基于Multisim8的电压串联负反馈放大电路仿真分析

基于Multisim8的电压串联负反馈放大电路仿真 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 3 基于 Multisim 8 的电压串联负反馈放大电路仿真分析 李慧 , 行小帅 () 山西师范大学物信学院 ,山西 临汾 041004 摘 要 :运用 Multi sim8 仿真软件 ,通过对电压串联负反馈放大电路仿真设计实例 ,进一步探讨 Multi sim8 软 件在模拟电子技术实验教学中的应用。Multi si m8 能有效帮助学生对理论的理解 , 而且软件具有直观 、简便等优 点 ,可以有效解决学生课后的实践难题。 关键词 : M ulti sim 8 ; 放大电路 ; 仿真分析 中图分类号 : T P391 . 9文献标识码 : A M ulti sim8 的虚拟测试仪器种类齐全 ,有一般实验用的 0 引言通用仪器 ,如万用表 、信号发生器 、双通道示波器 、直流 、交流 随着电子技术的飞速发展和计算机技术的普遍应用 , 电源 ;还有一般实验室少有或没有的仪器 ,如波特图示仪 、字 EDA 技术在电子电路的分析设计中显得越来越重要。EDA 信号发生器 、逻辑分析仪、逻辑转换器 、失真度测试仪 、频谱 技术可以根据电路的结构和元件参数对电路进行仿真 ,获得 分析仪和网络分析仪等 。它具有较为详细的电路分析功能 , 电路的技术指标 ,从而可以快速 、方便 、精确地评价电路设计 可以完成电路的瞬态和稳态分析、时域和频域分析 、器件的 的正确性 ,节省大量的时间和费用。本文介绍了新版仿真软 线性和非线性分析、电路的噪声分析和失真分析 、离散傅里 件 M ulti sim 8 的功能特点以及实现电压串联负反馈放大电 叶分析 、电路零极点分析、交直流灵敏度分析等电路分析方 路的仿真分析 。 法 ,以帮助设计人员分析电路的性能 ;并且可以设计 、测试和 1 M ulti si m 8 仿真软件的主要功能及特点 演示各种电子电路 ,包括电工电路 、模拟电路 、数字电路 、射 M ulti sim8 是一个电路原理设计 、电路功能测试的虚拟 频电路及微机接口电路等 。可以对被仿真的电路中的元器 仿真软件 。它用软件的方法模拟电子线路元器件和仪器仪 件设置各种故障 ,如开路 、短路和不同程度的漏电等 ,从而观 表 ,实现了”软件即元器件”和”软件即仪器”。该软件为电子 察不同故障情况下的电路工作状况 。在进行仿真的同时 ,软 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 师提供了一个电路设计与仿真平台 ,不仅与国际著名的 件还可以存储测试点的所有数据 ,列出被仿真电路的所有元 模拟电路仿真软件 spice 兼容 , 而且具有较强的 V HDL 和 器件 清单 安全隐患排查清单下载最新工程量清单计量规则下载程序清单下载家私清单下载送货清单下载 ,以及存储测试仪器的工作状态 、显示波形和具体 Verilo g 设计与仿真功能 。M ulti sim8 具有界面形象 、直观易 数据等 。以下利用 M ulti sim8 仿真软件 ,通过电压串联负反 懂 、采用图形方式创建电路的特点 ,其丰富的元件库提供了 馈放大电路为例 ,介绍仿真软件在模拟电子技术实验中的使 16 000 多个组件 ,全部采用实际模型 ,确保了仿真结果的真 用和分析方法 ,以及软 、硬件应用时测量数据的对比 。 实性和实用性 ;采用开放式的库管理模式 ,能自动地生成模 [ 3 ] 拟和数字组件模型 ,这对新器件的补充十分有利。 2 绘制仿真实验电路图 图 1 电压串联负反馈放大电路仿真电路 收稿日期 :2009 - 09 - 26 ( ) 基金项目 :山西师范大学质量工程项目 SD2008 KCZ216 () 作者简介 :李慧 19842 ,女 ,山西绛县人 ,硕士研究生 ,研究方向为电子线路实验与仿真 。 () 1将开关 K 断开 ,电路中暂不引入级间反馈 。的基极电压仅有 0 . 018 26 V 的误差 ,射极电压 、集电极电 ) a静态工作点 Q 求解 。第一级的静态工作点如下 : 也仅有 0 . 046 74 V 、0 . 140 74 V 的误差 。 ) b用数字万用表测得的输入电压 U = 7 . 07 mV ,输 i Rb11 2 U = = V V = 2 V , BQ1 CC ×12 + R 10 + 2 Rb12 b11 μ电流 I = 4 . 486 A , 则无级间反馈时放大电路的输入电 i ( ) U = U - U = 2 - 0 . 7V = 1 . 3 V ,为 : EQ1 BQ1 B EQ1 U EQ1 R= U = V - I R?V -c1 CQ1 CC CQ1 c1 CC R+ R e11 e12U 7 . 07 iΩΩ R= = k?1 . 576 k.i I 4 . 486 i 1 . 3 12 - V = 9 V . ×3 0 . 3 + 1 Ω 由上式可看出 ,测量值与理论值的误差只有 0 . 011 k 第二级的静态工作点不再赘述 。) 用数字万用表测得的输出电压 U = 612 . 091 mVco ) b输入电阻 R、输出电阻 R、两级放大电路总的电压放 i o 及负载电阻 R 开路时的输出电压 U′ = 1 . 137 V ,则无级 L o 大倍数 A 的求解 。u ( β) R= R?R?[ r+ 1 +R] =反馈时放大电路的输出电阻为 :i b12 b11 be1 e11 ( ) ΩΩ { 10 ?2 ?[ 2 . 9 + 1 + 100×0 . 3 ]} k?1 . 587 k, 1 137 U′o ΩΩ R= R= - 1 ×2 k?1 . 715 k.o - 1 L 612 . 091 U o Ω R= R= 2 k,o c2 由上式可看出 ,测量值与理论值很接近 ,误差很小 。β( ) R?R c1 i2 ?A = A ?A = - u u1 u2 ) d用波特图示仪测得的幅频特性曲线如图 2 所示 。( β) r+ 1 +Rbe1 e11 动波特图仪上的滑动标尺 , 可读出无反馈时的放大倍数β( ) R?RL c2 - ?117 . 895 ,rbe2 f = 1 . 455 L 40 . 083 dB , 上 下 限 频 率 分 别 为k Hz 、f H() 20lg A = 20lg117 . 895dB = 41 . 43 dB . u 585 . 385 k Hz ,则通频带为 583 . 93 k Hz , 测量值与理论值() 2将开关 K 闭合 ,引入电压串联负反馈 。 比较 ,可看出放大倍数的误差仅有 1 . 347 dB 。 输入电阻 R、输出电阻 R、电压放大倍数 A 的求解if of uf ) e用示波器测得的输入 、输出波形如图 3 所示 。从图 β( )R?R c1 i2 可看出 ,当输入信号为正弦波时 ,输出信号却不是真正的 ? A = A ?A =- u u1 u2 ( β) ( )r+ 1 +R?R be1 e11 F 弦波 ,输出信号的上下幅度相差 93 . 127 mV , 那么也就是 β( ) [ R?R?R + R]c2 L F e11 生了非线性失真 。 - ?98 . 666 , rbe2 A u 98 . 666 20lg A = 20lg = dB = 19 . 902 dB , 20lg uf 1 + AF 9 . 979 u u ) Ω ( R = [ 1 + A F R] ?R?R?1 . 658 k,if u u i b11 b12 R o R= = of 1 + AF uo u ( ) R?R + Rc2 F e11 Ω ?0 . 079 k.β( ) [ R?R + R]c2 F e11 1 + A ?- ?Fu1 ur be2 2 . 2 Multi si m8 的测量值 () 1将开关 K 断开时 ,电路中暂不引入级间反馈 。 ) a利用 M ulti sim8 的直流工作点分析功能 ,测量无级间 反馈时两级放大电路的静态工作点 ,分析结果如下 : 表 1 直流工作点的分析结果 DC Operati ng Poi ng ,100 . 000 00 ,72 . 493 78 ,vcc12 . 000 00 ,120 . 000 00 ,51 . 253 26 ,91 . 747 26 () 2将开关 K 合上 ,引入电压串联负反馈 。,6964 . 042 55 m ,88 . 546 69) a用数字万用表测得的输入电压 U = 7 . 07 mV , 输 i ,49 . 140 74μ电流 I = 4 . 28 A ,则引入电压串联负反馈后 ,放大电路的 i ,31 . 981 74 ,20 . 000 00入电阻为 : vui # branch0 . 000 00 vccvcc # bra nch- 4 . 949 06 m U 7 . 07 i ΩΩ R= = k?1 . 652 k. if ,11 . 253 26 4 . 28 Ii 与无级间反馈时相比 ,引入电压串联负反馈后输入电阻提高总的通频带展宽了 。同时减小了非线性失真 ,也使得输入电 了 ,但提高很少。阻提高了 ,输出电阻降低了 。 ) b用数字万用表测得的输出电压 U = 68 . 697 mV 以及 o 负载电阻 R开路时的输出电压 U′= 71 . 503 mV ,则引入电 L o 压串联负反馈后 ,放大电路的输出电阻为 : ′U o 71 . 503 ΩΩ R= R= - 1 - 1 ×2 k?0 . 082 k.of L U 68 . 697 o Ω 由上式可看出 ,测量值与理论值的误差只有 0 . 003 k, 与无级间反馈时相比 ,引入电压串联负反馈后 ,输出电阻降 低了 。 ) c用波特图示仪测得的幅频特性曲线如图 4 所示 。移 图 5 输入 、输出波形动波特图仪上的滑动标尺 ,可读出引入电压串联负反馈后的 放大倍数为 19. 782 dB ,上下限频率分别为 f = 554. 863 Hz 、 L 3 结束语f = 3 . 248 M Hz ,与无级间反馈时相比 ,放大倍数明显降低 , H 本文应用 Multi sim 8 仿真软件对电压串联负反馈放大 同时通频带也明显变宽 ,测量值与理论值相比较 ,可看出放 电路的主要性能进行了仿真分析 ,可看出这种分析形象 、直 大倍数的误差仅有 0 . 12 dB 。 观 。对比引入电压串联负反馈前后的差异 ,可得出正确的结 论 ,同时从测量值与理论值的比较可看出 ,误差较小 。在实 际教学过程中利用这种仿真设计工具将大大提高工作效率 , 并可节省实验资源 ,可以弥补实验仪器 、元器件数量的不足。 学生也可以不受实验时间和实验场地的限制 ,比较自由地支 配实验时间 ,适合大学生“课堂教学 、课后巩固”的特点 。 参考文献 图 4 幅频特性曲线 [ 1 ] . 模拟电子技术基础简明教程[ M ] . 第 3 版. 北杨素行) d用示波器测得的输入、输出波形如图 5 所示。从图中 京 :高等教育出版社 ,2006 . 5 . 可看出 ,当引入电压串联负反馈后 ,输入信号为正弦波时 ,输 郑步生 , 吴渭. M ulti sim 2001 电路设计及仿真入门与 [ 2 ] 出信号为近似的正弦波 ,也就是说产生了非线性失真 ,但输 应用[ M ] . 北京 :电子工业出版社 ,2002 . 2 . 出信号的上下幅度相差仅有 3 . 877 mV ,与无级间反馈时相 任艳玲. 基于 M ulti sim8 . 0 高频单调谐放大电路仿真分 比 ,非线性失真明显减小。 [ 3 ] 析[J ] . 理论与方法 ,2007 ,3 :26 - 30 . 从以上分析可看出 ,引入电压串联负反馈后 ,中频电压 Simulat ing Analysis of Negat ive Feedback Voltage in Series Ampl if ying Circuit Ba sed on Mult isim 8 L i Hui , Xing Xiao2shuai ( )D e p a rt me nt o f P h y si cal a n d I n f orm at i on , S h an x i N o rm al U ni ve rs i t y , L i n f e n S h an x i 041004 , Chi na Abstract :U sing simulatio n sof t ware M ulti sim8 , t he pap er ta kes t he design of voltage serie s negative f eedback a mplifier a s exa mple , di scusse s t he applicatio n of Multi sim8 in a nalo g circuit exp eriment teachi ng. M ulti sim8 can help st udent s under sta nd t he co r rect ness of t heo r y , and t hi s sof t wa re ha s t he adva ntages of int uitive , simple. It ca n al so eff ectively solve t he p ro blem of af t er2school p ractice. Key words :Multi sim 8 ; a mplifier ; simulati ng a nalysi s