Multisim2001实现放大电路频率特性的仿真测试
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两级放大电路multisim仿真试验报告两级放大电路multisim仿真试验报告一、实验介绍本实验主要用MultiSim软件编辑和仿真一个两级放大电路。
放大电路包括一级预处理部分(当前缓冲器+电容式滤波器)和一级功率部分(管式功率放大器TDA2110)。
两级放大电路也称直接放大,它使用一个预处理放大部分和一个功率放大部分来放大从源收到的信号。
预处理由电容式滤波器和当前缓冲器组成,用于消除输入信号中的干扰,提高信号增益。
功率放大部分主要由放大芯片TDA2110组成,以提高信号电平,使输出信号能够给拓扑分配足够的功率。
1. 首先,用Multisim软件编辑电路图。
先拖出当前缓冲器、电容式滤波器、放大芯片TDA2110等元件,按照原理设计图将各节点连接起来,并进行相应的仿真参数设置,如阻抗等。
2. 然后,设置激励信号,这里设置为正弦信号,频率为1kHz,高低电平分别为5V、-5V,且给激励信号的输入点添加滤波电容。
3.最后,设置输入电压为5v,根据实验要求,观察TDA2110功率放大芯片的输出信号,检查其电压分量的幅值,即前后放大的效果。
四、实验过程1.首先,拖出所需元器件,连接好各节点,并设置元器件的仿真参数,最终实现仿真所需电路图。
五、实验结果运行仿真,将输出信号电压调整为500mV,调压后输出信号获得明显放大,相对于输入信号来说,由5V放大至500mV(即放大100倍)。
如下图所示:六、结论通过实验,可以看出,两级放大电路在实验中正常工作,基本达到将输入信号由5V放大至500mV(即放大100倍)的效果。
实验二 高频功率放大器一、高频功率放大器原理仿真,电路如图所示:(Q1选用元件Transistors 中的 BJT_NPN_VIRTUAL)图2.1 高频功率放大器原理图1、集电极电流ic(1)设输入信号的振幅为0.7V ,利用瞬态分析对高频功率放大器进行分析设置。
要设置起始时间与终止时间,和输出变量。
(2)将输入信号的振幅修改为1V ,用同样的设置,观察i c 的波形。
(提示:单击simulate 菜单中中analyses 选项下的transient analysis...命令,在弹出的对话框中设置。
在设置起始时间与终止时间不能过大,影响仿真速度。
例如设起始时间为0.03s ,终止时间设置为0.030005s 。
在output variables 页中设置输出节点变量时选择vv3#branch 即可)(3)根据原理图中的元件参数,计算负载中的选频网络的谐振频率ω0,以及该网络的品质因数Q L 。
根据各个电压值,计算此时的导通角θc 。
(提示根据余弦值查表得出)。
srad LCw /299.61012610200116120=⨯⨯⨯==-- =Cθ87.80378.0299.61263000=⨯==Lw R Q L2、线性输出(1)要求将输入信号V1的振幅调至1.414V。
注意:此时要改基极的反向偏置电压V2=1V,使功率管工作在临界状态。
同时为了提高选频能力,修改R1=30KΩ。
(2)正确连接示波器后,单击“仿真”按钮,观察输入与输出的波形;输入端波形:输出端波形:(3)读出输出电压的值并根据电路所给的参数值,计算输出功率P0,PD,ηC;输出电压:12V ;∑==RI V I P m c cm m c 21102121 0C cc D I V P = Dc P P 0=η二、 外部特性1、调谐特性,将负载选频网络中的电容C1修改为可变电容(400pF ),在电路中的输出端加一直流电流表。
当回路谐振时,记下电流表的读数,修改可变电容百分比,使回路处于失谐状态,通过示波器观察输出波形,并记下此时电流表的读数;谐振时,C=200pF ,此时电流为:-256.371输出波形为:将电容调为90%时,此时的电流为-256.389mA 。
摘要本论文主要介绍应用Multisim2001软件进行数字频率计的设计与仿真。
数字频率计是用数字显示被测信号频率的仪器,广泛应用于机械振动的频率、转速、声音的频率以及产品的计件等等。
Multisim操作简单方便,易于学习和掌握。
应用Multisim2001软件可以进行电子电路的设计与仿真。
本论文通过数字频率计的设计与仿真反映了应用Multisim2001软件进行电子电路的设计与仿真提高了电子电路设计的效率,节省了设计者的时间、设备。
关键词:数字频率计 Multisim 设计与仿真目录前言第一章 Multisim2001软件简单介绍1.1 Multisim2001简介1.2 Multisim2001的用户界面1.2.1 菜单栏1.2.2 工具栏1.2.3 Multisim2001对元器件的管理1.3 在Multisim2001软件上绘制仿真电路1.3.1 绘制仿真电路的过程1.3.2 在Multisim2001软件上创建电路图第二章课题设计2.1 主要技术要求2.2 设计方案图2.3 电路简述2.4单元电路的设计与仿真致谢参考文献附件:附录图1 在Mutilsim中设计的总电路图附录图2 被侧信号100Hz时的仿真结果图附录图3 被侧信号45Hz时的仿真结果图前言数字频率计是用数字显示被测信号频率的仪器,被测信号可以是正弦波、方波或其它周期性变化的信号。
如配以适当的传感器,可以对多种物理量进行测试,比如机械振动的频率、转速、声音的频率以及产品的计件等等。
电子计算机的飞速发展有效地解决了这个问题。
Multisim软件的良好信誉以及Multisim的卓越表现使之很快成为众多EDA用户的首选软件。
Multisim操作简单方便,易于学习和掌握。
并且能弥补设备种类和数量不足,充分扩展学生的思维空间,给他们更大的自由发挥的天地。
使学生可以根据不同需要无限制地进行各种电路分析实验,验证实验,常规实验,设计实验。
基于Multisim 负反馈放大电路的仿真实验分析负反馈在放大电路中广泛应用,它对电路的性能指标有较大的影响。
根据反馈方式的不同,可分为电压串联型、电压并联型、电流串联型和电流并联型四种。
理论分析负反馈对放 大电路的影响较为抽象,采用Multisim 电路设计仿真软件进行仿真实验可直观地得出结果。
在放大电路中引入电压串联负反馈, 会导致电压放大倍数下降, 但输出电压的稳定性提高,非线性失真减少,通频带展宽,输入电阻增加,输出电阻减少。
下面借助于 Multisim电路设计仿真软件对电压串联负反馈放大电路进行仿真实验来验证这些影响。
1. 编辑实验电路1, R11、C3与R5组成负反馈网络。
电路中元件较多,2. 对放大倍数的影响在电路的输入、输出端接入交流电子电压表如图示 选择有无引入负反馈,观察两个电压表的读数。
编辑电压串联负反馈放大电路如图 2。
按计算机键盘 A 键改变开关J1电阻可采用虚拟电阻,便于改变其参数。
R12、R13分别设置为 45唏口 30% 图1电压串联负反馈电路RL图2测量电压放大倍数和稳定性以及非线性失真J1 断开,无负反馈:Ui=3.150mv ; Uo=1.335v; Kv=Uo/Ui=424。
J1闭合,有负反馈:Ui=3.299mv ;Uo=0.103v ;Kv=Uo/Ui=31。
可见引入负反馈后,电压放大倍数下降了。
3. 对输出电压稳定性的影响如图2按A键改变开关J1选择有无引入负反馈,按B改变开关J2选择有无接入RL,观察输出电压的变化。
J1断开,无负反馈:J2断开时,Uo=1.725v ;J2闭合时,Uo=1.335v。
相差0.390v。
J1闭合,有负反馈:J2断开时,Uo=0.106v ;J2闭合时,Uo=0.103v。
相差0.003 v。
可见引入电压负反馈后,输出电压的稳定性提高了。
4. 对非线性失真的影响在图2的输出端接入示波器XSC1可定性观察非线性失真的大小,接入失真度仪XDA1可定量分析失真系数。
基于Multisim负反馈放大电路的仿真实验分析负反馈在放大电路中广泛应用,它对电路的性能指标有较大的影响。
根据反馈方式的不同,可分为电压串联型、电压并联型、电流串联型和电流并联型四种。
理论分析负反馈对放大电路的影响较为抽象,采用Multisim电路设计仿真软件进行仿真实验可直观地得出结果。
在放大电路中引入电压串联负反馈,会导致电压放大倍数下降,但输出电压的稳定性提高,非线性失真减少,通频带展宽,输入电阻增加,输出电阻减少。
下面借助于Multisim 电路设计仿真软件对电压串联负反馈放大电路进行仿真实验来验证这些影响。
1.编辑实验电路编辑电压串联负反馈放大电路如图1,R11、C3与R5组成负反馈网络。
电路中元件较多,电阻可采用虚拟电阻,便于改变其参数。
R12、R13分别设置为45%和30%。
图1 电压串联负反馈电路2.对放大倍数的影响在电路的输入、输出端接入交流电子电压表如图示2。
按计算机键盘A键改变开关J1选择有无引入负反馈,观察两个电压表的读数。
图2 测量电压放大倍数和稳定性以及非线性失真J1断开,无负反馈:Ui=3.150mv;Uo=1.335v;Kv=Uo/Ui=424。
J1闭合,有负反馈:Ui=3.299mv;Uo=0.103v;Kv=Uo/Ui=31。
可见引入负反馈后,电压放大倍数下降了。
3.对输出电压稳定性的影响如图2按A键改变开关J1选择有无引入负反馈,按B改变开关J2选择有无接入RL,观察输出电压的变化。
J1断开,无负反馈:J2断开时,Uo=1.725v;J2闭合时,Uo=1.335v。
相差0.390v。
J1闭合,有负反馈:J2断开时,Uo=0.106v;J2闭合时,Uo=0.103v。
相差0.003 v。
可见引入电压负反馈后,输出电压的稳定性提高了。
4.对非线性失真的影响在图2的输出端接入示波器XSC1可定性观察非线性失真的大小,接入失真度仪XDA1可定量分析失真系数。
如图2按A键改变开关J1选择有无引入负反馈,观察输出波形。
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药后30天结果进行方差分析表明,40%异丙草胺莠去津悬浮剂每公顷施有效成分2700g 最高,与其他处理比较差异显著;40%异丙草胺莠去津悬浮剂每公顷施有效成分1500g 防效次之与其他处理比较差异显著;人工除草处理防效居第三,与其他处理比较差异显著;40%异丙草胺莠去津悬浮剂每公顷施有效成分1350g 与其两种对照药剂比较差异不显著;40%异丙草胺莠去津悬浮剂每公顷施有效成分1200g 防效最差,与其他处理比较差异显著。
药后45天结果进行方差分析表明,40%异丙草胺莠去津悬浮剂每公顷施有效成分2700g 、1500g 两个处理之间比较差异不显著;%异丙草胺莠去津悬E D A (E l e ct r oni c D esi gn A ut om a t i on,电子设计自动化)技术是现代电子工程领域的一门新技术,它提供了基于计算机和信息技术的电路系统设计方法。
利用E D A 仿真技术,可对设计的电路进行分析、仿真、虚拟实验,不仅提高了设计效率,而且可以通过反复仿真得到一个最佳设计方案。
M u l t i si m 软件的前身是“E W B ”软件,即“虚拟电子工作台”软件。
M ul t i si m 2001软件界面直观、使用方便、功能强大,是一种专用仿真软件,目前应用非常广泛。
M ul t isi m2001采用直流扫描分析(D C Sw eep A nal ysi s)和后处理器功能(Po st p r o cessor)来直接测试电子器件特性曲线。
Multisim2001实现放大电路频率特性的仿真测试
Multisim2001是一个用于电路设计和仿真的EDA工具软件,目前广泛应用于电子线路的仿真实验平台和电子系统的仿真设计工具。
Multisim2001为电类专业的学习、教学、研究及开发提供了一种先进的手段和方法。
在电子线路的应用中,往往需要对电路的性能指标进行测试和分析,可以利用Multisim2001的仿真仪器或Multisim2001仿真分析方法对电路的性能指标进行仿真测试。
Multisim2001提供了18种基本仿真分析方法,分别是直流工作点分析、交流分析、瞬态分析、傅里叶分析、噪声分析、失真分析、直流扫描分析、灵敏度分析、参数扫描分析、温度扫描分析、极点-零点分析、传递函数分析、最坏情况分析、蒙特卡罗分析、批处理分析、自定义分析、噪声图形分析和RF分析,这些分析方法能满足一般电子电路的设计、调试和性能指标测试的要求。
下面以分压偏置共射极放大电路交流频率响应的仿真测试为例,介绍Multisim2001仿真分析方法在放大电路频率特性仿真测试中的应用。
首先在Multisim2001电路窗口中创建分压偏置共射极放大电路,如图1所示。
交流频率响应的仿真测试
Multisim2001扫描分析法中的交流分析(AC Analysis)可以对模拟电路进行交流频率响应的分析,即获得模拟电路的幅度和相位的频率响应。
Multisim2001在进行交流分析前,会自动计算电路的直流工作点,以确定电路中非线性元器件的小信号工作模型,而且,在交流分析中,所有输入源都认为是正弦信号,直流电压源视为短路,直流电流源视为开路。
交流频率响应的仿真测试方法如下:
启动Simulate菜单中Analyses下的AC Analysis命令,弹出AC Analysis对话框,在AC Analysis对话框中,单击Frequency Parameters按钮,设置AC分析的频率参数:Start frequency[交流分析的起始频率]为1Hz,Stop frequency[交流分析的终止频率]为10GHz,Sweep type[扫描方式(X轴刻度)]为Decade(十倍程),Number of point per becade[每个十倍程刻度数]为10,Vertical scale[幅度刻度形式(Y轴刻度)]为Logarithmic(对数刻度)。
参数设置如图2所示。
在AC Analysis对话框中,单击“Out put variables”按钮,选择分析节点:分压偏置共射极放大电路的信号输出端:u0,如图3所示。
单击AC Analysis对话框的Simulate按钮,便可得放大电路交流频率响应特性曲线图,如图4所示。
低频频率响应的仿真测试
Multisim2001仿真分析法中的参数扫描分析(Parameter Sweep Analysis),可以将电路中某些元器件的参数在一定的取值范围内变化时,对电路交流频率特性
的影响描绘在同一坐标系中,更方便地测试元器件参数的变化对放大器频率特性的影响。
在输入频率较低时,放大电路的耦合电容C1、旁路电容C3对放大电路的频率特性是有影响的,下面以旁路电容C3(电容量为1μF、22μF时)对放大电路的频率特性的影响为例,利用参数扫描分析(Parameter Sweep Analysis),对放大电路的频率特性进行仿真测试。
方法如下:
启动Simulate菜单中Analyses下的Parameter Sweep Analysis命令,弹出Parameter Sweep对话框,在Parameter Sweep对话框中,单击Analysis Parameters 按钮,设置扫描元件、参数及扫描方式:
Sweep Parameter[扫描参数] :Device Parameter(元件参数),Device[元器件种类] :Capacitor(电容),Name[元器件标号] :cc3,Parameter [扫描元器件的参数] :Capacitance(电容量),Sweep Varition Type[扫描参数变化方式]:Linear (线性扫描),Start[扫描电容量起始值]为1μF,Stop[扫描电容量终止值]为22μF,Increment[变化的增量]为21μF。
参数设置如图5所示。
点击Parameter Sweep对话框的More按钮,选择分析方式Analysis to:AC Analysis(交流分析),如图6所示。
3.在Parameter Sweep对话框中,单击Out put variables按钮,选择分析节点:分压偏置共射极放大电路的信号输出端为u0。
点击Parameter Sweep对话框的Simulate按钮,便可得放大电路在旁路电容C3=1μF和C3=22μF时的交流频率响应特性曲线图,如图7所示。
高频频率响应的仿真测试
在输入频率较高时,晶体管的极间电容对放大电路高频频率特性的影响较为显著,为了便于测试,可在晶体管的基极和集电极之间并联一个小电容CP,测试CP取值为10 pF、80pF时对放大电路高频频率特性的影响。
方法如下:
在分压偏置共射极放大电路中晶体管的基极和集电极之间并联一个小电容CP,如图8所示。
参照“低频频率响应的仿真测试”中的测试方法,可测试得到晶体管的极间电容CP对放大电路高频频率特性的影响曲线图,如图9所示。
从上述的的仿真测试过程和结果可以看到:利用Multisim2001仿真分析方法对电路的性能指标进行仿真测试,关键在于仿真测试方法和仿真测试参数的选定,且测量结果以图形形式显示,非常直观,测量方法简洁,而且还可以利用Analysis Graphs窗口中的Show/Hide Legend或Show/Hide Cursors工具按钮,便可详细地分析、讲解仿真测量的曲线,也可以将测量得到的图形结果输出到Excel 或Math Cad中进行分析,更适合于电路性能指标分析、实验分析显示及电类专业的学习和教学。