797-第7章Multisim在模拟电子线路中的应用-100页PPT资料

1000 Hz
0 Deg
Q4
2N 2712
R4 1 kohm
＋
V2
－ 12 V
Q3 2N 2712
图7-10 恒流源差放电路
第7章 Multisim在模拟电子线路中的应用
静态时，Vi=0，由于电路对称，双端输出电压为0。 差模输入时，Vi1 = -Vi2，Vid =Vi1-Vi2。若采用双端输出， 则负载R1的中点电位相当于交流零电位，差模放大倍数Avd与 单级放大倍数Avd1、Avd2相同，即Avd= Avd1=-Avd2；若采用单 端输出，则Avd= Avd1/2。共模输入时，Vic =Vi1 =Vi2，Vc1 =Vc2， 双端输出时输出电压为0，共模放大倍数Avc=0，共模抑制比 KCMR=∞。
VCC
C1 10 uF
R1
R4 6 kohm
100 kohm
C2
10 uF Q1 2N2712
12 V XMM1
＋－
XMM2
＋－
R3
R2
C3
20 kohm 1 kohm 100 uF
V1 1V ～ 0.71 V_rms 1000 Hz 0 Deg
图7-9 输出电阻测试电路
第7章 Multisim在模拟电子线路中的应用
VCC
XMM1
R6
＋－
1 kohm
V1 5 mV ～ 3.54 mV_rms 1000 Hz 0 Deg
R1 100 kohm
C1
＋－
10 uF XMM2
R3 20 kohm
12 V R4 6 kohm C2
10 uF Q1 2N2712
R2
C3
1 kohm 100 uF
R5 10 kohm
图7-8 输入电阻测试电路
第7章 Multisim在模拟电子线路中的应用
第7章 Multisim在模拟电子线路中的应用
7.1 三极管输出特性曲线测试 7.2 单级共射放大电路 7.3 差动放大电路 7.4 共射放大电路频率特性 7.5 负反馈放大电路 7.6 非正弦波产生电路 7.7 整流与滤波 7.8 正弦波振荡电路 习题
7.2 单级共射放大电路
1. 静态工作点的设置 首先创建图7-5所示电路，运行仿真开关，双击示波器 图标，可看到图7-6(a)所示的输出波形。
第7章 Multisim在模拟电子线路中的应用
X SC1
G AB T
VCC
12 V
R4
R1
6 kohm
100 kohm
C2
4
C1
3
10 uF Q1
V 11 0 u F
第7章 Multisim在模拟电子线路中的应用
(3) 改变电压源V1，使基极电流ib分别取2 mA、3 mA、4 mA、5 mA，重复(2)，即可得到一组曲线，即三极管输出特 性曲线。
由测试过程可以看出，逐点测量法复杂而繁琐。我们不 妨利用Multisim仿真分析法
——DC Sweep Analysis来测量三极管输出特性曲线。方 法如下：
第7章 Multisim在模拟电子线路中的应用
(a) 图7-11 差放电路输出波形
第7章 Multisim在模拟电子线路中的应用
(b) 图7-11 差放电路输出波形
第7章 Multisim在模拟电子线路中的应用
2. 测试共模抑制特性
在Multisim电路窗口连接图7-12所示电路，其中三极管 Q1、Q2的两输入端并接在一起，为共模输入信号。双击示波 器图标，从示波器观测到单端输出时的输出波形如图7-11(b) 所示。由示波器可测得输入电压Vi=10 mV时，输出电压Vo=0.975 mV。由此可计算出单端输出时共模电压放大倍数 Avc=Vo/Vi。因为Avc<<1，故差放电路对共模信号具有抑制特 性。
第7章 Multisim在模拟电子线路中的应用
(a) 图7-7 改变输入时的输出波形
第7章 Multisim在模拟电子线路中的应用
(b) 图7-7 改变输入时的输出波形
第7章 Multisim在模拟电子线路中的应用
3. 测量放大电路的放大倍数、输入电阻和输出电阻 放大倍数、输入电阻和输出电阻是放大电路的重要性能 参数，下面利用Multisim仪器库中的数字万用表对它们进行测 量。 1) 测试放大倍数 在图7-5所示电路中，双击示波器图标，从示波器上观测 到输入、输出电压值，计算电压放大倍数Av = Vo/Vi。
第7章 Multisim在模拟电子线路中的应用
7.1 三极管输出特性曲线测试
三极管输出特性曲线是指以三极管的集电极、发射极之 间电压uce作为坐标横轴，以三极管集电极电流ic作为坐标纵轴， 改变基极电流ib的大小，测量ic 与uce之间的关系曲线。
在模拟电路中，经常需要测量放大电路的主要器件—— 三极管的输出特性曲线。对此，可以采用传统的逐点测量法 测量，电路如图7-1所示。图中，2N2712是一个NPN型三极管， XMM1、XMM2和XMM3是数字万用表，分别用来测量基极 电流、集电极电流以及集电极和发射极之间的电压。
本节将通过示波器来验证差放电路的特性，并用参数扫 描分析法分析差放电路不对称时对输出的影响。
第7章 Multisim在模拟电子线路中的应用
1. 测试差模放大特性
在Multisim电路窗口连接图7-10所示电路，其中，Vi1=V3、 Vi2=0，这是一组任意输入信号，但我们可以将这组任意信号 分解为一对差模信号和一对共模信号。双击示波器图标，从 示波器观测到单端输出时的输出波形如图7-11(a)所示。由示 波器可测得输入电压Vi=10 mV时，输出电压Vo=-45.6 mV，由 此可计算出单端输出时差模电压放大倍数Avd=Vo/Vi。因为Avd1， 故差放电路对差模信号具有放大特性。
2N 2712
10 mV
7
～ 7 .0 7 m V _ rm s
1000 Hz
R3
R2
C3
0 D eg
20 kohm 1 kohm 100 uF
R5 10 kohm
图7-5 单级共射放大电路
第7章 Multisim在模拟电子线路中的应用
(a) 图7-6 共射放大电路输出
第7章 Multisim在模拟电子线路中的应用
(b) 图7-6 共射放大电路输出
第7章 Multisim在模拟电子线路中的应用
然后，双击电阻R3图标，改变元件参数至R3=27 kohm， 可看到输出波形如图7-6(b)所示。很显然，由于R3增大，三 极管基极偏压增大，致使基极电流、集电极电流增大，工作 点上移，输出波形出现了饱和失真。
在电路窗口单击鼠标右键，在弹出的快捷菜单中点击 show命令，选择show node names。启动Simulate菜单中 Analysis下的DC Operating Point命令，在弹出的对话框中的 Output variables 页将节点3，4，7作为仿真分析节点。点击 Simulat按钮，可获得仿真结果如下：V3=1.81598 V， V4=4.8422 V，V7=1.20401 V。
(3) 重复上述步骤，直至dc06.vvce#branch。这是一簇曲线， 后处理器每次只能处理一根曲线。
(4) 点击Draw按钮，即可得到图7-4所示的常见形式的三极 管输出特性曲线。
第7章 Multisim在模拟电子线路中的应用 图7-4 三极管输出特性曲线
第7章 Multisim在模拟电子线路中的应用
(1) 分别点击 New Page和New Graph按钮，建立新页“三 极管输出特性曲线”和新曲线图。
第7章 Multisim在模拟电子线路中的应用
(2) 选择Analysis Results栏内的“三极管输出特性测试”项 下 的 DC transfer characteristic(dc01) ， 然 后 选 中 Analysis Variables栏中的vvce#branch变量，点击Copy Variable To Trace 按钮，再点击Add Trace按钮，这样，一根dc01.vvce#branch曲 线便出现在Traces to plot下部的栏中。
Source 2中，Source：iib(iib表示三极管基极电流，改变 基极电流才能测试一组输出特性曲线，故选择iib为Source 2)； Start value：0 V；Stop value：0.0005 mA；Increment：0.0001 mA(该值越小，显示的曲线越平滑)。
Output variables：vvce#branch，这是流过电压源V1的电 流，即集电极电流-ic。
第7章 Multisim在模拟电子线路中的应用
XSC1
G AB T
C1 20 uF
ຫໍສະໝຸດ Baidu
R5 10 kohm
R1
20 kohm
R6 10 kohm
＋
V1
R3 20 kohm
－
12
V
R2 1 kohm
Q1
Q2
2N2712 2N2712
R8
R10
V3
500 ohm 500 ohm
100 m V ～ 70.71 m V _rm s
7.3 差动放大电路
差动放大电路是由两个电路参数完全相同的单管放大电 路，通过发射极耦合在一起的对称式放大电路，具有两个输 入端和两个输出端。图7-10为一个典型的恒流源差放电路， 其中，三极管Q1、Q2构成差放的两个输入管，Q1、Q2的集 电极Vc1、Vc2构成差放电路的两个输出端；三极管Q3、Q4构 成恒流源电路。
(1) 在Multisim电路窗口创建图7-2所示测试电路。
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＋ I1
－1 A
Q1 2N2712
＋ V1
－12 V
图7-2 三极管输出特性曲线测试电路
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(2) 启动Simulate菜单中Analysis下的DC Sweep Analysis 命令，打开DC Sweep Analysis对话框。有关参数设置(如何设 置参数，请参阅5.2.1节)如下：
第7章 Multisim在模拟电子线路中的应用
XMM1
R1
＋－
1 kohm ＋
V1 －1 V
XMM2
＋－
Q1 2N2712
XMM3
＋－
R2 1 kohm
＋ V2
－12 V
图7-1 逐点测量法电路
第7章 Multisim在模拟电子线路中的应用
逐点测量法测量时的步骤如下：
(1) 调整电压源V1，使ib=1 mA。 (2) 改变电压源V2，使V2分别取0 V，1 V，2 V，…，12 V，分别从电流表XMM2和电压表XMM3上读取数据，将以 上测得数据在以uce为横轴，ic为纵轴的坐标上逐点描出来， 得到一条曲线。
第7章 Multisim在模拟电子线路中的应用
2. 输入信号的变化对放大电路输出的影响
当图7-5所示电路的输入信号幅值为5 mV时，测得输出波 形如图7-7(a)所示。改变输入信号幅值，使其分别为10 mV、 15 mV、20 mV，输出将出现不同程度的非线性失真，即输出 波形为上宽下窄。当输入信号幅值为21 mV时，输出严重失 真，如图7-7(b)所示。由此说明，由于三极管的非线性，图75所示共射放大电路仅适合于小信号放大，当输入信号太大时， 会出现非线性失真。
Source 1中，Source：vv1(因为vv1表示集电极和发射极 之间的电压，即uce，在三极管特性曲线中以此作为坐标横轴， 故选择vv1为Source1)；Start value：0 V；Stop value：
8 V；Increment ：0.01 V(该值越小，显示的曲线越平滑)。
第7章 Multisim在模拟电子线路中的应用
第7章 Multisim在模拟电子线路中的应用
3) 测量输出电阻 根据输出电阻计算方法，将负载开路，信号源短路，在 输出回路中接入电压表和电流表(设置为交流AC)，如图7-9所 示，从电压表XMM2和电流表XMM1上读取数据，则Rof = Uo/Io，测得频率为1 kHz时的输出电阻。
第7章 Multisim在模拟电子线路中的应用
第7章 Multisim在模拟电子线路中的应用
2) 测量输入电阻 在输入回路中接入电压表和电流表(设置为交流AC)，如 图7-8所示。运行仿真开关，分别从电压表XMM2和电流表 XMM1上读取数据，则Rif = Ui /Ii，测得频率为1 kHz时的输 入电阻。
第7章 Multisim在模拟电子线路中的应用
第7章 Multisim在模拟电子线路中的应用 (3) 点击图5-13对话框上的Simulate按钮，得到如图7-3所示的曲线。
图7-3 输出曲线图
第7章 Multisim在模拟电子线路中的应用
由于图7-3中输出曲线以集电极电流-ic表示，不符合习惯， 故启动Simulate菜单中的Postprocessor命令，将图7-3中的曲线 变 换 成 习 惯 表 示 法 ( 以 ic 表 示 坐 标 纵 轴 ) 。 在 弹 出 的 Postprocessor对话框中，进行如下设置(有关Postprocessor的参 数设置请参阅5.6节)：