真输出电压波形图

调节电位器的阻值，改变静态工作点，当电阻器的阻值为0%Rw，交流电压源为10mV时，显示饱和失真的波形图如图1-2所示：

图1-2、电路饱和失真输出电压波形图

饱和失真时的静态工作点：

Ubeq=636。63mv,Uceq=443.586mv,

Ib=635.82uA, Ic=31.48uA

3、截止失真输出电压波形图

调节电位的阻值，改变静态工作点，当电阻器的阻值为100%Rw，交流电压源为20mV时，显示截止失真的波形图如图1-3所示：

图1-3、截止失真输出电压波形图

截止失真时的静态工作点：

Ib=2.822uA, Ic=367.621uA.

4、最大不失真输出电压波形图

调节滑动变阻器和信号源的幅值，并不断观察输出端示波器上的波形，在滑动变阻器划片位于43%的位置并且信号源为12mV时可以得到最大不失真波形，如图1-4所示：

图1-4、最大不失真输出电压波形图

最大不失真时的静态工作点：

Ib=5.113uA, Ic=568.666uA.

β=Ic/Ib=111.22

5. 动态分析

5.1 测试输入特性

测试放大电路输入特性的电路如图:

所以：

式r be=uBE/IB=1.8553m/595.8599n=3.11 kohms

5.2测试三极管输出特性曲线的实验图

拉杆数据：

r ce=uCE/IC=29.6296m/1.343u=22.1 kohms

6.测试最大不失真时电压增益

用开路短路法测量输出电阻，并在原电路图上节点3处加一探针，测量输入电阻。开路短路法如图1—5.

1—5开路短路法测输出电阻

输出电阻万用表数值：

算得输出电阻为6.973kΩ， Ro（理）=R5//rce=10//22=6.875kΩ

相对误差E=1.43%

原电路图1-1，节点3处的探针：

经计算得到输入电阻为2.044kΩ，Ri（理）=R2//(R1+R3)//r(be)=1.8951kΩ相对误差E=7.28%

以上误差皆在百分之10以内，可以接受。由于在仿真的过程中，我选用的并不是理想元件，而是有误差的模拟实际元件，所以也会对实验结果的精确性造成一定的影响。

6、频率特性仿真

对电路中的5节点进行交流分析，可以得到电路的幅频特性曲线和相频特性曲线，如图1-6所示：

图1-8、幅频和相频特性曲线

从特性图上可以看出Af的最大值，即max y为68.9，用max y的值乘以0.707即得到上下限频率所对应的幅值，约为48.72。由此可得，下限频率

fL=336.1343Hz，上限频率fH=8.0501MHz。

四、实验总结

此次试验，复习巩固了射级放大器的工作原理，使我熟悉了Multisim仿真软件的大致用法，掌握了三种电路分析方法，分别是直流工作点分析、直流扫描分析、交流分析。可以运用Multisim软件对模拟电路进行设计和性能分析，掌握了EDA设计的基本方法和步骤。不过实验结果不是很理想，数据的误差较大，连接电路时采用了大量的虚拟元件，导致模拟时最终结果失准，希望在以后的实验中能有所改进。

实验二：负反馈放大电路的仿真及设计

一、实验目的

1、设计一个阻容耦合两级电压放大电路，要求信号源频率10kHz(峰值1mv) ，负载电阻1kΩ，电压增益大于100，了解阻容耦合电路。

2、给电路引入电压串联负反馈,并分别测试负反馈接入前后电路放大倍数、输入、输出电阻和频率特性。改变输入信号幅度，观察负反馈对电路非线性失真的影响。

二、实验要求

1.给出引入电压串联负反馈电路的实验接线图。

2.给出两级放大电路的电路原理图。

3.给出负反馈接入前后电路的放大倍数、输入电阻、输出电阻，并验证AF1/F。

4.给出负反馈接入前后电路的频率特性和fL、fH值，以及输出开始出现失真时的输入信号幅度。

5.分析实验结果

三、实验步骤

设计阻容耦合两级电压放大电路如图2-1所示