1、第第6 6章章 模拟电子技术模拟电子技术MultisimMultisim仿真实验仿真实验第第6章章 模拟电子技术模拟电子技术Multisim仿真实验仿真实验 6.1 二极管特性仿真实验二极管特性仿真实验 6.2 单相整流滤波电路仿真实验单相整流滤波电路仿真实验 6.3 单管共发射极放大电路仿真实验单管共发射极放大电路仿真实验 6.4 射极跟随器仿真实验射极跟随器仿真实验 6.5 差动放大电路仿真实验差动放大电路仿真实验 6.6 负反馈放大电路仿真实验负反馈放大电路仿真实验 6.7 正弦波振荡电路仿真实验正弦波振荡电路仿真实验 6.8 集成运放线性应用仿真实验集成运放线性应用仿真实验 6.9 电
2、压比较器仿真实验电压比较器仿真实验 6.10 有源滤波电路仿真实验有源滤波电路仿真实验 6.11 功率放大电路仿真实验功率放大电路仿真实验 6.12 串联稳压电路仿真实验串联稳压电路仿真实验 第第6 6章章 模拟电子技术模拟电子技术MultisimMultisim仿真实验仿真实验6.1 6.1 二极管特性仿真实验二极管特性仿真实验 1 1实验要求与目的实验要求与目的(1) 测量二极管的伏安特性，掌握二极管各工作区的特点。(2) 掌握二极管正向电阻、反向电阻的特性。(3) 用温度扫描的方法测试二极管电压及电流随温度变化的情况，了解温度对二极管的影响。 第第6 6章章 模拟电子技术模拟电子技术Mu
3、ltisimMultisim仿真实验仿真实验2 2实验原理实验原理半导体二极管主要是由一个PN结构成的，为非线性元件，具有单向导电性。一般二极管的伏安特性可划分成4个区：死区、正向导通区、反向截止区和反向击穿区。 第第6 6章章 模拟电子技术模拟电子技术MultisimMultisim仿真实验仿真实验3 3实验电路实验电路(1) 测试二极管正向伏安特性电路，如图6-1所示。 图6-1 测试二极管正向伏安特性电路 第第6 6章章 模拟电子技术模拟电子技术MultisimMultisim仿真实验仿真实验(2) 测试二极管反向伏安特性电路，如图6-2所示。 图6-2 测试二极管反向伏安特性电路 第第
4、6 6章章 模拟电子技术模拟电子技术MultisimMultisim仿真实验仿真实验4 4实验步骤实验步骤(1) 测量二极管的正向伏安特性。按图6-1连接电路，按a键或Shift+a键改变电位器的大小，先将电位器的百分数调为0%，再逐渐增加百分数，从而可改变加在二极管两端正向电压的大小。启动仿真开关，将测量的结果依次填入表6-1中。 第第6 6章章 模拟电子技术模拟电子技术MultisimMultisim仿真实验仿真实验表6-1 正向伏安特性测试结果 RW 10% 20% 30% 50% 70% 90% 100% UD/V 0.3 0.548 0.591 0.619 0.642 0.685 0
5、.765 ID/mA 0 0.153 0.744 1.854 3.513 8.572 22 RD=DDIU/ 3582 794 334 183 80 35 第第6 6章章 模拟电子技术模拟电子技术MultisimMultisim仿真实验仿真实验结论：从表6-1中RD的值可以看出，二极管的电阻值不是一个固定值。当在二极管两端加正向电压时，若正向电压比较小，则二极管呈现很大的正向电阻，正向电流非常小，称为“死区”。当二极管两端的电压达到0.6 V左右时，电流急剧增大，电阻减小到只有几十欧姆，而两端的电压几乎不变，此时二极管工作在“正向导通区”。 第第6 6章章 模拟电子技术模拟电子技术Multis
6、imMultisim仿真实验仿真实验(2) 测量二极管的反向伏安特性。按图6-2连接电路。改变RW的百分比，启动仿真开关，将测量的结果依次填入表6-2中。 第第6 6章章 模拟电子技术模拟电子技术MultisimMultisim仿真实验仿真实验表表6-2 反向伏安特性测试结果反向伏安特性测试结果 RW 10% 40% 60% 80% 85% 90% 100% UD/V 12.5 50.001 75.001 100.002 100.747 100.894 101.670 ID/A 0 0 0 0 0.019 0.049 0.233 RD=DDIU/ 5.3k 2k 436 第第6 6章章 模拟电
7、子技术模拟电子技术MultisimMultisim仿真实验仿真实验结论：由表6-2所示的测试结果可知，二极管加上反向电压时，电阻很大，电流几乎为0。比较表6-1和表6-2，二极管反偏电阻大、而正偏电阻小，说明二极管具有单向导电性。但若加在二极管上的反向电压太大时，二极管进入反向击穿区，反向电流急剧增大，而电压值变化很小。 第第6 6章章 模拟电子技术模拟电子技术MultisimMultisim仿真实验仿真实验(3) 研究温度对二极管参数的影响。对图6-1所示电路进行温度扫描分析，RW调到70%，启动分析菜单中的Temperature Sweep选项，在参数设置对话框中的Sweep Variat
8、ion Type栏选择List，在Value栏输入扫描的温度0、27和100，选择节点6为分析变量，点击Simulate按钮，仿真结果如图6-3所示。 第第6 6章章 模拟电子技术模拟电子技术MultisimMultisim仿真实验仿真实验图6-3 温度扫描的结果 第第6 6章章 模拟电子技术模拟电子技术MultisimMultisim仿真实验仿真实验5 5结论结论随着温度的升高，二极管的正向压降减少，PN结具有负的温度特性。 第第6 6章章 模拟电子技术模拟电子技术MultisimMultisim仿真实验仿真实验6.2 单相整流滤波电路仿真实验单相整流滤波电路仿真实验 1 1实验要求与目的实
9、验要求与目的(1) 连接一个单相桥式整流滤波电路，掌握电路的结构形式。(2) 测量电路中各电压波形，掌握整流滤波电路的工作原理。2 2实验原理实验原理(1) 利用二极管的单向导电性，将正负变化的交流电变成单一方向的脉动电。常见的电路形式有半波整流、全波整流和桥式整流。(2) 利用电容的“通交隔直”的特性，将整流后脉动电压中的交流成分滤除，得到较平滑的电压波形。 第第6 6章章 模拟电子技术模拟电子技术MultisimMultisim仿真实验仿真实验3 3实验电路实验电路单向整流滤波实验电路如图6-4所示，将电路中XMM1调到交流电压挡，XMM2调到直流电压挡。当J1开关打开时，电路是一个桥式整
10、流电路；当J1开关闭合时，电路是一个桥式整流电容滤波电路。 第第6 6章章 模拟电子技术模拟电子技术MultisimMultisim仿真实验仿真实验图6-4 单相整流滤波实验电路 第第6 6章章 模拟电子技术模拟电子技术MultisimMultisim仿真实验仿真实验4 4实验步骤实验步骤(1) 测量变压器的输出波形。变压器后的电路暂不要连接，用示波器测量变压器的输入、输出波形，输出波形与输入波形完全相同，只是幅度不同，如图6-5所示。(2) 将电路按图6-4所示电路进行连接，先将J1断开，用示波器同时观察输入波形和桥式整流输出波形，波形如图6-6所示。同时打开万用表读取数据，U121.972
11、 V，U218.468 V。 第第6 6章章 模拟电子技术模拟电子技术MultisimMultisim仿真实验仿真实验(3) 将J1闭合，用示波器再次同时观察输入波形和整流滤波后的输出波形，波形如图6-7所示。同时读取万用表的数据，U121.972 V，U227.474 V。 第第6 6章章 模拟电子技术模拟电子技术MultisimMultisim仿真实验仿真实验5 5实验结果分析实验结果分析观察图6-5、图6-6和图6-7所示波形图，可知变压器只改变初次级电压幅度，不改变其波形；经桥式整流后，变压器将正、负变化的交流电压变换成了单一方向的全波脉动电压；再经过电容滤波，把脉动电压中的交流成分滤
12、掉，输出较平滑的电压波形。从测得数据分析，桥式整流后负载上的平均电压约是输入电压有效值的0.9倍；经过滤波后，输出电压的平均值增加了，负载上的电压约是输入电压的1.2倍。 第第6 6章章 模拟电子技术模拟电子技术MultisimMultisim仿真实验仿真实验图6-5 变压器输入、输出波形 第第6 6章章 模拟电子技术模拟电子技术MultisimMultisim仿真实验仿真实验图6-6 桥式整流电路的输入、输出波形 第第6 6章章 模拟电子技术模拟电子技术MultisimMultisim仿真实验仿真实验图6-7 桥式整流电容滤波电路的输入、输出波形 第第6 6章章 模拟电子技术模拟电子技术Mu
13、ltisimMultisim仿真实验仿真实验6 6问题探讨问题探讨(1) 将桥式整流电路中的一个二极管开路，重复实验内容，有什么变化？(2) 将负载电阻R1改为10 ，观察输出波形的变化。 第第6 6章章 模拟电子技术模拟电子技术MultisimMultisim仿真实验仿真实验6.3 单管共发射极放大电路仿真实验单管共发射极放大电路仿真实验 1 1实验要求与目的实验要求与目的(1) 建立单管共发射极放大电路。(2) 调整静态工作点，观察静态工作点的改变对输出波形和电压放大倍数的影响。(3) 测量电路的放大倍数、输入电阻和输出电阻。 第第6 6章章 模拟电子技术模拟电子技术MultisimMul
14、tisim仿真实验仿真实验2实验原理晶体三极管具有电流放大作用，可构成共射、共基、共集三种组态放大电路。为了保证放大电路能够不失真地放大信号，电路必须要有合适的静态工作点，信号的传输路径必须畅通，而且输入信号的频率要在电路的通频带内。3实验电路在第2章中我们创建了一个单管共射放大电路，并对它进行了简单的仿真，下面我们继续仿真分析该电路，如图6-8所示。 第第6 6章章 模拟电子技术模拟电子技术MultisimMultisim仿真实验仿真实验图6-8 单管共发射极放大电路 第第6 6章章 模拟电子技术模拟电子技术MultisimMultisim仿真实验仿真实验4 4实验步骤实验步骤(1) 调整静
15、态工作点。通过调节放大电路基极电阻RW，可以改变UB的大小，从而改变三极管的静态工作点，用示波器监测输出波形，当RW调到30%时电路处于放大状态。这时可用仪表测量电路的静态值，也可采用静态工作点分析方法分析得到电流的静态值。详细的仿真过程见第2章第2.2节。 第第6 6章章 模拟电子技术模拟电子技术MultisimMultisim仿真实验仿真实验(2) 测试电压放大倍数。当电路处于放大状态时，用示波器或万用表的交流电压挡测量输入、输出信号，用公式AV=Uo/Ui算出电路的放大倍数。示波器观察到的输入、输出波形如图6-9所示，根据示波器参数的设置和波形的显示可以知道输出信号的最大值Uom=100
16、0 mV，输入信号的最大值Uim=100mV，放大倍数Av=Uom/Uim=1000mV/100mV=10。再注意到输入、输出波形是反相的关系，它的放大倍数应该是负值，所以Av=-10。 第第6 6章章 模拟电子技术模拟电子技术MultisimMultisim仿真实验仿真实验图6-9 处于放大状态的波形 第第6 6章章 模拟电子技术模拟电子技术MultisimMultisim仿真实验仿真实验(3) 测量输入电阻。测量输入电阻时的电路如图6-10所示，接入辅助测试电阻R1，用示波器监测输出波形要求不失真，电压表和电流表设置为交流“AC”状态，读取电压表和电流表的数据。电路的输入电阻为 4k 40
17、35100069. 071 070. 0069. 01isiiiiRUUUIUr第第6 6章章 模拟电子技术模拟电子技术MultisimMultisim仿真实验仿真实验图6-10 测量输入电阻时的电路 第第6 6章章 模拟电子技术模拟电子技术MultisimMultisim仿真实验仿真实验(4) 测量输出电阻。测量输出电阻时的电路如图6-11所示，在负载支路加一个开关J1，在J1断开时测量输出电压Uo1，在J1闭合时测量输出电压Uo2，Uo1、Uo2测量值如图6-12所示。 第第6 6章章 模拟电子技术模拟电子技术MultisimMultisim仿真实验仿真实验图6-11 测量输出电阻时的电路
18、 第第6 6章章 模拟电子技术模拟电子技术MultisimMultisim仿真实验仿真实验图6-12 开关断开和闭合输出电压测量结果 第第6 6章章 模拟电子技术模拟电子技术MultisimMultisim仿真实验仿真实验(5) 测量电路的频率特性。电路频率特性的测量有两种方法，一种是使用波特图仪来测量，另一种是采用交流分析法分析得到电路的频率特性曲线。下面采用交流分析的方法测量电路的频率特性。将RW调在30%的位置，电路处于放大状态。启动分析菜单中的AC Analysis.菜单命令，在打开的对话框中设置相应的参数，选择输出信号节点为分析节点。仿真结果如图6-13所示。 第第6 6章章 模拟电
19、子技术模拟电子技术MultisimMultisim仿真实验仿真实验图6-13 电路仿真结果第第6 6章章 模拟电子技术模拟电子技术MultisimMultisim仿真实验仿真实验发现频率的高端放大倍数很大，通频带很宽，这与实际电路是不相符的，原因在于在这次实验电路中采用的三极管是虚拟三极管。若将虚拟三极管更换成现实元件2N2222A元件再仿真一次，得到的仿真波形如图6-14所示。显示数轴，读取相应的数据，可以测得电路的下限频率f159 Hz，上限频率f26.3 MHz，通频带BW= f2 - f1 = 6.3 MHz -59 Hz = 6.24 MHz。 第第6 6章章 模拟电子技术模拟电子技
20、术MultisimMultisim仿真实验仿真实验图6-14 仿真结果 第第6 6章章 模拟电子技术模拟电子技术MultisimMultisim仿真实验仿真实验5 5结论结论(1) 要使放大电路工作在放大状态，必须给三极管加上合适的静态偏置。(2) 共射放大电路的输出信号与输入信号是反相的。(3) 共射放大电路的输入电阻较大，输出电阻也较大。(4) 电路在通频带内具有放大能力，超出通频带的频率范围，放大倍数减小。(4) 仿真时尽量采用现实元件箱中的元件，使仿真更接近于实际情况。 第第6 6章章 模拟电子技术模拟电子技术MultisimMultisim仿真实验仿真实验6 6问题探讨问题探讨(1)
21、 如何确定最佳的静态工作点？(2) 将发射极旁路电容C2拆除，对静态工作点会有什么影响？对交流信号有什么影响?(3) 如何提供本次实验电路的放大倍数？ 第第6 6章章 模拟电子技术模拟电子技术MultisimMultisim仿真实验仿真实验6.4 射极跟随器仿真实验射极跟随器仿真实验 1 1实验要求与目的实验要求与目的(1) 进一步掌握静态工作点的调试方法，深入理解静态工作点的作用。(2) 调节电路的跟随范围，使输出信号的跟随范围最大。(3) 测量电路的电压放大倍数、输入电阻和输出电阻。(4) 测量电路的频率特性。 第第6 6章章 模拟电子技术模拟电子技术MultisimMultisim仿真实
22、验仿真实验2实验原理在射极跟随器电路中，信号由基极和地之间输入，由发射极和地之间输出，集电极交流等效接地，所以，集电极是输入/输出信号的公共端，故称为共集电极电路。又由于该电路的输出电压是跟随输入电压变化的，所以又称为射极跟随器。 第第6 6章章 模拟电子技术模拟电子技术MultisimMultisim仿真实验仿真实验3实验电路射极跟随器电路如图6-15所示。 图6-15 射极跟随器 第第6 6章章 模拟电子技术模拟电子技术MultisimMultisim仿真实验仿真实验4 4实验步骤实验步骤(1) 静态工作点的调整。按图6-15连接电路，输入信号由信号发生器产生一个幅度为100 mV、频率为
23、1 kHz的正弦信号。调节RW，使信号不失真输出。(2) 跟随范围调节。增大输入信号直到输出出现失真，观察出现了饱和失真还是截止失真，再增大或减小RW ，使失真消除。再次增大输入信号，若出现失真，再调节RW ，使输出波形达到最大不失真输出，此时电路的静态工作点是最佳工作点，输入信号是最大的跟随范围。最后输入信号增加到4 V， RW调在6%，电路达到最大不失真输出。最大输入、输出信号波形如图6-16所示。 第第6 6章章 模拟电子技术模拟电子技术MultisimMultisim仿真实验仿真实验图6-16 最大输入、输出信号波形 第第6 6章章 模拟电子技术模拟电子技术MultisimMultis
24、im仿真实验仿真实验(3) 测量电压放大倍数。观察图6-16所示输入、输出波形，射极跟随器的输出信号与输入信号同相，幅度基本相等，所以，放大倍数AV1。(4) 测量输入电阻。测量输入电阻电路如图6-17所示，在输入端接入电阻R6 = 1 k ，XMM1调到交流电流挡，XMM2调到交流电压挡，输入端输入频率为1000 Hz，电压为1 V的输入信号，示波器监测输出波形不能失真。打开仿真开关，两台万用表的读数如图6-18所示。所以，电路的输入电阻为 k8 . 6175.91875.615iiiIUr第第6 6章章 模拟电子技术模拟电子技术MultisimMultisim仿真实验仿真实验图6-17 输
25、入电阻测试电路 第第6 6章章 模拟电子技术模拟电子技术MultisimMultisim仿真实验仿真实验图6-18 测量结果 第第6 6章章 模拟电子技术模拟电子技术MultisimMultisim仿真实验仿真实验(5) 测量输出电阻。在测量共射极放大电路的输出电阻时，采用的是不接负载时测一次输出电压，再接负载测一次，通过计算得到输出电阻的大小。这里再介绍一种测量输出电阻的方法，即将电路的输入端短路，将负载拆除，在输出端加交流电源，测量输出端的电压和电流，如图6-19所示。电路的输出电阻为 7 .13169. 5071. 0oooIUr第第6 6章章 模拟电子技术模拟电子技术MultisimM
26、ultisim仿真实验仿真实验图6-19 输出电阻测试电路 第第6 6章章 模拟电子技术模拟电子技术MultisimMultisim仿真实验仿真实验(6) 测量电路的频率特性。采用波特图仪来测量电路的频率特性。波特图仪的连接如图6-20所示。打开波特图仪的面板，图6-21所示是幅频特性曲线，图6-22所示是相频特性曲线，各项参数设置如图中所示。移动数轴，可以读取电路的下限频率和上限频率，求得通频带。并且从幅频曲线可以知道，在通频带内，输出与输入的比约为11；从相频曲线可以看到，在通频带内，电路的输出与输入相位差为0，说明输出与输入信号同相。 第第6 6章章 模拟电子技术模拟电子技术Multis
27、imMultisim仿真实验仿真实验图6-20 波特图仪测量电路的频率特性 第第6 6章章 模拟电子技术模拟电子技术MultisimMultisim仿真实验仿真实验图6-21 幅频特性曲线 第第6 6章章 模拟电子技术模拟电子技术MultisimMultisim仿真实验仿真实验图6-22 相频特性曲线 第第6 6章章 模拟电子技术模拟电子技术MultisimMultisim仿真实验仿真实验5 5结论结论射极跟随器具有下列特点：(1) 电压放大倍数接近于1，输出与输入同相，输出信号跟随输入信号的变化，电路没有电压放大能力。(2) 输入电阻高，输出电阻低，说明电路具有阻抗变换作用，带负载能力强。
28、第第6 6章章 模拟电子技术模拟电子技术MultisimMultisim仿真实验仿真实验6.5 差动放大电路仿真实验差动放大电路仿真实验1 1实验要求与目的实验要求与目的(1) 构建差动放大电路，熟悉差动放大电路的电路结构特点。(2) 分析差动放大电路的放大性能，掌握差动放大电路差模放大倍数、共模放大倍数和共模抑制比的测量。(3) 观察和了解差动放大电路对零点漂移的抑制能力。 第第6 6章章 模拟电子技术模拟电子技术MultisimMultisim仿真实验仿真实验2 2实验原理实验原理基本差动放大电路可以看成由两个电路参数完全一致的单管共发射极电路所组成。差动放大电路对差模信号有放大能力，而对
29、共模信号具有抑制作用。差模信号指电路的两个输入端输入大小相等，极性相反的信号。共模信号指电路两个输入端输入大小相等，极性相同的信号。差动放大电路有双端输入和单端输入两种输入方式，有双端输出和单端输出两种输出方式。单端输入可以等效成双端输入，所以，下面研究双端输入、单端输出和双端输出时差模放大倍数、共模放大倍数及共模抑制比。 第第6 6章章 模拟电子技术模拟电子技术MultisimMultisim仿真实验仿真实验3 3实验电路实验电路实验电路如图6-23所示，这是一个双端输入长尾式差动放大电路，输入信号是一个频率为1 kHz、幅度为100 mV的正弦交流信号。 第第6 6章章 模拟电子技术模拟电
30、子技术MultisimMultisim仿真实验仿真实验4 4实验步骤实验步骤(1) 测量差模输入时，电路的放大倍数。按图6-23连接电路，用示波器同时测量两输入端的波形，可以看到两输入信号幅度都是50 mV，且相位相反。测量输出信号波形，可以采用示波器观察单端输出的波形，但由于还要测量双端输出时的输出波形，所以下面用瞬态分析的方法得到两单端输出的波形，再利用后处理器，将两波形相减得到双端输出电压波形。 第第6 6章章 模拟电子技术模拟电子技术MultisimMultisim仿真实验仿真实验图6-23 差动放大电路 第第6 6章章 模拟电子技术模拟电子技术MultisimMultisim仿真实验
31、仿真实验启动分析菜单中的Transient Analysis.命令，在弹出的对话框中选取两输出端(节点3和4)为分析变量，将End time设置为0.002sec，为了得到比较平滑的曲线，将minimum number of time point设为1000，其余相不变，仿真结果如图6-24所示。 第第6 6章章 模拟电子技术模拟电子技术MultisimMultisim仿真实验仿真实验图6-24 差动放大电路单端输出电压波形 第第6 6章章 模拟电子技术模拟电子技术MultisimMultisim仿真实验仿真实验从图 6-24 中可以看出： 两个输出端输出电压的 交 流 成 分 大 小 相 等
32、 ， 方 向 相 反 ， 由 于输出端没有隔直电容，因此输出中叠有直流分量 ， 这 个 直 流 分 析 是 静 态 时 UC的 值 。 单端输出交流分量的输出幅值约为 8.43 -6.52 = 1 . 9 1 V ， 单 端 输 出 差 模 电 压 放 大 倍 数 Aud1 = 1.91 V/100 mV = 19.1。 启动后处理器， 设置后处理方程为v(3) -v(4)，得到双端输出电压波形，如图 6-25 所示。 第第6 6章章 模拟电子技术模拟电子技术MultisimMultisim仿真实验仿真实验图6-25 双端输出波形 第第6 6章章 模拟电子技术模拟电子技术MultisimMul
33、tisim仿真实验仿真实验从图6-25中可以看出：双端输出时只有交流成分，直流分量为0，这是因为从双端输出时，直流分量相互抵消。双端输出交流电压的幅值为3.9791 V，双端输出差模电压放大倍数Aud = 3.9791 V/100 mV = 39.791，约为单端输出时的2倍。 第第6 6章章 模拟电子技术模拟电子技术MultisimMultisim仿真实验仿真实验(2) 测量共模输入时电路的放大倍数。共模输入时电路如图6-26所示。 第第6 6章章 模拟电子技术模拟电子技术MultisimMultisim仿真实验仿真实验图6-26 共模输入时电路 第第6 6章章 模拟电子技术模拟电子技术Mu
34、ltisimMultisim仿真实验仿真实验当输入共模信号时，用瞬时分析法分析得到电路单端输出波形如图6-27所示。从图中可以看出：由于Multisim仿真元件非常一致，在共模作用时，单端输出时两输出端得到的信号完全相同，这时信号中既有直流成分(静态值)，又有交流成分(输出信号)，输出信号的峰-峰值为6.4875 -6.3904 = 0.0971 V，幅值为0.0971/2 = 0.048 55 V。单端输出时共模电压放大倍数Auc1 = 0.048 55 V/100 mV = 0.4855。 第第6 6章章 模拟电子技术模拟电子技术MultisimMultisim仿真实验仿真实验图6-27
35、共模输入时单端输出电压波形 若采用双端输出，输出信号几乎为0，共模放大倍数Auc0。 第第6 6章章 模拟电子技术模拟电子技术MultisimMultisim仿真实验仿真实验(3) 共模抑制比。单端输出时共模抑制比为 025. 01 .194855. 011CMR1ucudAAK双端输出时共模抑制比为uducAAKCMR因为共模放大倍数Auc0，趋近于。第第6 6章章 模拟电子技术模拟电子技术MultisimMultisim仿真实验仿真实验5 5结论结论(1) 差动放大电路对差模信号有放大能力，对共模信号有抑制作用。(2) 电路差模放大倍数越大，共模放大倍数越小，则共模抑制比越大，电路性能越好
36、。(3) 双端输出比单端输出性能要好。6 6问题探讨问题探讨(1) 如何进一步提高单端输出时电路的共模抑制比？(2) 当信号单端输入时，如何等效成双端输入进行分析？ 第第6 6章章 模拟电子技术模拟电子技术MultisimMultisim仿真实验仿真实验6.6 负反馈放大电路仿真实验负反馈放大电路仿真实验 1 1实验要求与目的实验要求与目的(1) 构建负反馈放大器，掌握电路引入负反馈的方法。(2) 研究负反馈对放大电路性能的影响。 第第6 6章章 模拟电子技术模拟电子技术MultisimMultisim仿真实验仿真实验2 2实验原理实验原理在放大电路中引入负反馈，可以改善放大电路的性能指标，如
37、提高增益的稳定性、减小非线性失真、展宽通频带、改变输入/输出电阻等。根据引入反馈方式的不同，可以分为电压串联型负反馈、电压并联型负反馈、电流串联型负反馈和电流并联型负反馈。 第第6 6章章 模拟电子技术模拟电子技术MultisimMultisim仿真实验仿真实验3 3实验电路实验电路实验电路如图6-28所示。按a或A调整Rw1大小，从而可以调整第一级放大电路的静态工作点；按b或B调整Rw2大小，从而可以调整第二级放大电路的静态工作点；按c键控制J2接不同的负载；按Space键控制J1闭合或断开。当J1断开时，电路是一个两级共射放大电路；当J1闭合时，电路中引入电压串联负反馈。 第第6 6章章
38、模拟电子技术模拟电子技术MultisimMultisim仿真实验仿真实验图6-28 负反馈放大电路 第第6 6章章 模拟电子技术模拟电子技术MultisimMultisim仿真实验仿真实验4 4实验步骤实验步骤(1) 测量电压放大倍数。按图6-28连接电路，设置信号源为幅值2 mV，频率为1 kHz的正弦交流信号。调整静态工作点，使电路工作在放大状态。按Space键选择是否接入负反馈，按c键选择不同的负载，示波器监测输出波形，在输出波形不失真的情况下，用万用表交流电压挡测量输出电压的大小，将数据填入表6-3中。 第第6 6章章 模拟电子技术模拟电子技术MultisimMultisim仿真实验仿
39、真实验表6-3 测 量 结 果 测试电路 负载/ Ui/mV Uo/mV 增益/Kv RL1=2.4k 1.414 585.538 414 不加负反馈 J1 断开 RL2=2M 1.414 1137 804 RL1=2.4k 1.414 90.855 64 引入负反馈 J1 闭合 RL2=2M 1.414 98.114 69 第第6 6章章 模拟电子技术模拟电子技术MultisimMultisim仿真实验仿真实验(2) 测量输入电阻。通过测量输入电压和输入电流来计算输入电阻。分析表6-4中数据可知，引入电压串联负反馈后，提高了放大电路的输入电阻。 第第6 6章章 模拟电子技术模拟电子技术Mul
40、tisimMultisim仿真实验仿真实验表6-4 输入电阻测量值 测试电路 Ui / mA Ii / nA ri = Ui / Ii/k 不加负反馈 J1 断开 1.205 209.595 5.7 引入负反馈 J1 闭合 1.304 109.868 11.9 第第6 6章章 模拟电子技术模拟电子技术MultisimMultisim仿真实验仿真实验(3) 测量输出电阻。通过测量输出端接负载(RL=2.4k )时的输出电压UOL和不接负载时的输出电压Uo，计算输出电阻值。分析表6-5中数据可知，引入电压串联负反馈后，降低了放大电路的输出电阻。 第第6 6章章 模拟电子技术模拟电子技术Multis
41、imMultisim仿真实验仿真实验表6-5 输出电阻测量值 测试电路 UOL/mV Uo/V ro=(Uo / UOL-1)RL/k 不加负反馈 J1 断开 584.900 1.138 2.6 引入负反馈 J1 闭合 90.907 98.119103 0.21 第第6 6章章 模拟电子技术模拟电子技术MultisimMultisim仿真实验仿真实验(4) 观察负反馈对非线性失真的改善。将输入信号幅值改为20 mV，负载接RL1，按Space键断开J1，不接负反馈，打开仿真开关，用示波器观察输入、输出信号波形，如图6-29所示，由图可看出输出波形出现严重失真。按Space键闭合J1，引入负反馈
42、，打开仿真开关，观察到的输入、输出波形如图6-30所示，由图可看出非线性失真已基本消除。 第第6 6章章 模拟电子技术模拟电子技术MultisimMultisim仿真实验仿真实验图6-29 无负反馈电路输入、输出波形 第第6 6章章 模拟电子技术模拟电子技术MultisimMultisim仿真实验仿真实验图6-30 负反馈电路输入、输出波形 第第6 6章章 模拟电子技术模拟电子技术MultisimMultisim仿真实验仿真实验(5) 观察负反馈对放大电路频率特性的影响。将图6-28中的示波器换成波特图仪(注意波特图仪的连接)，具体设置可参考前面的相关内容。按Space键断开或闭合负反馈支路，
43、分别测试电路的频率特性。图6-31所示为没有负反馈时电路的幅频特性曲线，图6-32所示为引入负反馈时电路的幅频特性曲线。 第第6 6章章 模拟电子技术模拟电子技术MultisimMultisim仿真实验仿真实验图6-31 无负反馈电路的幅频曲线 第第6 6章章 模拟电子技术模拟电子技术MultisimMultisim仿真实验仿真实验图6-32 负反馈电路的幅频曲线 第第6 6章章 模拟电子技术模拟电子技术MultisimMultisim仿真实验仿真实验移动数轴可读取数据。无负反馈时电路的下限截止频率 fL = 186.209 Hz，上限截止频率 fH = 549.541 kHz，通频带 BW
44、= fH -fL = 549.541 kHz -0.186 kHz549 kHz，通频带内幅度 (即放大倍数)约为 410。 引入负反馈时电路的下限截止频率 fL = 64.565 Hz， 上限截止频率 fH = 6.607 MHz，通频带 BW = fH -fL6.607 MHz，通频带内幅度(即放大倍数)约为 60。 由此可见，引入负反馈后，电路的通频带展宽了近 10 倍，但放大倍数同时也下降了约 10 倍。负反馈放大电路展宽通频带是以牺牲放大电路的放大倍数为代价的。 第第6 6章章 模拟电子技术模拟电子技术MultisimMultisim仿真实验仿真实验5 5结论结论引入负反馈可以改善电
45、路的交流性能：(1) 提高放大倍数的稳定性。(2) 减小电路的非线性失真。(3) 改变输入、输出电阻的大小。(4) 展宽通频带。 第第6 6章章 模拟电子技术模拟电子技术MultisimMultisim仿真实验仿真实验6 6问题探讨问题探讨(1) 反馈电阻对负反馈放大倍数和通频带有什么影响？在Multisim中如何快速地观察反馈电阻的参数变化对负反馈放大倍数和通频带的影响？(2) 电源电压的波动对负反馈增益是否有影响？ 第第6 6章章 模拟电子技术模拟电子技术MultisimMultisim仿真实验仿真实验6.7 正弦波振荡电路仿真实验正弦波振荡电路仿真实验1实验要求与目的(1) 构建正弦波振
46、荡电路。(2) 分析正弦波振荡电路性能。 第第6 6章章 模拟电子技术模拟电子技术MultisimMultisim仿真实验仿真实验2 2实验原理实验原理正弦波振荡电路是一种具有选频网络和正反馈网络的放大电路。振荡的条件是环路增益为1，即AF = 1。其中A为放大电路的放大倍数，F为反馈系数。为了使电路能够起振，应使环路的增益AF略大于1。根据选频网络的不同，可以把正弦波振荡电路分为RC振荡电路和LC振荡电路。RC振荡电路主要用来产生小于1 MHz的低频信号，LC振荡电路主要用来产生大于1 MHz的高频信号。第第6 6章章 模拟电子技术模拟电子技术MultisimMultisim仿真实验仿真实验
47、图6-33 文氏桥式正弦波振荡电 第第6 6章章 模拟电子技术模拟电子技术MultisimMultisim仿真实验仿真实验文氏桥式正弦波振荡电路在振荡工作时， 正反馈网络的反馈系数 F = 1/3，放大电路的放大倍数 A = 3。要使电路能够起振，放大电路的放大倍数必须略大于 3。在图 6-33 中，放大电路是一个同相比例电路，它的放大倍数为 A = 1 + (R5/R4)，要使 A 略大于 3，只要取 R5略大于 R4的 2 倍即可，如电路中 R4 = 6 k，R5 = 15 k。电路的振荡频率为 f = 1/(2RC)。 自动稳幅原理：当输出信号幅值较小时，D1和 D2接近于开路，rd为二
48、极管 D1、D2的动态等效电阻，由于 R5阻值较小，由 D1、D2、和R5组成的并联支路的等效电阻近似为 R5的阻值，A = 1+(rd/R5)/R41+R5/R4。但是随着输出电压的增加，D1和 D2的等效电阻将逐渐减小，负反馈逐渐增强，放大电路的电压增益也随之降低，直至降为 3，振荡器输出幅值一定的稳定正弦波。 如果没有稳幅环节， 当输出电压增大到过高时， 运算放大器工作到非线性区， 这时振荡电路就输出失真的波形。 第第6 6章章 模拟电子技术模拟电子技术MultisimMultisim仿真实验仿真实验3 3实验电路实验电路文氏桥式正弦波振荡电路如图6-33所示。4 4实验步骤实验步骤(1
49、) 构建图6-33所示的文氏桥式正弦波振荡电路。(2) 打开仿真开关，用示波器观察文氏桥式正弦波振荡电路的起振及振荡过程。测得的输出波形如图6-34所示。注意：要将屏幕下方的滑动块拖至最左端观察起振过程。移动数据指针，可测得振荡周期T = 6.3 ms，则振荡频率f = 1/T = 1/6.4 ms158 Hz，与理论计算值基本一致。起振时间大约为114 ms。 第第6 6章章 模拟电子技术模拟电子技术MultisimMultisim仿真实验仿真实验图6-34 R5=15 k时的振荡电路输出波形 第第6 6章章 模拟电子技术模拟电子技术MultisimMultisim仿真实验仿真实验(3) 改
50、变R5的值，R5分别取10k和30k，观察输出波形。当R5=10k时，没有输出信号，因为电路的放大倍数A=1+(R5/R4)=1+(10/6)3，AF1，电路不能起振；当R5=30k时，示波器波形如图6-35所示。比较图6-34和6-35可以看出，随着R5的增大，起振速度加快，起振时间大约是12 ms，但振荡频率没有改变。 第第6 6章章 模拟电子技术模拟电子技术MultisimMultisim仿真实验仿真实验图6-35 R5=30k时的输出波形 第第6 6章章 模拟电子技术模拟电子技术MultisimMultisim仿真实验仿真实验(4) 将电阻R1和R2的阻值都改为2 k 。打开仿真开关，
