基于multisim的低頻電子線路實(shí)驗(yàn)

1、實(shí)驗(yàn)10.基于 Multisim 數(shù)字電路仿真實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1.掌握虛擬儀器庫中關(guān)于測(cè)試數(shù)字電路儀器的使用方法，入網(wǎng)數(shù)字信號(hào)發(fā)生器和 邏輯分析儀的使用。2.進(jìn)一步了解 Multisim 仿真軟件基本操作和分析方法。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 用數(shù)字信號(hào)發(fā)生器和邏輯分析儀測(cè)試 74LS138 譯碼器邏輯功能。三、實(shí)驗(yàn)原理 實(shí)驗(yàn)原理圖如圖所示：四、實(shí)驗(yàn)步驟 1.在 Multisim 軟件中選擇邏輯分析儀，字發(fā)生器和 74LS138 譯碼器； 2.數(shù)字信號(hào)發(fā)生器接 138 譯碼器地址端，邏輯分析儀接 138 譯碼器輸出端，并按規(guī)定連好譯碼器的其他端口。 3.點(diǎn)擊字發(fā)生器，控制方式為循環(huán)，設(shè)置為加計(jì)數(shù)，頻率設(shè)為

2、 1KHz，并設(shè)置顯示為二進(jìn)制；點(diǎn)擊邏輯分析儀設(shè)置頻率為 1KHz。五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及結(jié)果 邏輯分析儀顯示圖下圖實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析：由邏輯分析儀可以看到在同一個(gè)時(shí)序 74LS138 譯碼器的八個(gè)輸出端口只有一個(gè)輸出為低電平，其余為高電平.結(jié)合字發(fā)生器的輸入，可知.在譯碼器的 G1=1，G2A=0，G2B=0 的情況下，輸出與輸入的關(guān)系如下表所示 六、實(shí)驗(yàn)總結(jié) 通過本次實(shí)驗(yàn)，對(duì) Multisim 的基本操作方法有了一個(gè)簡(jiǎn)單的了解。同時(shí)分析了 38 譯碼器的功能，結(jié)果與我們?cè)跀?shù)字電路中學(xué)到的結(jié)論完全一致。實(shí)驗(yàn)11 基于Multisim的儀器放大器設(shè)計(jì)一 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1、掌握儀器放大器的設(shè)計(jì)方法； 2、理解儀器

3、放大器對(duì)共模信號(hào)的抑制能力； 3、熟悉儀器放大器的調(diào)試方法； 4、掌握虛擬儀器庫中關(guān)于測(cè)試模擬電路儀器的使用方法，如示波器、毫伏表、信號(hào)發(fā)生器等虛擬儀器的使用。二 實(shí)驗(yàn)原理儀器放大器是用來放大差模信號(hào)的高精密度放大器，它具有很大的共模抑制比、極高的輸入電阻，且其增益能在大范圍內(nèi)可調(diào)。如下圖1所示，其中，集成運(yùn)放U3組成差值放大器集成運(yùn)放U1、U2組成對(duì)稱的同相放大器，且 R1=R2=R，R3=R5，R4=R6。此時(shí)，儀器放大器的差模電壓增益 Avf=-R4/R3(1+2R/RG)。 儀器放大器的共模抑制比主要取決于第一級(jí)集成運(yùn)放U1、U2的對(duì)稱性和各電路電阻的匹配精度。如果U1、U2對(duì)稱，且各

4、電阻值得匹配誤差為+0.001%，則儀器放大器的共模抑制比可達(dá)到100dB以上。 由于采用了對(duì)稱的同相放大器，因而儀器放大器兩端具有相同的輸入電阻，且其值可達(dá)到幾百M(fèi)以上。三 實(shí)驗(yàn)儀器與設(shè)備 Multisim虛擬儀器庫中的函數(shù)發(fā)生器、毫伏表、示波器、集成運(yùn)放、電阻等。四 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 1、采用運(yùn)算放大器設(shè)計(jì)并構(gòu)建一儀器放大器，具體指標(biāo)為（1） 輸入信號(hào)Ui=2mV時(shí)，要求輸出電壓信號(hào)Uo=0.4V，Avd=200，f=1KHz； （2） 輸入阻抗Ri>1M。 2、用虛擬儀器庫中關(guān)于測(cè)試模擬電路儀器，按設(shè)計(jì)指標(biāo)進(jìn)行調(diào)試。 實(shí)驗(yàn)步驟：計(jì)算,由Avd=Avf=-R4/R3(1+2R/RG)=200

5、確定各電阻阻值；按圖1連接好電路； 打開仿真開關(guān)，調(diào)節(jié)函數(shù)發(fā)生器使萬用表2的示數(shù)為2mV；調(diào)節(jié)示波器使輸入輸出波形都能很好顯示； 觀察萬用表1的示數(shù)。3、測(cè)量所構(gòu)建放大器的共模抑制比。實(shí)驗(yàn)步驟：按下圖2連接好電路，重復(fù)上面步驟的。五 實(shí)驗(yàn)總結(jié) 1、設(shè)計(jì)好的儀器放大器仿真結(jié)果如下圖 Avd=Uo/Ui=397.82÷2=198.91 2、測(cè)量共模抑制比的仿真結(jié)果如下圖4 Avc=Uo/Ui=6.066uv/2mv=0.003033 KCMR= | (Avd/2)/Avc|=198.91÷2÷0.00303332790.97dB 通過調(diào)節(jié)輸入信號(hào)，發(fā)現(xiàn)該虛擬儀器放大器

6、可以放大差模信號(hào)，放大倍數(shù)與實(shí)驗(yàn)要求一致；對(duì)于共模信號(hào)，則無放大作用。通過實(shí)驗(yàn)，對(duì)放大器的基礎(chǔ)知識(shí)有了一個(gè)深入的復(fù)習(xí)，同時(shí)對(duì)Multisim的使用方法也有了更好的掌握。實(shí)驗(yàn)12邏輯電平測(cè)試器設(shè)計(jì)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康募耙?邏輯電平測(cè)試器綜合了數(shù)字電路和低頻電子線路兩門課的知識(shí)要求學(xué)生自己設(shè)計(jì)，并在Multisim電子工作平臺(tái)上進(jìn)行仿真。培養(yǎng)學(xué)生的綜合應(yīng)用能力。培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行工程設(shè)計(jì)的能力。 1.理解邏輯電平測(cè)試器的工作原理及應(yīng)用。2.掌握用集成運(yùn)放構(gòu)建邏輯電平測(cè)試器的方法。3.掌握邏輯電平測(cè)試器的調(diào)整和主要性能指標(biāo)測(cè)試方法。 二、實(shí)驗(yàn)基本原理： 電路可以由五部分組成：輸入電路、邏輯狀態(tài)判斷電路、音響電路

7、、發(fā)音電路和電源。 、原理框圖如圖所示：技術(shù)指標(biāo)要求： 測(cè)量范圍：低電平小于0.8V，高電平大于3.5V用1kHz的音響表示被測(cè)信號(hào)為高電平；用500kHz的音響表示被測(cè)信號(hào)為低電平； 當(dāng)被測(cè)信號(hào)在0.8V3.5V之間時(shí)，不發(fā)出音響；輸入電阻大于20k。輸入和邏輯狀態(tài)判斷電路要求用集成運(yùn)算放大器設(shè)計(jì)，音響聲調(diào)產(chǎn)生電路要求用555定時(shí)器構(gòu)成的振蕩器設(shè)計(jì)。 三、主要儀器設(shè)備及實(shí)驗(yàn)耗材Mulisim虛擬儀器中的數(shù)字萬用表、示波器、頻率計(jì)四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容： 按設(shè)計(jì)好的電路連接電路，如下圖：1、輸入和邏輯狀態(tài)判斷電路測(cè)試 1）調(diào)節(jié)邏輯電平測(cè)試器的被測(cè)電壓（輸入直流電壓）為低電平，用數(shù)字萬用表測(cè)邏輯狀態(tài)判斷電

8、路的輸出電平。 2）調(diào)節(jié)邏輯電平測(cè)試器的被測(cè)電壓（輸入直流電壓）為高電平，用數(shù)字萬用表測(cè)邏輯狀態(tài)判斷電路的輸出電平。2、音響聲調(diào)產(chǎn)生電路 1）邏輯電平測(cè)試器的被測(cè)電壓為低電平，用示波器觀察、記錄音響聲調(diào)產(chǎn)生電路輸出波形，用頻率計(jì)測(cè)量振蕩頻率2）邏輯電平測(cè)試器的被測(cè)電壓為高電平，用示波器觀察、記錄音響聲調(diào)產(chǎn)生電路輸出波形，用頻率計(jì)測(cè)量振蕩頻率3）邏輯電平測(cè)試器的被測(cè)電壓（0.8V3.5V），用示波器觀察、記錄音響聲調(diào)產(chǎn)生電路輸出波形。六 實(shí)驗(yàn)步驟1.連接好電路2. 設(shè)置不同的輸入電壓，用數(shù)字萬用表測(cè)邏輯狀態(tài)判斷電路的輸出電平，用示波器觀察、記錄音響聲調(diào)產(chǎn)生電路輸出波形，用頻率計(jì)測(cè)量振蕩頻率。七、

9、實(shí)驗(yàn)結(jié)果： 1、輸入3.6V直流電壓，由交流探針可測(cè)得邏輯狀態(tài)判斷電路的輸出U1為高電平5V，U2為低電平0V由交流探針測(cè)得音響聲調(diào)產(chǎn)生電路輸出的振蕩頻率為1.0kHz波形如下：由交流探針測(cè)得音響聲調(diào)產(chǎn)生電路產(chǎn)生直流信號(hào)，沒有頻率，音響不會(huì)發(fā)聲。波形如下：3、輸入0V直流電壓，由數(shù)字萬用表可測(cè)得邏輯狀態(tài)判斷電路的輸出U1為低電平0V，U2為高電平5V，由交流探針測(cè)得音響聲調(diào)產(chǎn)生電路輸出的振蕩頻率為503Hz。波形如下：七 實(shí)驗(yàn)總結(jié)通過本次軟件仿真實(shí)驗(yàn)使得我對(duì)multisim的運(yùn)用更加熟練，能夠更加深入的進(jìn)行電路設(shè) 計(jì)，這個(gè)實(shí)驗(yàn)使我結(jié)合數(shù)字電路和低頻電子線路2們學(xué)科的知識(shí)，讓我對(duì)數(shù)字電路和低頻電

10、子線路的結(jié)合使用有了一點(diǎn)概念實(shí)驗(yàn)13場(chǎng)效應(yīng)管放大器電路設(shè)計(jì)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?、場(chǎng)效應(yīng)管電路模型、工作點(diǎn)、參數(shù)調(diào)整、行為特征觀察方法 2、研究場(chǎng)效應(yīng)放大電路的放大特性及元件參數(shù)的計(jì)算 3、進(jìn)一步熟悉放大器性能指標(biāo)的測(cè)量方法 二、實(shí)驗(yàn)原理： 1場(chǎng)效應(yīng)管的特點(diǎn) 場(chǎng)效應(yīng)管與雙極型晶體管比較有如下特點(diǎn)：(1)場(chǎng)效應(yīng)管為電壓控制型元件；(2)輸入阻抗高(尤其是MOS場(chǎng)效應(yīng)管)；(3)噪聲系數(shù)??；(4)溫度穩(wěn)定性好，抗輻射能力強(qiáng)；(5)結(jié)型管的源極(S)和漏極(D)可以互換使用，但切勿將柵(G)源(S)極電壓的極性接反，以免PN結(jié)因正偏過流而燒壞。對(duì)于耗盡型MOS管，其柵源偏壓可正可負(fù)，使用較靈活。和雙極型晶

11、體管相比場(chǎng)效應(yīng)管的不足之處是共源跨導(dǎo)gm。值較低(只有ms級(jí))，MOS管的絕緣層很薄，極容易被感應(yīng)電荷所擊穿。因此，在用儀器測(cè)量其參數(shù)或用烙鐵進(jìn)行焊接時(shí)，都必須使儀器、烙鐵或電路本身具有良好的接地。焊接時(shí)，一般先焊S極，再焊其他極。不用時(shí)應(yīng)將所有電極短接。2偏置電路和靜態(tài)工作點(diǎn)的確定 與雙極型晶體管放大器一樣，為使場(chǎng)效應(yīng)管放大器正常工作，也需選擇恰當(dāng)?shù)闹绷髌秒娐芬越⒑线m的靜態(tài)工作點(diǎn)。 場(chǎng)效應(yīng)管放大器的偏置電路形式主要有自偏壓電路和分壓器式自偏壓電路(增強(qiáng)型 MOS管不能采用自偏壓電路)兩種。 三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟 1場(chǎng)效應(yīng)管共源放大器的調(diào)試 (1)連接電路。按圖2.4.1在模擬電路實(shí)驗(yàn)板上插

12、接好電路，場(chǎng)效應(yīng)管選用N溝道結(jié)型管3DJ6D，靜態(tài)工作點(diǎn)的設(shè)置方式為自偏壓式。直流穩(wěn)壓電源調(diào)至18V并接好(注意:共地) (2)測(cè)量靜態(tài)工作點(diǎn) 調(diào)節(jié)電阻R使 VD為2.43V左右，并測(cè)量此時(shí)的 Vg、Vs ，填入表2.4.1，并計(jì)算。VD9.12VVG886uVVS1.18VID1.28uA(3)測(cè)量電壓放大倍數(shù) 將函數(shù)發(fā)生器的輸出端接到電路的輸入端。使函數(shù)發(fā)生器輸出正弦波并調(diào)=2mV，f=lkHz。用示波器觀察輸出波形，(若有失真，應(yīng)重調(diào)靜態(tài)工作點(diǎn)，使波形不失真)，并用示波器測(cè)量輸出電壓 Vo，計(jì)算Av(4)測(cè)量輸入及輸出阻抗 用換算法測(cè)量放大器的輸入電阻，在輸入回路串接已知阻值的電阻R，但

13、必須注意，由于場(chǎng)效應(yīng)管放大器的輸入阻抗很高，若仍用直接測(cè)量電阻R兩端對(duì)地電Vs 和Vi進(jìn)行換算的方法，將會(huì)產(chǎn)生兩個(gè)問題： (1)由于場(chǎng)效應(yīng)管放大器 Ri高，測(cè)量時(shí)會(huì)引人干擾； (2)測(cè)量所用的電壓表的內(nèi)阻必須遠(yuǎn)大于放大器的輸入電阻 Ri，否則將會(huì)產(chǎn)生較大的測(cè)量誤差。為了消除上述干擾和誤差，可以利用被測(cè)放大器的隔離作用，通過測(cè)量放大器輸出電壓來進(jìn)行換算得到 Ri。圖為測(cè)量高輸入阻抗的原理圖。方法是：先閉合開關(guān)S(R=0)，輸入信號(hào)電壓Vs，測(cè)出相應(yīng)的輸出電壓V01，然后斷開S，測(cè)出相應(yīng)的輸出電壓V02，因?yàn)閮纱螠y(cè)量中和是基本不變的，所以 Ri=VO2/(VO1-VO2)R 輸出電阻測(cè)量:在放大器輸入端加入一個(gè)固定信號(hào)電壓 Vs ，分別測(cè)量當(dāng)已知負(fù)載RL斷開和接上的輸出電壓V0和V0L。則 R0=（ V0 / V0L -1）RL四、實(shí)驗(yàn)儀器 Multisim虛擬儀器庫中的示波器、交流電源、N溝道耗盡型MOS管BSS129、直流電源、電阻、電容、開關(guān)等。 五、實(shí)驗(yàn)總結(jié)： 1、實(shí)驗(yàn)原理圖如下圖2、仿真結(jié)果下如圖3、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表 RLvi(VOL)vo1vo2VOAVRiRo50k4mV180mV90.3mv189mv4510.07k2.5k30k4mV175mV87.6mV189mv43.7510.02k2.4k20k4mV169mV84.5mV189mv42.251