南京理工大学EDA1实验报告

南 京 理 工 大 学

EDA设计（Ⅰ）

实验报告

作 者: 学院(系): 专 业:

指导老师： 吴少琴

学 号：

电子工程与光电技术学院 电子信息工程

实验日期： 2013年8月.

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摘 要

本报告使用仿真软件对单级放大电路、差分放大电路、多级放大反馈电路和简单的阶梯波发生器进行了设计和分析。文中对电路中各个参数对电路性能的影响做了详细的实验和数据分析，并和理论数据进行对比，帮助我们更深刻的理解模拟电路中理论与实验的关系，指导我们更好的学习。

关键词 模拟电路设计 实验分析 仿真

Abstract

This report on the single-stage amplifier, differential amplifier, feedback circuit and multi-level amplification of the trapezoidal wave generator for a simple design and analysis. The article on the various circuit parameters on circuit performance in detail the experiments and data analysis, and compare data and theory to help us gain a deeper understanding of analog circuits in the relationship between theory and experiment, to guide us to better learning.

Keywords Analog Circuit Design Experimental analysis Multisim

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目 录

实验一………………………………………………………………………………………… 4 实验二………………………………………………………………………………… 18 实验三……………………………………………………………………………… 26 实验四……………………………………………………………………………… 34

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实验一 单级放大电路

一、实验目的.

1.掌握放大电路静态工作点的调整和测试方法 2.掌握放大电路的动态参数的测试方法

3.观察静态工作点的选择对输出波形及电压放大倍数的影响

二、实验要求.

1.设计一个分压偏置的胆管电压放大电路，要求信号源频率10kHz（峰值1—10mV），负载电阻10k?，电压增益大于80.

2.调节电路静态工作点（调节偏置电阻），观察电路出现饱和失真和截止失真的输出信号波形，并测试对应的静态工作点值。

3.调节电路静态工作点（调节偏置电阻），使电路输出信号不失真，并且幅度最大。在此状态下测试：

①电路静态工作点值

②三极管的输入、输出特性曲线和?、rbe、rce的值 ③电路的输入电阻、输出电阻和电压增益 ④电路的频率响应特性曲线和fL、fH的值

三、实验步骤

1.画出实验原理图。

如图1.1所示即为一个单级放大电路，电阻R4、R3和滑动变阻器RW组成分压偏置器，调节滑动变阻器RW的阻值就可以改变三极管的静态工作点。

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XSC1RW250kΩ4%Key=A4R410kΩ1V11mVrms 10kHz 0° R35kΩ0C210μFR110kΩ5l310μF3Ext Trig+_A+_+B_Q122N2222A7R22kΩR520kΩC110μFV212 V 2.静态分析：

1）给出电路饱和失真的波形图。

在3%（即RW=7.5K?）时给出饱和失真的波形图。

图1：饱和失真图形

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实验三 负反馈放大电路的设计与仿真

一、实验目的

1.掌握多级阻容耦合放大电路静态工作点的调试

2.掌握各种反馈（电压、电流、串联、并联）的区别与接入方法 3.了解反馈对电路电压增益、输入输出电阻以及非线性失真的影响

二、实验要求

1．设计一个阻容耦合两级电压放大电路，要求信号源频率10kHz（峰值1mV）负载电阻20k?，电压增益大于100。

2．给点了引入电压串联负反馈：

①测试负反馈接入前后电路放大倍数、输入、输出电阻和频率特性。 ②改变输入信号幅度，观察负反馈对电路非线性失真的影响。

三、实验步骤

1.电压增益。

1)接入负反馈以前阻容耦合两级电压放大电路。

XMM2R220kΩ2R320kΩ31C210μF62SC945R652kΩKey=A50
0Q3V31mVrms 10kHz 0° 02SC94511R53kΩR413kΩ12R156.5kΩ13V212 V 0R1115kΩR101.5kΩC110μFR8R162kΩV112 V 16R1250kΩQ415R95kΩ5C310μF17R1320kΩXMM1R7500ΩQ18Q2500Ω2SC945492N2222A7V412 V 0

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图1：接入负反馈以前阻容耦合两级电压放大电路。

经计算得Av=136.292

2)接入负反馈以后阻容耦合两级电压放大电路：

XMM2R220kΩ2R320kΩ31C210μFR8R162kΩV112 V 16R1250kΩQ415R95kΩ5C310μFR1320kΩ17XMM1R7500ΩQ182SC945R62kΩKey=A50%5Q26500Ω2SC945492N2222A700R1115kΩR101.5kΩC110μFV412 V 010Q3V31mVrms 10kHz 0° 02SC94511R53kΩR413kΩ12R156.5kΩ13V212 V 图2：接入负反馈以后阻容耦合两级电压放大电路

经计算Avf=12.258

Af?1F。

3)数据分析 ： 验证

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?1。 14第 28 页 共 42 页

反馈电阻Rf?500?，故反馈系数F?所以Af?14

电压放大倍数的相对误差：E=

Re1Re1?Rf14?12.258?12.4%

141由此基本可以验证，在深度负反馈的条件下，电压放大倍数Af?

2.输入电阻。

F

1)接入负反馈以前阻容耦合两级电压放大电路。

XMM2R220kΩ2R320kΩ31C210μF62SC945XMM1184R652kΩKey=A50
09V31mVrms 10kHz 0° 02SC94511R53kΩR413kΩ12R156.5kΩXMM3Q313V212 V 0R1115kΩR101.5kΩC110μF0R8R162kΩV112 V 16R1250kΩQ415R95kΩ5C310μFR1320kΩ17R7500ΩQ18Q2500Ω2SC9452N2222A7V412 V

图3：接入负反馈以前阻容耦合两级电压放大电路

经计算Ri=236.9KΩ

2) 接入负反馈以后阻容耦合两级电压放大电路：

XMM2R220kΩ29R7500Ω2SC945XMM14R6300ΩKey=A50%Q18EDA设计（Ⅰ）实验报告

15R95kΩ5%第 29 页 共 42 页

R320kΩ13Q26C210μFR8R162kΩV112 V 16R1250kΩ14Q4C310μF17500Ω2SC945502N2222A70R1115kΩR101.5kΩC110μF0R1320kΩV412 V 1018Q3V31mVrms 10kHz 0° 02SC94511R53kΩR413kΩ12R156kΩ13V212 V

图4：接入负反馈以后阻容耦合两级电压放大电路

经计算Rif=1268.8kΩ 3.输出电阻。

1)接入负反馈以前阻容耦合两级电压放大电路。

R220kΩ2Q182SC945R62kΩKey=A50%5R320kΩ13Q26C210μFR8R162kΩV112 V 16R1250kΩQ415R95kΩ5

XMM1XMM2C310μFV5917R7500Ω500Ω2SC945042N2222A70R1115kΩR101.5kΩC110μF1mVrms 10kHz 0° V412 V 0010Q3132SC94511R53kΩR413kΩ12R156.5kΩV212 V

图5：接入负反馈以前阻容耦合两级电压放大电路。

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经计算Ro=3.25kΩ

2) 接入负反馈以后阻容耦合两级电压放大电路：

R220kΩ2Q182SC945R62kΩKey=A50%5R320kΩ13Q26C210μFR8R162kΩV112 V 16R1250kΩQ415R95kΩ5C310μFV52N2222A70010Q3132SC94511R53kΩR413kΩ12R156.5kΩV212 V R1115kΩR101.5kΩC110μF1mVrms 10kHz 0° V412 V 09XMM1XMM217R7500Ω500Ω2SC94504图6：接入负反馈以后阻容耦合两级电压放大电路

经计算Ro=341.65Ω 4.幅频特性：

1)接入负反馈以前阻容耦合两级电压放大电路。

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由图可知：Fl=168.1924HZ fh= 92.8415KHZ 2) 接入负反馈以后阻容耦合两级电压放大电路：

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Fl=32.8193HZ Fh=340.6105khz 5.失真情况。

1)接入负反馈以前阻容耦合两级电压放大电路。

调节电路输入信号的幅度，使输出信号开始出现失真，此时输入信号的幅值为30mV.

2) 接入负反馈以后阻容耦合两级电压放大电路

调节负反馈电路输入信号的幅度，使输出信号开始出现失真，此时输入信号的幅值为100Mv.

6.数据分析。

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电压串联负反馈使放大器增益的稳定性提高，使电压增益减小，输入电阻增大，输出电阻减小。 四、实验小结

通过本实验，我们对多级放大电路有了初步的了解，并对反馈电路的性质做了测量，我们发现：反馈电路使得电压增益变小，带宽变宽，并能有效的减小失真。对于所加的电压串联负反馈电路，还可以增大输入电阻，减小输出电阻。可以发现，负反馈电路有很多优点，但也有减小增益的缺点。

结 论

负反馈电路是电路系统的基本特征，对它的理解是今后学习电路的基础。通过本次实验，我们掌握了负反馈电路的基本要素，也对其简单的设计有了认识。对多级放大电路的分析、测量、以及设计的要求也有了初步的掌握。本次实验采用差放电路和共射电路构成多级放大电路，加深了我对差放电器和三极管共射电路的理解。

此次实验出现了一个致命的错误，使我此次实验花费了大量了时间，忽略了反馈极性的判断。由于连线错误，使电路成为正反馈电路了，功亏一篑了！所以应该多注重理论，不应该忽视任何一个小小的细节。小小的细节可能造成致命的错误，实验中应该有严谨的思维。

参考文献

[1] 周淑阁,付文红, 等. 模拟电子技术基础[M]. 北京: 高等教育出版社, 2004.

[2] 付文红、花汉兵 EDA技术与实验 机械工业出版社 2007

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实验四 阶梯波发生器电路的设计

一、实验目的

1.掌握阶梯波发生器电路的结构特点 2.掌握阶梯波发生器电路的工作原理 3.学习复杂的集成运算放大电路的设计

二、实验要求

1.给出阶梯波发生器实验原理图。 2.介绍电路的工作原理。

3.给出电路的分段测试波形和最终输出阶梯波，并回答以下问题： （a）调节电路中的哪些元器件值可以改变阶梯波的周期。

（b）调节电路中哪些元器件值可以改变阶梯波形的输出电压范围？ （c）调节电路中哪些元器件值可以改变阶梯波的个数？ 4.说明设计和调试过程中出现的问题与解决方法。

三、实验步骤

1.阶梯波发生器实验原理图。

0V115 V R111kΩ014R2134kΩ4263XSC116D4Ext Trig+1N914+_A_+B_Q1BC264A10C30.1μF5R31kΩ6C20.05μFR52kΩD21N750A7D11N750A0R65kΩ4130V615 V 124U18D31N9149R72U2U315650Ω371562C10.05μF715741R4R8117413623R110kΩV215 V 1kΩ17715741R1030kΩ00V315 V V51415 V R91.11kΩ01kΩ EDA设计（Ⅰ）实验报告

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图1：阶梯波发生器实验原理图

振荡控制电路 输出 方波发生器 微分电路 限幅电路 积分累加电路 比较器 电 源 电子开关电路

2.具体步骤。

1）方波发生器（产生方波）。

XSC10V115 V +Ext Trig+_A_+B_1R2134kΩ4U15R31kΩ64263C10.05μF3715741R42V215 V 30kΩ7R110kΩ0D21N750AD11N750A0 图2：方波发生器

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可测得周期为7.081ms，幅值为5.467V。通过调节C1和R2的值，可改变方波的周期，这里选取C1=0.05uF, R4=134KΩ。使周期大约为7ms。使用1N750A稳压二极管使方波的幅值大约为5.467V.

2.+微分电路。（产生尖脉冲）

0V115 V XSC141R2134kΩAB_+_Ext Trig+_+42U15R31kΩ6C20.05μFR52kΩD21N750A7D11N750A863C10.05μF715741R423R110kΩV215 V 30kΩ00 EDA设计（Ⅰ）实验报告

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通过调节C2的值可以改变脉冲下降的速率，即改变波形与X轴包围的面积，从而通过积分器可以调节阶梯波的波节高度。这里选取C2=0.05uF。

3.+限幅电路。（将负半周的尖脉冲滤除掉。）

0V115 V XSC141R2134kΩAB_+_Ext Trig+_+42U15R31kΩ6C20.05μFR52kΩD21N750A7D11N750A0R65kΩ8D31N914963C10.05μF715741R423R110kΩV215 V 30kΩ0 图3：限幅电路

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只留下上面部分的尖脉冲。 4.+积分累加电路。

0V115 V 0V415 V C30.1μF5R31kΩ71541R2134kΩ1242U16C20.05μF4638D39R7600ΩU21310263DIODE_VIRTUALR52kΩC10.05μF741R471523R110kΩV215 V 74130kΩ0D21N750A7D11N750AR65kΩ11V315 V 00

图4：积分累加电路

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通过调节C3和R7的值，改变阶梯波的波幅，这里选取C1=0.1uF, R7=600Ω，使一节波幅大约为3.3V左右。

5.+迟滞比较器电路+电子开关。

0V115 V R111kΩ014R2134kΩ4263XSC116D4Ext Trig+1N914+_A_+B_Q1BC264A10C30.1μF5R31kΩ6C20.05μFR52kΩD21N750A7D11N750A0R65kΩ4130V615 V 124U18D31N9149R72U2U315650Ω371562C10.05μF715741R4R8117413623R110kΩV215 V 1kΩ17715741R1030kΩ00V315 V V51415 V R91.11kΩ01kΩ 图5：迟滞比较器电路

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测量得出波形的最大波幅为10.434V，周期为28.249ms，可见满足实验的要求。通过调节R8，R9，R10可以调节翻转电压，调节阶梯个数，并消除末端产生的不规则波形。

6.问题解答：

1）调节电路中哪些元器件值可以改变阶梯波的周期？

阶梯波周期要求为28ms左右，且阶梯数为3 ，一个阶梯对应一个方波，因此方波周期需为7ms左右。所以调整方波发生器的方波发生周期为7ms左右即可。又因为T=2R3C1ln(1+2R1/R2)，所以调整R3、C1、R1、R2可以改变周期。

2）调节电路中哪些元器件值可以改变阶梯波的输出电压的范围？ R8，R9，R10来决定以及微分电路中的C2，R5.

3）调节电路中哪些元器件值可以改变阶梯波的阶梯个数？ R8，R9，R10，积分电路的R7C3决定。

总结：选择不同的二极管和场效应管对于波形也有一定的影响。

四、实验小结

0V115 V EDA设计（Ⅰ）实验报告

16D4第 41 页 共 42 页

XSC1R111kΩ0Ext Trig+1N914+_A_+B_14R2134kΩ4263Q12N260810C30.1μF5R31kΩ6C20.05μFR52kΩD21N750A7D11N750A04130V615 V 124U18D31N914918R65kΩR12100kΩ0R72U2U315650Ω371562C10.05μF715741R4R8117413623R110kΩV215 V 1kΩ17V515 V 14R91.1kΩ0715741R101kΩ30kΩ0V315 V

由产生下降波的原理分析，如果要产生上升波则应留下下半部分的尖脉冲，使尖脉冲到积分电路时产生一个向上的跳跃，由则可以分析迟滞比较器，应该将电子开关换成P沟道三极管，以及D4反向，使在迟滞比较器的输出处于高电位时开关导通，

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使电容放电，让阶梯波按周期出现。

结 论

在本实验中，我们由几个基本的电路单元组合设计了一个周期阶梯波发生器电路。在设计中，我们利用了方波发生器、微分电路、滤波电路、积分电路、迟滞比较器、电子开关等，并通过调节各电路单元的参数输出了符合要求的波形。最后，和小伙伴们一起研究出了上升波的波形，虽然存在着侥幸的情况，但是后来细细的研究电路也发现了一定的道理，加深对电路器件使用的理解，为了达到完美的效果，虚拟了了电阻值，这是不应该的，仿真应该尽量的以实际为准。

参考文献

[1] 周淑阁,付文红, 等. 模拟电子技术基础[M]. 北京: 高等教育出版社, 2004.

[2] 付文红、花汉兵 EDA技术与实验 机械工业出版社 2007

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/s2pa.html