模拟电子电路课程设计报告.docx
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模拟电子电路课程设计报告
目录
1课程设计的目的与作用1
1.1课程设计的目的1
1.2课程设计的作用1
2设计任务、及所用multisim软件环境介绍1
2.1设计任务：
1
2.2软件介绍：
2
3差分放大电路Multisim仿真2
3.1差分放大电路模型的建立2
3.2差分放大电路理论分析及计算3
3.3差分放大电路仿真结果分析5
4硅管稳压电路Multisim仿真6
4.1硅管稳压电路模型的建立6
4.2硅管稳压电路理论分析及计算6
4.3硅管稳压电路仿真结果分析7
5矩形波发生电路Multisim仿真8
5.1矩形波发生电路模型的建立8
5.2矩形波发生电路理论分析及计算9
5.3矩形波发生电路仿真结果分析10
6求和电路Multisim仿真11
6.1求和电路模型的建立11
6.2求和电路理论分析及计算11
6.3求和电路仿真结果分析12
7设计总结和体会12
8参考文献12
1课程设计的目的与作用
1.1课程设计的目的
课程设计的目的是通过一个课题或项目把所学的理论知识融入实践，即可以巩固所学的理论知识，同时还可以在实践中认识不足。
了解并掌握Multisim软件，并能熟练的使用其进行仿真。
1.2课程设计的作用
1、有利于基础知识的理解
2、有利于逻辑思维的锻炼
3、有利于与其他学科的整合
4、有利于治学态度的培养。
2设计任务、及所用multisim软件环境介绍
2.1设计任务：
1、差分放大电路Multisim仿真
2、直流电源Multisim仿真
3、振荡电路Multisim仿真
4、运算电路Multisim仿真
2.2软件介绍：
Multisim是加拿大图像交互技术公司（InteractiveImageTechnoligics简称IIT公司）推出的以Windows为基础的仿真工具，适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。
它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。
工程师们可以使用Multisim交互式地搭建电路原理图，并对电路行为进行仿真。
Multisim提炼了SPICE仿真的复杂内容，这样工程师无需懂得深入的SPICE技术就可以很快地进行捕获、仿真和分析新的设计，这也使其更适合电子学教育。
通过Multisim和虚拟仪器技术，PCB设计工程师和电子学教育工作者可以完成从理论到原理图捕获与仿真再到原型设计和测试这样一个完整的综合设计流程。
目前在各高校教学中普遍使用Multisim2001，网上最为普遍的是Multisim9，NI于2007年08月26日发行NI系列电子电路设计软件，NIMultisimv10作为其中一个组成部分包含于其中。
3差分放大电路Multisim仿真
3.1差分放大电路模型的建立
在Multisim中构建一个皆有调零电位的长尾式差分放大电路如图所示，其中两个三极管的参数为β1=β2=50，rbb’1=rbb’2=300Ω，调零电位器Rw的滑动端调在中点。
3.2差分放大电路理论分析及计算
长尾式电路：
如上图所示为典型的差分放大电路，由于Re接负载电源-VEE，拖一个尾巴，故称为长尾式电路。
电路参数理想对称：
Rb1=Rb2=Rb，Rc1=Rc2=Rc；T1管与T2管的特性相同，β1=β2=β，rbe1=rbe2=rbe；Re为公共的发射极电阻。
1.静态分析
当输入信号uI1=uI2=0时，电阻Re中的电流等于T1管和T2管的发射极电流之和，
由于UCQ1=UCQ2，所以uO=UCQ1-UCQ2=0。
2.对共模信号的抑制作用
利用电路参数的对称性抑制温度漂移：
当电路输入共模信号时，如下图所示，基极电流和集电极电流变化相等，即ΔiB1=ΔiB2，ΔiC1=ΔiC2因此，集电极电位的变化也相等，即ΔuC1=ΔuC2，从而使输出电压uo=uCI-uC2=0，由于电路参数的理想对称性，温度变化时管子的电流变化完全相同，故可以将温度漂移等效成共模信号，差分放大电路对共模信号有很强的抑制作用。
利用发射极电阻Re对共模信号的抑制：
利用Re对共模信号的负反馈作用，Re阻值愈大，负反馈作用愈强，集电极电位的变化愈小，差分放大电路对共模信号的抑制能力愈强。
但Re取值不能过大，它受电源电压VEE的限制。
共模放大倍数Ac：
定义为
3.3差分放大电路仿真结果分析
（1）利用Multisim的直流工作点分析功能测量放大电路的静态工作点，可知UCQ1=UCQ2=5.892V（对地）
UBQ1=UBQ2=-40.718mV（对地）
则ICQ1=ICQ2=
=
mA=0.204mA
（2）当Ui=10mV（即Ui1=5mV，Ui2=-5mV）时，由虚拟仪表测得U0=127.517mV，Ii=169.617nA，
则Ad=-
Ri=
×103kΩ=58.996kΩ
将负载电阻RL开路，测得U0’=510.044mV
则R0=（
）RL=（
）×20kΩ=59.996kΩ
（4）将图中的负载电阻RL右端接地，使差分放大电路改为单端输出，此时可测得当Ui=10mV时，U0=102.014mV，
则Ad=-
在单端输出的情况下将RL开路，可测得此时U’0=255.03mV，则
R0=（
）×20kΩ=29.999kΩ
4硅管稳压电路Multisim仿真
4.1硅管稳压电路模型的建立
在Multisim中构建硅稳压管稳压电路如图所示
4.2硅管稳压电路理论分析及计算
整流过程：
四个二极管两两轮流导通，正半周时电流由D1---RL---D3回到U2的负端，正半周时，电流由D2---RL---D4回到U2的正端；无论是正半周还是负半周流过RL的电流的方向是一致的，所以它的电压：
u1=0.9U2;电流IL=0.9*（U2/RL）
4.3硅管稳压电路仿真结果分析
（1）当UI=12V，RL=450Ω时，利用虚拟仪表测得U0=5.012V。
（2）令RL=450Ω不变，改变UI，观察UO的变化情况，结果为，当UI=10V时，U0=4.913V;当UI=14V时，UO=5.0798V。
可见，当UI增大时，UO将随之增大。
由以上结果可得到稳压电路的稳压系数为
Sr=
×
=0.09936=9.936%
可知稳压系数约为10%的数量级。
（3）令UI=12V不变，改变RL，观察UO的变化情况，结果为，当RL=600Ω时，UO=5.033V；当RL=300Ω时，UO=4.963V。
可见，当RL减小，即IL增大时，UO将减小。
令UI=12V不变，将RL开路，测得UO’=5.087V，这稳压电路的内阻为
RO=（
）RL=（
）×450Ω=6.734Ω
5矩形波发生电路Multisim仿真
5.1矩形波发生电路模型的建立
在Multisim中构建占空比可调的矩形波发生电路如图所示。
5.2矩形波发生电路理论分析及计算
一、电路组成及工作原理
因为矩形波电压只有两种状态，不是高电平，就是低电平，所以电压比较器是它的重要组成部分；因为产生振荡，就是要求输出的两种状态自动地相互转换，所以电路中必须引入反馈；因为输出状态应按一定的时间间隔交替变化，即产生周期性变化，所以电路中要有延迟环节来确定每种状态维持的时间。
电路组成：
如图所示为矩形波发生电路，它由反相输入的滞回比较器和RC电路组成。
RC回路既作为延迟环节，又作为反馈网络，通过RC充、放电实现输出状态的自动转换。
电压传输特性如图所示。
工作原理：
设某一时刻输出电压uO=+UZ，则同相输入端电位uP=+UT。
uO通过R3对电容C正向充电，如图中箭头所示。
反相输入端电位uN随时间t增长而逐渐升高，当t趋近于无穷时，uN趋于+UZ；一旦uN=+UT，再稍增大，uO就从+UZ跃变为-UZ，与此同时uP从+UT跃变为-UT。
随后，uO又通过R3对电容C放电，如图中箭头所示。
反相输入端电位uN随时间t增长而逐渐降低，当t趋近于无穷时，uN趋于-UZ；一旦uN=-UT，再稍减小，uO就从-UZ跃变为+UZ，与此同时，uP从-UT跃变为+UT，电容又开始正向充电。
上述过程周而复始，电路产生了自激振荡。
二、波形分析及主要参数
由于矩形波发生电路中电容正向充电与反向充电的时间常数均为R3C，而且充电的总幅值也相等，因而在一个周期内uO=+UZ的时间与uO=-UZ的时间相等，uO为对称的方波，所以也称该电路为方波发生电路。
电容上电压uC和电路输出电压uO波形如图所示。
矩形波的宽度Tk与周期T之比称为占空比，因此uO是占空比为1/2的矩形波。
利用一阶RC电路的三要素法可列出方程，求出振荡周期振荡频率f=1/T。
调整电压比较器的电路参数R1、R2和UZ可以改变方波发生电路的振荡幅值，调整电阻R1、R2、R3和电容C的数值可以改变电路的振荡频率。
5.3矩形波发生电路仿真结果分析
（1）当电位器RW的滑动端调在中间位置时，由虚拟示波器可见，输出波形为正负半周对称的矩形波，电容上的电压UC为充放电波形，从示波器上可测得，矩形波的幅度Uom=5V，振荡周期T=7.7ms。
（2）将电位器RW的滑动端向上移动，由虚拟示波器可见，矩形波的正半周T1增大，而负半周T2减小。
相反，如RW的滑动端向下移动，则正半周期T1减小，负半周期T2增大。
（3）将电位器RW的滑动端调至最下端时，波形如图所示。
可测得此时T1=1.6ms，T2=6.1ms，T=T1+T2=7.7ms，占空比D=T1/T=1.6/7.7≈20%。
6求和电路Multisim仿真
6.1求和电路模型的建立
在Multisim中构建求和电路如图所示。
6.2求和电路理论分析及计算
它的电路图如图所示，其中电阻R'为:
它的输出电压与输入电压的关系为：
6.3求和电路仿真结果分析
加上直流输入电压，当u11=u12=u13=1V时，由虚拟仪表测得U0=-3.499V，即Uo=-（100/50*1+100/100*1+200/100*1）=3.5V；
当u11=1.5V，u12=1V，u13=2V时，测得uo=-4.999V，即Uo=（100/50*1.5+100/100*1+100/200*2）=5V。
7设计总结和体会
通过自己动手操作Multisim软件，使我对此软件有了透彻的了解，能够熟练的操作和使用此软件进行仿真，画电路图等功能。
在实验过程中，避免了操作上的失误，导致实验仪器的损坏。
并且通过这次课程设计，加强了我们动手、思考和解决问题的能力。
并且对书本上的知识有了更直观的理解。
在这个过程中，我学会了很多东西。
可以说比以前任何时候学到的东西都要多和实际。
过去，这样自己动手的机会很少，大多是潜心于理论上的学习，很脱离实际，实际动手能力为零。
但当自己真正动手做了才知道:
理论和实际还是相差很远的，即使理解透的理论也并不一定能够马上用于实践，这还取决于平时积累的实际经验。
有了丰富的实际经验才知道如何可以更好地运用理论知识。
8参考文献
模拟电子技术基础简明教程（第三版）杨素行主编清华大学电子学教研组编
高等教育出版社2006.5（2010重印）
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