基于Multism的电流串联负反馈放大电路仿真分析

基于Multism的电流串联负反馈放大电路仿真分析 成 绩 评 定 表 课程任务书 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 Multisim软件环境介绍 ................................................ 1 3 电流串联负反馈放大电路原理分析及仿真图 .................................... 2 3.1 原理分析 ............................................................ 2 3.2 基于Multisim建立仿真电路模型 ....................................... 3 4 理论分析及计算 ............................................................ 4 4.1静态理论分析 ......................................................... 4 4.2 动态理论分析 ........................................................ 4 5 仿真结果分析 .............................................................. 4 5.1 直流工作点分析 ...................................................... 4 5.2 示波器波形图 ........................................................ 5 5.3 闭环电压放大倍数分析 ................................................ 5 6 设计总结和体会 ............................................................ 6 7 参考文献 .................................................................. 7 I 1 课程设计的目的与作用 1.1课程设计的目的 根据设计要求完成对电流串联负反馈放大电路的设计，进一步加强对模拟电子技术的理解。了解电流串联负反馈放大电路的工作原理，掌握外围电路设计与放大倍数的测试。 1.2作用 有助于加深我们对模拟电子技术的理解，我们在课堂上学的都是基础理论知识，对于如何用软件来仿真描述所学知识还是有一定难度，通过课程设计我们可以真正理解其内涵。有利于我们逻辑思维的锻炼，课程设计能直接有效地训练学生的创新思维，培养分析问，解决问题能力。有利于培养严谨认真的学习态度。 2 设计任务及所用multisim软件环境介绍 2.1设计任务 1) 采用multisim 仿真软件建立电路模型; 2) 对电路进行理论分析、计算; 3) 在multisim环境下分析仿真结果，给出仿真波形图; 4) 撰写课程设计报告。 2.2 Multisim软件环境介绍 Multisim是美国国家仪器(NI)有限公司推出的以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 1 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。 3 电流串联负反馈放大电路原理分析及仿真图 3.1 原理分析 .. 在图1 所示的放大电路中，反馈电压Uf?IoRF,即反馈电压与输出电流成正比。而在 .'.. 放大电路的输入回路中，净输入电压Ui?Ui?Uf，即外加输入信号与反馈信号以电压的形式求和。根据瞬时极性法，推断出此反馈电压将削弱输入电压的作用，使放大倍数降低，因此，本电路中反馈的组态是电流串联负反馈。 图1 电路实例 .'在图2 所示的放大网络图中，输入信号是净输入电压Ui，输出信号是放大电路的输 .出电流Io，其放大倍数为 ..IoAiu?U' (1) i ..反馈系数等于Uf与Io之比，即为 ..UfFui?Io (2) 2 图2 方框图 3.2 基于Multisim建立仿真电路模型 在Multisim中构建电流串联负反馈放大电路，如图3所示，在输出端，将RL短路，则XMM3=0，因为Re1上的电压并没有消失，所以是电流反馈。在输入端，反馈信号以电压的形式与原始信号电压、净输入电压三者串联在输入回路中，故为串联反馈。因此，它是电流串联负反馈放大电路。 图3 电流串联负反馈放大电路仿真电路 3 4 理论分析及计算 4.1静态理论分析 UBQ?Rb1?Vcc (3) Rb1?Rb2 ICQ?IEQ?UBQ?UBE Re1?Re2 (4) (5) UCEQ?Vcc?ICQ(Rc?Re1?Re2) 4.2 动态理论分析 .... U?IeR?IcR?U (6) fe1e1i ..' Uo??IcRL (7) RL'?Rc//RL (8) ..''.Uo?IcRLRL???Auf?. (9) UiIcRe1Re1 5 仿真结果分析 5.1 直流工作点分析 利用Multisim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: 由图4可知，电路中UBQ =1.98461 V,UEQ =1.21246 V,UCQ =9.22972 V。 4 图4 直流工作点分析 5.2 示波器波形图 由图5 可知，加上正弦电压u1后，uo波形无明显的线性失真，且uo 与u1的波形反相。 图5 示波器波形图 5.3 闭环电压放大倍数分析 由图6、图7可知，利用虚拟仪表测得当Ui=9.998 mV时，Uo=45.304 mV,利用 (9)进行计算，则负反馈放大电路的闭环电压放大倍数 为 ..45.304Uo??????4.53Auf.9.998 Ui (10) 5 图6 输入电压 图7 输出电压 结论:电流串联负反馈放大电路中外加输入信号与反馈信号以电压形式求和，反馈电压削弱了输入电压的作用，使电路的闭环放大倍数降低。 6 设计总结和体会 通过这次课程设计，大致学会了Multisim 10的使用方法，体会到了Multisim软件在电路仿真中的应用，同时这次课程设计让我更好的掌握了带通滤波器的特性。在查询Multisim软件的使用过程中，我也接触到了许多书本上没有深入学习的知识。 思路即出路。当初没有思路，诚如举步维艰，茫茫大地，不见道路。在对理论知识梳理掌握之后，茅塞顿开，柳暗花明，思路如泉涌，高歌“条条大路通罗马”。顿悟，没有思路便无出路，原来思路即出路。 实践出真知。文革之后，关于真理的大讨论最终结果是“实践是检验真理的唯一”，自从耳闻以来，便一直以为马克思主义中国化生成的教条。时至今日，课程设计基本告成，才切身领悟“实践是检验真理的唯一标准”，才明晓实践出真知。 回想起此次课程设计过程中经历的种种困难，遇到不明白的问题时，与他人讨论，查阅资料的过程，所有的努力都指向一个明确的目标。也深深地知道团队的力量是无穷大的。 6 我真的很感动，此次课程设计不仅使我学会了不少东西，更让我体会到人与人之间的沟通的乐趣。 7 参考文献 [1] 清华大学电子学教研组编 . 童诗白，华成英主编 . 模拟电子技术基础 . 3版 . 北 京:高等教育出版社，2001. [2] 华中理工大学电子学教研室编 . 康华光主编,陈大钦副主编 . 电子技术基础 . 模 拟部分 . 4版 . 北京:高等教育出版社,1999. [3] 浙江大学电工电子基础教学中心电子学组编 . 郑家龙，王小梅，章安元主编 . 集 成电子技术基础教程 . 3版 . 北京:高等教育出版社，2002. [4] 西安交通大学电子学教研组编 . 杨拴科主编 . 模拟电子技术基础 . 北京:高等 教育出版社，2003. [5] 哈尔滨工业大学电子学教研室编 . 蔡惟铮主编 . 王立欣副主编 . 基础电子技术 . 北京:高等教育出版社，2004. [6] 冯民昌主编 . 模拟集成电路系统 . 2版 . 北京:中国铁道出版社，1998. [7] 李哲英主编 . 电子技术及其应用基础 . 模拟部分 . 北京:高等教育出版社，2003. [8] 周淑阁主编 . 模拟电子技术基础 . 北京:高等教育出版社，2004. [9] 殷瑞祥主编 . 电路与模拟电子技术 . 北京:高等教育出版社，2004. [10] 胡宴如，耿秋燕主编 . 模拟电子技术基础 . 北京:高等教育出版社，2004. [11] 童诗白，何金茂主编 . 电子技术基础试题汇编 . 模拟部分 . 北京:高等教育出 版社，1992. [12] 李良荣主编，罗伟雄主编 . 现代电子设计技术——基于Multisim 7&Ultiboard 2001 . 北京:机械工业出版社，2004. [13] 郑步生，吴渭编著 . Multisim 2001电路设计及仿真入门与应用 . 北京:电子工 业出版社，2002. [14] 韦思健编著 . 电脑辅助电路设计——Multisim 2001电路实验与分析测量 . 北京: 中国铁道出版社，2002. [15] Thomas L. Floyd, David Buchla. Fundamentals of Analog Circuits.2nd ed..Prentice-Hall Inc.,2002. 7 [16] Allan R. Hambley. Electronics. 2nd ed..Phrentice-Hall Inc.,2000. [17] Adel S.Sedra,Kenneth Smith. Microelectronic Circuits. 4th ed..Oxford University Press Inc.,1998. [18] Multisim 7 Simulation & Education User Guide. Interactive Image Technologies Ltd., Canada,2003. [19] Multisim 7 Simulation & Capture Getting Started & Tutorial Guide. Interactive Image Technologies Ltd.,Canada,2003. [20] Paul Horowitz, Winfield Hill. The Art of Electronics. 2nd ed..Cambridge University Press,1989. 8