电路仿真实验

实验一、三极管放大电路仿真实验

（一）实验目的

1．熟悉EWB的仿真实验法，熟悉EWB中双踪示波器和信号发生器的设置和使用方法。学习电压表的使用方法。

2．熟悉放大电路的基本测量方法，了解信号大小和静态工作点合适与否对放大电路性能的影响。

（二）实验内容与方法

1.进入Windows环境并建立用户文件夹 2.创建实验电路 （1）启动EWB

（2）按图B1-1连接电路

（3）给元器件标识、赋值（或选择模型）。（建议电位器Rp的变化量“Incement”设置为1%，三极管采用默认设置，其β=100）。

图B1-1三极管放大电路仿真实验 （4）仔细检查，确保电路无误、可靠。

（5）保存（注意路径和文件名，并及时保存）。 3.测量静态工作点

（1）设置电压表。在电压表的默认设置中，“Mode”为“DC”（即测量直流），“Resistance”为“1MΩ”,正好符合本电路中直流电压UBQ、UCQ、UEQ的测量要求，因此不必要对电压表进行设置。

（2）单击主窗口右上角的“O/I”按钮运行电路，观测电压表UB、UC、UE的读数，记入表B1.1中。与理论值进行比较，分析静态工作点是否合适。

表B1.1 测量共发射极放大电路的静态工作点 电压表UB 内阻/MΩ 1 0.1 测量值 UBQ/V UCQ/V UEQ/V 测试计算值 UBEQ/V UCEQ/V ICQ/mA （3）将电压表UB的“Resistance”设置改为“0.1MΩ”,然后重启动电路，观测电压表UB、UC、UE的读数，记入表B2.1中。分析UB、UC、UE读数变化的原因。 4.观察放大电路的基本性能

（1）打开信号发生器面板，设置输出为1KHz、幅值50mV的正弦波。打开示波器面板，进行设置，参考值为：“Time base”设置“0.2ms/div”、“ Y/T”显示方式；“Channel A”设置“20mV/div”、“AC”输入方式；“Channel B”设置“1V/div”、 “AC”输入方式；“ Trigger”设置“Auto”触发方式。然后展开示波器面板。双击“Channel B”的输入线，将其设置为红色。

（2）运行电路。观察输入、输出电压的波形（黑色为输入Ui的波形，红色则为输出Uo的波形）。比较输入和输出的电压的大小及相位，判断电路是否正常工作。若电路正常工作且信号不失真则可进行以下测量。 5.测量放大电路的基本性能 （1）测量电压

①为了测量交流输入电压和交流输出电压的有效值，应对电压表UB、Uo进行如下设置： “Mode”为“AC”“Resistance”为“1MΩ”。

②输入1kHz、幅值50mV的正弦波，运行电路，在输出不失真的条件下分别读取电路空载和RL=1kΩ时电压表UB、Uo的值，记入表B1.2中计算电压放大倍数、输入电阻和输出电阻。在计算输入电阻时应注意：信号发生器所设置的信号值Usm为幅值，应先从Usm求出有效值Us，然后与电压表所测出的Ui和Uo的有效值一起代入计算公式，求出输入电阻值。 表B1.2 测量共发射极放大电路的电压放大倍数、输入电阻、输出电阻 测试条件 ? Usm RL 50mV ∞ 1kΩ 测试数据 Ui/mV Uo/mV 电压放大倍数 计算计算公式 值 输入电阻 计算公式 计算值 输出电阻 计算计算公式 值

1kHz （2）观测最大不失真输出电压

增大信号发生器的信号幅度，使输出波形失真。再逐步减小使输出波形刚刚不失真，此时的输出即为最大不失真输出，电压表Uo的读数即为最大不失真输出电压的有效值。分别测量并记录空载和RL=1kΩ时的最大不失真输出电压值。 6.观察静态工作点对电路工作的影响

（1）按动控制键“A”,调小电位器RP,观察并定性记录饱和失真时的输出波形，并根据电压表UC的读数计算当时的ICQ值。

（2）调大电位器RP，观察并定性记录截止失真时的输出波形，并根据电压表UC的读数计算当时的ICQ值。 （三）实验分析与思考

1．整理测量记录，根据测量数据计算静态工作点、电压放大倍数、输入电阻和输出电阻，并与理论计算值进行比较（β=100），分析结果是否合理。 2.分析总结输出波形失真的主要原因与措施。

3.分析总结负载对电压放大倍数和最大不失真输出信号大小的影响。 4.分析总结测量仪表输入阻抗对电路工作和测量结果的影响。

实验二 场效应管放大电路仿真实验

（一）实验目的

1.进一步熟悉EWB的仿真实验发和放大电路的调整、测量方法。 2.加深理解共源极放大电路的性能特点。 （二）实验内容与方法 1.创建实验电路

启动EWB。创建并保存图B2.1所示电路。

图B2.1场效应管放大电路仿真实验

2．观察与调整

（1）打开信号发生器面板，设置输出为10kHz、幅值100mV的正弦波。打开示波器面板，进行设置，参考值为：“Time base”设置“0.02ms/div”、“Y/T”显示方式；“Channel A”设置“50mV/div”,“Channel B”设置“100mV/div”；“Trigger”设置“Auto”触发方式。并展开示波器面板。双击“Channel B”的输入线，将其设置为红色。 （2）运行电路。观察输入、输出电压的波形。（黑色为输入Ui的波形，红色则为输出Uo的波形）。比较输入和输出的电压的大小及相位，判断电路是否正常工作。若电路正常工作且信号不失真则可进行以下测量 3．.测量静态工作点 （1）设置电压表。由于电压表的默认设置是：“Mode”为“DC”（即测量直流），“Resistance”为“1MΩ”。而场效应管的栅源电阻很大，由图B2.3电路可知，电压表UG所测处的电阻为几兆欧，因此，采用默认内阻值进行测量时，电压表内阻将使被测处的电阻变得很小，严重影响所测电路的工作情况，所测数据已不能反映真实情况。为减小测量误差，测量仪表的内阻必须远大于被测电压表US和UD则采用默认设置。

（2）将信号发生器的输出端断开，运行电路，将电压表UG、US、UD的读数记入表B2.3中。

（3）将电压表UG的“Resistance” 设置为“10MΩ”，重启电路，观测电压表分析UG、US、UD读数，记入表B2.1中。分析UG、US、UD读数变化的原因。 表B2.1测量共源极放大电路的静态工作点 电压表UG 内阻/MΩ 1000 10 测试值 UCQ/V USQ/V UDQ/V UGSQ/V 测试计算值 UDSQ/V IDQ/mA

4.测量放大电路的基本特性

（1）测量电压放大倍数、输入电阻和输出电阻 ①设置电压表UG：“Mode”为“AC”，“Resistance”为“1000MΩ”。设置电压表UO：“Mode”为“AC”。

②输入10KHZ、幅度为100mV的正弦波，运行电路。在结点A、B断开和连接两种情况下分别读取电压表UG、UO值（有效值）记入表B2.2中计算电压放大倍数、输入电阻、输出电阻 表B2.2 测量共源放大电路的电压放大倍数、输入电阻、输出电阻 测试条件 ? Usm RL 100mV ∞ 测试数据 Ui/mV Uo/mV 电压放大倍数 计算计算公式 值 输入电阻kΩ 计算公式 计算值 输出电阻kΩ 计算计算公式 值

10kHz 20 kΩ （2）观察最大不失真输出电压幅度

增大信号发生器的信号幅度，使输出波形失真，再逐渐减小输入使输出波形刚刚不失真，此时的输出为最大不失真输出。利用示波器的读数指针，分别测量并记录电路空载和有载（RL=20 kΩ）两种情况下最大不失真输出电压幅度。

（三）实验分析与思考

1．整理测量记录，根据测量数据计算静态工作点、电压放大倍数、输入电阻和输出电阻。 2.分析总结输出波形失真的主要原因与措施。

3.分析总结负载对电压放大倍数和最大不失真输出信号大小的影响。 4.分析总结测量仪表输入阻抗对电路工作和测量结果的影响。

实验三、互补对称功率放大电路仿真实验

（一）实验目的

1.进一步熟悉EWB的仿真实验法，掌握EWB中双踪示波器、信号发生器、电压表和电流表的设置及使用方法。

2.学习互补对称功率放大电路输出功率和效率的测量方法。 3.观察交越失真现象，理解克服交越失真的方法。

4.加深理解乙类和甲乙类互补对称功率放大电路的工作原理。 （二）实验内容与方法 1.创建实验电路

启动EWB,创建并保存图B3.1所示电路。

图B3.1互补对称功率放大电路仿真实验

2.观察乙类互补对称功率放大电路 （1）设置信号发生器：选择正弦波，“Frequency”为“1kHz”，“Amplitude”为“3V”。设置示波器，参考值为：“Time base”设置“0.2ms/div”、“Y/T”显示方式；Channel A和B设置“DC”输入方式，“Y轴刻度”设置“2V/div”；“Trigger”设置“Auto”触发方式。并展开示波器面板。

（2）将结点B1 、B2与结点A相连，使图B3.1接成乙类互补对称功率放大电路。

（3）观察交越失真现象：运行电路，观察比较输入电压和输出电压的波形。这时，输出电压存在交越失真，定性记录该失真波形。改变信号发生器的信号幅度，观察信号大小对波形失真程度的影响。

3.观测甲乙类互补对称功率放大电路

（1）将实验电路改接成甲乙类互补对称功率放大电路：将结点B1、B2与结点A 断开，B1

与B11相连，B2与B22相连。

（2）观察交越失真的消除：输入1kHz、3V幅值的正弦波，运行电路，观察输出电压波形，并与乙类互补对称功率放大电路的输出波形相比较。

（3）调节电位器RP，观察输出电压波形的变化，并分析原因。

（4）测量：将电路参数恢复为图B2.4所示，电压表的“Mode”为“AC”，电流表采用默认设置（即“Resistance”为“１nΩ”，“Mode”为“DC”）。运行电路，调节输入信号幅度，使功放输出为最大不失真电压。将电压表和电流表的读数记入表B2.5中，根据测量结果计算最大不失真输出功率、电源供给功率和效率，并与理论值进行比较。 表B3.1 测量功率放大电路的性能 理论公式 理论值 测量值 Uomax/V IDC/mA Pom/W PDC/W η （三）实验分析与思考 1.整理测量记录，根据测量数据估算最大不失真输出功率Pom、电源供给功率PDC和效率η。 2.分析总结输入信号大小对交越失真程度的影响及克服交越失真的措施。

实验四、有源滤波电路仿真实验

（一）实验目的

1.掌握滤波电路频率特性的测量方法和主要参数的调整方法。 2.了解频率特性对信号传输的影响。了解滤波电路的作用。 3.巩固有源滤波电路的理论知识，加深理解滤波电路的作用。 （二）实验内容与方法 1.一阶有源低通滤波电路

（1）启动EWB，输入并保存图B4.1所示电路。

图B4.1一阶有源低通滤波电路

（2）测试准备：输入幅值1V、1kHz的正弦波，运行电路，用示波器观察us和uo的波形，分析电路是否正常工作，且信号不失真，则可进行以下操作。 （3）观测频率特性

①观测幅频特性：按表B2.9要求用波特图仪测量幅频特性，观察电位器RP2和电容C的大小对截止频率?H的影响，观察电位器RP1的大小对低频增益Auf的影响。

表B4.1测量分析一阶有源低通滤波电路的幅频特性 测试条件 测试 项目 1.测量图B2.7所示电路的幅频特性 RP2/kΩ C/nF RP1/kΩ Aumf/dB 测量值 理论值 ?H/kHz 测量值 理论值 9.1 2.2 100 2.观测RP2大小5 对幅频特性的影响 3.观测C大小对幅频特性的影响 2.2 100 9.1 22 100 4.观测RP1大小9.1 对幅频特性的影响 2.2 50 ②观察相频特性：将电路参数恢复为图B2.7所示，然后对波特图仪进行设置，其参考值为：特性测量选择“Phase”；Vertical坐标类型选择“Lin”，其坐标范围选择起点I为“-90°”、终点F为“0°”；Horizontal坐标类型选择“Log”，其坐标范围选择起点I为“0.1Hz”，终点F为“10MHz”。用波特图仪观察相频特性。

（4）观察低通滤波电路对信号传输的影响：输入幅值为1 V的正弦波，分别在信号年频率为1kHz和10kHz两种情况下，观察输出电压uo波形的形状和大小，比较其异同。将输入波形改成方波，再进行上述那样的观察和比较，并定性记录uo的波形。 2.100Hz陷波电路

（1）输入并保存图B4.2所示电路。 （2）用波特图仪测量幅频特性： ①测量并记录通带增益和陷波频率。

②观察改变电阻R或电容C的大小对截止频率的影响。③观察负反馈电阻RF大小对通带增益的影响。

（3）观察干扰波形和陷波效果 ；

①图B4.2中，干扰信号ud为0.2V、100Hz的正弦波，有用信号us为1V、10Hz的正弦波，

图4.2陷波电路

电路的输入信号ui由这两者叠加而成，因此，有用信号上的干扰，用示波器观察这种高频干扰波形的特征，并定性记录波形。然后运行电路，利用示波器比较ui和uo的波形，观察陷波电路的滤波效果。

②将有用信号us改为1kHz，这时干扰信号ud（为100Hz的正弦波）就成为低频干扰。运行电路，用示波器观察信号上叠加了低频干扰后的波形特征，并定性记录波形。利用示波器比较ui和uo的波形，观察陷波电路的滤波效果。 （三）实验分析与思考

1. 整理测量记录，分析测量结果。

2.画出图B4.1所示一阶有源低通滤波电路的幅频特性，总结其幅频特性参数的调节方法。 3.画出图B4.1电路在输入10kHz方波时的输入、输出电压波形，并分析输出波形失真的原因。

4. 画出图B4.2所示100kHz陷波电路的幅频特性，总结其幅频特性参数的调节方法。 5.分别定性画出信号上叠加了低频干扰和高频干扰时的波形。

6.设计一个低频增益Auf为10dB、截止频率为1kHz的低通滤波电路。 7.设计一个50Hz陷波电路。

实验五、LC正弦波振荡电路

（一）实验目的

1.了解考皮兹振荡电路（即电容三点式震荡电路）和克拉泼振荡电路（改进型电容三点式振荡电路）的工作特点。

2.学习振荡频率的测量和调整方法。 （二）实验内容与方法

1.启动EWB,输入并保存图B5.1所示电路。

图B5.1LC正弦波振荡电路 2观测考皮兹振荡电路

（1）检查振荡电路能否正常工作：运行电路，观察发射极电压ue和输出电压uo的波形，ue应为正半周导通的正弦波，uo应为基本不失真的正弦波。若电路能正常工作，则进行以下测量。

（2）测量直流工作点：按一下键“A”断开正反馈环路，使电路停振，根据表B2.10的要求测量直流工作点与理论值比较。然后再按一下键“A”接通正反馈环路，使电路振荡，观察电压表读数的变化，并测量此时的直流工作点。

表B2.10 测量考皮兹振荡电路的直流工作点(β=100)

UBQ/V 测试测条件 量值 停振 振荡

理论值 / UEQ/V 测量值 理论值 / UCQ/V 测量值 理论值 / UBEQ/V 测量值 理论值 UCEQ/V 测量值 理论值 ICQ/mA 测量值 理论值 （3）测量输出电压幅值和振荡频率：运行电路，等待振荡输出波形稳定后，利用示波器expand窗口的两根可移动指针测量输出电压幅值Uom和振荡频率?o，将测量结果填入表B5.1中。

表B5.1 回路电容对考皮兹振荡电路输出电压频率和幅值的影响 回路电容 C1/pF C2/pF 200 200 100 50 20 100 50 200 分压比n n=C2/(C1+C2)计算值 回路总电容C/pFC=C1C2/(C1+C2)计算值 ?o/kHz 测量值 理论值 Uom/V 测量值 （4）观测回路电容的变化对振荡电路工作的影响：按表B5.1要求，观测回路总电容C和分压比n对电路振荡与否、振荡波形、振荡频率和输出电压幅值的影响。

（5）观测负载RL对振荡电路工作的影响：调节RL，观察其大小对电路振荡与否、振荡波形和输出大小的影响。 3.观测克拉泼振荡电路

（1）将电路恢复为图B5.1所示，运行电路，用示波器观察输出波形、然后按一下键“B”，则图B5.1变成克拉泼振荡电路，观察输出波形的大小和频率有什么变化。

（2）观测回路电容对振荡电路工作的影响：按表B5.2要求，观测回路电容C1、C2和C3对克拉泼振荡电路输出电压频率和幅值的影响，并与考皮兹振荡电路相比较。 表B5.2 回路电容对克拉泼振荡电路输出电压频率和幅值的影响 回路电容 C1/pF C2/pF C3/pF 20 10 10 分压比n n=C2/(C1+C2)计算值 回路总电容 C/pF (C≈C3) ?o/MHz Uom/V 测量值 理论值 测量值 200 200 100 200 100 200 (三)实验分析与思考

1.整理测量记录，分析测量结果。 2.如何确定和调节振荡频率？

3.电容分压比对输出电压幅值的影响。 4.负载RL对振荡电路工作的影响。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/phto.html