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>　　（2）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>　　（1）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>　　（2）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)測得一組值，換上的三極管，測得另一組值。</p><p>　　圖1 靜態(tài)工作點(diǎn)測量</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。總之，這次課程設(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