Multisim仿真實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、南昌大學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告學(xué)生姓名： 楊 寶 寶 學(xué) 號： 6100209170 專業(yè)班級： 卓越（通信）091班 實(shí)驗(yàn)類型：驗(yàn)證 綜合 設(shè)計(jì) 創(chuàng)新 實(shí)驗(yàn)日期： 實(shí)驗(yàn)成績： 實(shí)驗(yàn)報(bào)告基于Multisim的電子仿真設(shè)計(jì)班 級：卓越（通信）091班姓 名： 楊 寶 寶 學(xué) 號： 6100209170 輔導(dǎo)教師： 陳素華 徐曉玲 實(shí)驗(yàn)一 基于Multisim數(shù)字電路仿真實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.掌握虛擬儀器庫中關(guān)于測試數(shù)字電路儀器的使用方法，入網(wǎng)數(shù)字信號發(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)字信號發(fā)生器和邏輯分析儀測試74LS138譯碼器邏輯功能。三、實(shí)

2、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。相關(guān)設(shè)置如下圖 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

3、如下表所示輸入 輸出C BAY0Y1 Y2Y3Y4Y5Y6Y70000111111100110111111010110111110111110111110011110111101111110111101111110111111111110當(dāng)G1=1，G2A=0，G2B=0中任何一個(gè)輸入不滿足時(shí)，八個(gè)輸出都為1六、實(shí)驗(yàn)總結(jié) 通過本次實(shí)驗(yàn)，對Multisim的基本操作方法有了一個(gè)簡單的了解。同時(shí)分析了38譯碼器的功能，結(jié)果與我們在數(shù)字電路中學(xué)到的結(jié)論完全一致。實(shí)驗(yàn)二 基于Multisim的儀器放大器設(shè)計(jì)一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.掌握儀器放大器的實(shí)際方法； 2.理解儀器放大器對共模信號的抑制能力； 3.熟悉

4、儀器放大器的調(diào)試方法； 4.掌握虛擬儀器庫中關(guān)于測試模擬電路儀器的使用方法，如示波器、毫伏表、信號發(fā)生器等虛擬儀器的使用方法。 二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1.采用運(yùn)算放大器設(shè)計(jì)并構(gòu)建儀器放大器，具體指標(biāo)為: (1)輸入信號Ui=2mv時(shí)，要求輸出電壓信號Uo=0.4V,Avd=200，f=1KHz； （2）輸入阻抗要求Ri1M2.用虛擬儀器庫中關(guān)于測試模擬電路儀器，按設(shè)計(jì)指標(biāo)進(jìn)行調(diào)試；3.測量所構(gòu)建的測量放大器的共模抑制比（選做）4.記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析。三、實(shí)驗(yàn)儀器Multisim虛擬儀器中的函數(shù)信號發(fā)生器，毫伏表，示波器，運(yùn)算放大器、電阻等。四實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)原理圖如下：說明：圖示電路是由三個(gè)集成運(yùn)放構(gòu)

5、成的放大器電路，對輸入差模信號進(jìn)行放大，放大倍數(shù)Av= R6(1+R1+R4)/R2/R5.圖中輸入差值為2mv，放大倍數(shù)為200，輸出0.397v，約等于0.4v，符合試驗(yàn)要求輸入差值為2mV的信號時(shí)輸出波形如圖：輸入共模信號時(shí)的輸出波形：五、實(shí)驗(yàn)總結(jié)通過調(diào)節(jié)輸入信號，發(fā)現(xiàn)該虛擬儀器放大器可以放大差模信號，放大倍數(shù)與實(shí)驗(yàn)要求一致；對于共模信號，則無放大作用。通過實(shí)驗(yàn)，對放大器的基礎(chǔ)知識有了一個(gè)深入的復(fù)習(xí)，同時(shí)對Multisim的使用方法也有了更好的掌握。實(shí)驗(yàn)三 邏輯電平測試器設(shè)計(jì)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康募耙筮壿嬰娖綔y試器綜合了數(shù)字電路和低頻電子線路兩門課的知識要求學(xué)生自己設(shè)計(jì)，并在Multisim電子

6、工作平臺上進(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)建邏輯電平測試器的方法。 3.掌握邏輯電平測試器的調(diào)整和主要性能指標(biāo)測試方法。二、實(shí)驗(yàn)原理邏輯信號電平測試器采用聲音和指示燈來表示被測信號的邏輯狀態(tài)，高電平和低電平用不同的聲調(diào)和指示燈表示。本文設(shè)計(jì)的電路采用了電壓比較器和RC橋式正弦振蕩電路實(shí)現(xiàn)對信號幅度檢測、鑒別和音頻的產(chǎn)生。電路中使用了集成運(yùn)算放大器、集成運(yùn)算放大器、NPN 晶體管、PNP 晶體管9012、電位器、發(fā)光二極管、普通二極管等。本電路有五部分組成：電源、輸入電路、邏輯狀態(tài)判斷電路、音響電路、指

7、示燈點(diǎn)電路。主要的設(shè)計(jì)在于三個(gè)部分，即邏輯判斷電路、音響電路和指示燈電路。設(shè)計(jì)調(diào)試完成的電路可實(shí)現(xiàn)對高電平和低電平的邏輯判斷。在低電平UL<0.8V， 500Hz 的音響響起，綠色指示燈亮；在高電平UH>3.5V，1000Hz 的音響響起，紅色指示燈亮。當(dāng)被測信號在0.83.5V 之間時(shí)，既不是高電平，也不是低電平，音響電路不發(fā)出聲音，指示燈不亮。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容第一部 邏輯信號電平測試電路原理圖該圖為測試電路的原理圖，各部分的標(biāo)號以后面的分解電路的標(biāo)號為準(zhǔn)。該圖為模擬仿真圖，Vcc 初設(shè)的幅值為5V，調(diào)試流程中的標(biāo)號將在后面分解后的電路圖中給出。邏輯信號電平測試器共有五部分組成。它們

8、分別是電源、輸入電路、邏輯狀態(tài)判斷電路、音頻產(chǎn)生電路、指示燈電路。按照原理圖調(diào)試成功的電路可實(shí)現(xiàn)聲音和指示燈表示被測信號的邏輯狀態(tài)。具體來說是：U<0.8V 時(shí)被認(rèn)為是低電平，500Hz 的聲音響起，綠色指示燈點(diǎn)亮；U>3.5V 時(shí)被認(rèn)為是高電平，1000Hz 的聲音響起，紅色指示燈點(diǎn)亮；介于兩者之間的被測電壓不認(rèn)為是低電平或者高電平，電路不發(fā)出聲音，也不會(huì)點(diǎn)亮指示燈。系統(tǒng)調(diào)試流程：1. 連接RC 振蕩電路部分，利用示波器觀察集成運(yùn)算放大器A3 和A4 的輸出端u01 和u02 的電壓波形是否滿足設(shè)計(jì)要求。2. 連接輸入和邏輯判斷電路部分，調(diào)節(jié)輸入電壓Ui，利用數(shù)字萬用表測試集成運(yùn)

9、算放大器A3和A4 的輸出端A 和B，是否滿足設(shè)計(jì)要求。3. 連接輸出電路部分，緩慢調(diào)節(jié)輸入電壓Ui，觀察輸入電壓變化時(shí)，發(fā)光二極管如何變化，音頻如何讓變化。第二部分 三個(gè)主要部分的分解電路分析􀁺 邏輯狀態(tài)判斷電路：應(yīng)用電壓比較器進(jìn)行模擬信號電壓幅度的檢測和鑒別。Ui 是被測信號，A1和A2 為兩個(gè)運(yùn)算器，利用A1 和A2 分別與它們外圍電路組成兩個(gè)電壓比較器。當(dāng)被測電壓Ui <0.8 時(shí)，A1 反相端大于同相端電壓，使A1 輸出端電壓為負(fù)電源電壓，經(jīng)過二極管VD1 后，UA 為低電平（0V）。A2 的反相端電壓小于同相端電壓，使A2 輸出端電壓為正電源電壓，經(jīng)過二極管

10、和穩(wěn)壓管作用后，UB 為高電平（5.1V）。當(dāng)Ui 在0.8-3.5V 時(shí)，UA 為高電平，UB 為低電平。輸入電路：由R1 和R2 組成。電路作用是保證測試器輸入端Ui 懸空時(shí)，既不是高電平也不是低電平。一般情況下，在輸入端懸空時(shí)使Ui 為2.5V。根據(jù)技術(shù)指標(biāo)要求輸入電阻大于20K，故R2Ucc/（R1+R2）=1.4V 且R1R2/（R1+R2）>20 K計(jì)算可得到R1=71 K，R2=27.6 K。取標(biāo)稱值：R1=75 K,R2=30 KR3 和R4 的作用是給A1 的反相端輸入提供一個(gè)3.5V 的參考電壓，因此要求R3Ucc/（R3+R4）=3.5VR3 和R4 取值過大容易引

11、入干擾，過小則耗電量大，工程上一般去幾十千歐到幾百千歐，所以取R3=30 K，R4=68 K。R5 和R6 的作用是給A2 的同相輸入端提供一個(gè)0.8V 的參考電壓，因此要求R6Ucc/（R5+R6）=0.8V同理選取R5=68 K，R6=13 K。􀁺 音頻產(chǎn)生電路：利用RC 橋式正弦振蕩電路實(shí)現(xiàn)，RC 串并聯(lián)電路及時(shí)正反饋電路，又是選頻電路。 為了產(chǎn)生頻率為1KHz 的正弦波，選取C1=C2=10nF，R10=R13=15 K；為了產(chǎn)生頻率為500Hz 的正弦波，選取C3=C4=10nF，R15=R14=31 K。二極管的作用是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)限幅。利用二極管的正向電阻隨所加電壓而

12、改變的特性，達(dá)到自動(dòng)調(diào)節(jié)負(fù)反饋的目的。當(dāng)起振之初，振幅較小，尚不足以使二極管導(dǎo)通，二極管的正向電阻較大，使運(yùn)算放大器的負(fù)反饋很弱，增益很高，因此可以很快建立起振蕩。而后，隨著振蕩幅度的增大，二極管導(dǎo)通，二極管的正向電阻逐漸變小，運(yùn)算放大器的負(fù)反饋加深，增益自動(dòng)下降，直到電路達(dá)到振幅平衡條件，振幅停止增加，電路達(dá)到穩(wěn)定。電位器R12 和R19 可用來調(diào)節(jié)振蕩幅度的大小。􀁺 指示燈電路：由發(fā)光二極管，限流電阻和NPN 型晶體管組成，同樣利用UA、UB 來控制晶體管V5 和V6 的通斷。1. 當(dāng)輸入電壓小于0.8V 時(shí)，UB 為高電平綠色發(fā)光二極管點(diǎn)亮。2. 當(dāng)輸入電壓大于3.5V

13、 時(shí)，UB 為低電平，UA 為高電平紅色發(fā)光二極管點(diǎn)亮。3. 當(dāng)輸入電壓大于0.8V 小于3.5V 時(shí)，指示燈不亮。四、實(shí)驗(yàn)總結(jié)測試輸出：當(dāng)輸入大于3.5V時(shí)，輸出為1KHz的音頻，紅色二極管發(fā)光；當(dāng)輸入小于0.8V時(shí)，輸出為500KHz的音頻電路，綠色二極管被點(diǎn)亮。介于0.8和3.5V之間時(shí)，無輸出響應(yīng)。分析過程把整個(gè)電路分為三部分進(jìn)行分析，稱之為分解電路。分解電路Multisim 10.0 軟件進(jìn)行繪制與仿真，在模擬過程中遇到了不少問題。我在這次大作業(yè)的過程，感覺到自行設(shè)計(jì)和修改電路的難度很大，自己在電路仿真和論文寫作方面仍有不少欠缺之處，希望在不斷學(xué)習(xí)中獲得進(jìn)步。實(shí)驗(yàn)四 場效應(yīng)管放大器電

14、路設(shè)計(jì)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.場效應(yīng)管電路模型、工作點(diǎn)、參數(shù)調(diào)整、行為特性觀察方法2.研究場效應(yīng)管放大器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)的測量方法、二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1.研究耗盡型MOS場效應(yīng)管共源極的放大特性。2.研究耗盡型MOS場效應(yīng)管共源極放大電路的輸出電阻。三、實(shí)驗(yàn)要求正確連好死安路改變負(fù)載電阻;分別測量輸出端的電壓;用換算法測量電路的輸入，輸出電阻;記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。 四實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 滑動(dòng)變阻器R4取30%時(shí)波形如上圖，對于耗盡型場效應(yīng)管，通過仿真可以看到通過調(diào)節(jié)漏極電壓，輸出電壓也會(huì)變化，也即是增益會(huì)變化，波形會(huì)出現(xiàn)失真。調(diào)節(jié)R4使波不失真?；瑒?dòng)變阻器R4取20%時(shí)波形在波形

15、不失真的情況下調(diào)節(jié)負(fù)載電阻R5，觀察輸出波形。1. 當(dāng)滑動(dòng)變阻器調(diào)到60%時(shí)用直流電壓表測輸入和輸出電壓，用直流電流表測輸入和輸出電流。當(dāng)其當(dāng)其輸入有交流信號時(shí)，根據(jù)電壓表和電流表所示數(shù)據(jù)可算出：輸入電阻Ri= 0.035V/0.992uA=35.282k輸出電阻Ro= 0.733V/3.096uA=236.76k電壓增益Av=0.733V/0.035V=20.94輸出波形如下圖所，紅色線條為輸入波形，綠色線條為輸出波形：2、 當(dāng)滑動(dòng)變阻器R5調(diào)到30%時(shí)。用用直流電壓表測輸入和輸出電壓，用直流電流表測輸入和輸出電流。當(dāng)其當(dāng)其輸入有交流信號時(shí)，根據(jù)電壓表和電流表所示數(shù)據(jù)可算出：輸入電阻Ri=0.035V/0.992uA=35.28k輸出電阻Ro= 0.721V/6.177uA=116.7k電壓增益Av=0.7