电路仿真实验报告
2019年12月
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目录
实验一 单级放大电路 ......................................................................................................... 3
动态仿真一： ................................................................................................................ 4 动态仿真二： ................................................................................................................ 5 动态仿真三 .................................................................................................................... 7 思考题 ........................................................................................................................... 9 实验二 射极跟随器 .......................................................................................................... 10
测量电压放大倍数 ....................................................................................................... 12 测量输入电阻 .............................................................................................................. 13 测量输出电阻 .............................................................................................................. 14 思考题 ......................................................................................................................... 15 实验三 负反馈放大电路 ................................................................................................... 17
直流工作点分析 .......................................................................................................... 17 交流测试 ..................................................................................................................... 17 测试放大频率特性 ....................................................................................................... 19 思考题 ......................................................................................................................... 20 实验四 差动放大电路 ....................................................................................................... 22
调节放大器零点 .......................................................................................................... 22 测量差模放大电路 ....................................................................................................... 23 测量共模电压放大倍数 ................................................................................................ 24 思考题 ......................................................................................................................... 25 实验五 OTL功率放大器 ................................................................................................... 26
1、静态工作点的调整 ................................................................................................. 26 2、最大不失真输出功率.............................................................................................. 26 3、效率η ..................................................................................................................... 26 4、输入灵敏度 ............................................................................................................ 27 5、频率响应的测试 ..................................................................................................... 27 思考题 ......................................................................................................................... 28 实验六 集成运算放大器运用的测量 ................................................................................. 29
1、按如下所示输入电路.............................................................................................. 29 2、静态测试，记录集成电路的各管脚直流电压 ......................................................... 29 3、最大功率测试 ........................................................................................................ 29 4、频率响应测试 ........................................................................................................ 30 5、放大倍数测量 ........................................................................................................ 30 实验七 波形发生器应用的测量 ........................................................................................ 31
（A）正弦波发生器 .................................................................................................... 31 （B）方波发生器 ........................................................................................................ 33 （C）三角波和方波发生器 ......................................................................................... 36
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实验一 单级放大电路
R57R2100kΩ10 %Key=A5.1kΩ5%4R1551kΩ5%Q13XMM12N2222A6R7R320kΩ5%100Ω5%9R41.8kΩ5%0C347µFR61.5kΩ5%C210µF8V212 V C110µF1V110mVrms 1kHz 0°
仿真数据单位：V 基极 2.83387 集电极 6.12673 发射极 2.20436 Vbe 0.62951 计算数据单位：V Vce 3.92237 Rp 10KΩ Word 资料
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动态仿真一：
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动态仿真二：
R57100kΩ5 %R2Key=A4R151kΩ5%C110µF1V110mVrms 1kHz 0° Q132N2222A6R7100Ω5%R320kΩ5%9R41.8kΩ5%0C347µF5.1kΩ5%5C210µFXSC1V212 V A+_+B_Ext Trig+_8
仿真数据 Vi有效值 157.915mV V0有效值 3.967mV 计算 Av 0.025 Word 资料
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R5XSC1100kΩ710 %Key=A4R151kΩ5%C110µF1V110mVrms 1kHz 0° 32N2222A6R7100Ω5%R320kΩ5%09R41.8kΩ5%C347µFR25.1kΩ5%5Q1C210µFR65.1kΩ5%V212 V A+_+B_Ext Trig+_8 仿真数据 RL 5.1KΩ 330Ω Rp增大 Rp减小
Vb 减小 增大 Vc 减小 增大 Ve 增大 减小 Vi 274.612mV 34.728mV V0 14.135mV 14.135mV 计算 Av 0.051 0.407 Word 资料
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动态仿真三
R5XSC1100kΩ710 %Key=A4R151kΩ5%R85.1kΩ1V15%10mVrms 1kHz 0° 2C110µF32N2222A6R7100Ω5%R320kΩ5%09R41.8kΩ5%C347µFR25.1kΩ5%5Q1C210µFR65.1kΩ5%V212 V A+_+B_Ext Trig+_8 仿真数据 信号发生器有效电压值 63.760mV R57R2100kΩ10 %Key=A5.1kΩ5%4R1551kΩ5%Q132N2222A6R7100Ω5%R320kΩ5%9R41.8kΩ5%0C347µFR65.1kΩ5%计算 万用表的有效数据 Ri 1.9KΩ 6.328mV 1.961μA C210µF8V212 V XMM1R85.1kΩ5%V110mVrms 1kHz 0° 1C110µF2 Word 资料
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R57R2100kΩ10 %Key=A5.1kΩ5%4R1551kΩ5%Q132N2222A6R7100Ω5%R320kΩ5%9R41.8kΩ5%0C347µF8C210µFR85.1kΩ5%V110mVrms 1kHz 0° 1C110µFV212 V XMM12 仿真数据 VL 185.706mV V0 358.344mV 计算 R0 5.1KΩ Word 资料
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思考题
1、画出如下电路：
XSC1V115 V +XFG1-0.000VU1DC 10MOhmExt Trig+_A+_+B_Q12N3904R175ΩQ2R2100Ω+-0.000VU2DC 10MOhm2N3906V215 V
2、如何把元件水平翻转和垂直翻转呢？
答：选中元件，点击鼠标右键，通过点击“90 Clockwise”和“90 CounterCW”即可实现元件的水平翻转和垂直翻转。
3、如何更改元件的数值？
答：选中元件，点击鼠标右键，点击“Replace Component(s)”，选取要更改的数值即可。
4、元件库中有些元件后带有VIRTUAL，它表示什么意思？ 答：它表示虚拟元件。
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实验二 射极跟随器
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Vb 8.33534V Vc 12.00000V Ve 7.66853V Ie=Ve/Re 4.26029mA Word 资料
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测量电压放大倍数
Vi 3V V0 2.875V Av=V0/Vi 0.958 Word 资料
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测量输入电阻
Vs 3V Vi 2.779V Ri=Vi*Rs/(Vs-Vi) 64.131KΩ Word 资料
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测量输出电阻
V0 1.988V VL 1.977V R0=(V0-VL)*RL/VL 10.015Ω Word 资料
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思考题
1、创建如图所示的整流电路，并进行仿真，观察输入和输出波形。
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2、分析射极跟随器的性能和特点。
答：性能：用于电路首级能提高输入电阻，用于末级降低输出电阻，用于两级之间可以起到电路的匹配作用。
特点：输出电阻很小，带负载能力强；电压增益小于近似等于1；输出电压与输入电压同相，输入电阻高，输出电阻低。
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实验三 负反馈放大电路
直流工作点分析
三极管Q1 Vb 3.65937V
Vc 7.26256V Ve 3.02141V 三极管Q2 Vb 3.31991V Vc 4.78864V Ve 2.66472V 交流测试
开环 闭环 RL RL=无穷 RL=1.5K RL=无穷 RL=1.5K Vi 49.431mV 51.512mV 7.683mV 13.356mV V0 41.281mV 44.873mV 6.629mV 11.715mV Av 0.835 0.871 0.863 0.877 Word 资料
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测试放大频率特性
开环 fL 46.0HZ
fH 460.0KHZ fL 46.0HZ 闭环 fH 4.6MHZ Word 资料
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思考题
1、分析如下的幅频特性和输出波形
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实验四 差动放大电路
调节放大器零点
Q1 测量值 C B S3在2.19330V -79.9142左端 9mV S3在第二
-471.99177mV -122.30169mV Q2 E -707.09381mv -763.39035mV C 10.60348V 10.15633V B -9.74819mV -12.53707mV E -566.47578mV -577.78074mV R9 U -707.09391mV -12.00000V
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测量差模放大电路
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测量共模电压放大倍数
Ui Uc1(V) Uc2(V) Ad1=Uc1/Uc2 Ad=U0/Ui Ac1=Uc1/Ui Ac=U0/Ui |Ad1/Ac1|
典型差动放大电路 双端输入 100mV 2.19322 10.60356 0.20684 13.96 21.9322 无 0.00943 共模输入 1V 2.19330 10.60348 无 无 无 0.63506 无 恒流源差动放大电路 双端输入 100mV -472.09912m 10.15641 -0.04648 8.69 -4.72099 无 0.00985 共模输入 1V -471.99178m 10.15633 无 无 无 0.86531 无
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思考题
1.分析典型差动放大电路单端输出时CMRR的实测值与具有恒流源的差动放大电路CMMR实测值比较。
答：双端输入时CMRR近似等于0，共模输入时无法测出CMRR值。
2.分析题中电路的通频带。
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实验五 OTL功率放大器
7C1100µFR6510ΩR5650ΩXMM18V25 V 09XSC1R11kΩ60 %Key=A11XMM2R210kΩ40 %Key=A4R42.4kΩC4110µF0mVpk 1kHz 0° V1212R7100ΩC3100µFQ32N390402N3906D11N30645Q26Q12N390410C2+A_+B_Ext Trig+_1000µF3R88ΩR33.3kΩ 1、静态工作点的调整
Ub Uc Ue Q1 751.01381mV 23.64383mV 3.66292pV Q2 657.70409mV 0 3.66292pV Q3 1.96394nV 657.70409mV 67.03442pV 2、最大不失真输出功率
POM=Uo²/RL=(203.524fV)²/8Ω=5.178×10^(-27)W
3、效率η
η=POM/PE×100%=5.178/7.232×100%=71.6%
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4、输入灵敏度
Vi=44.877fV
5、频率响应的测试
Ui 44.877fV
U0 213.524fV Av 4.758 F
fL 82.0HZ fH 8.2MHZ Word 资料
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思考题
1、分析实验结果，计算实验内容要求的参数。 答：见上面部分。
2、总结功率放大电路特点及测量方法。 答：输出功率大，效率高，非线性失真小。
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实验六 集成运算放大器运用的测量
1、按如下所示输入电路
V1414 V 71501UsRp10kΩRf110kΩU16233241mVrms 1kHz 0° 0741V2014 V Rf2605100kΩ
2、静态测试，记录集成电路的各管脚直流电压
U(V) V2 483.24574μ V3 V4 V6 12.34661m V7 14.00000 -546.54561μ -14.00000 3、最大功率测试
POM=UO²/RL=(9.998mV)²/100KΩ=1nW
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4、频率响应测试
5、放大倍数测量
Ui 1.000mV U0 10.998mV Av 10.998 Word 资料
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实验七 波形发生器应用的测量
（A）正弦波发生器
1、输入如下电路图：
1N4007GPD1R515kΩ1N4007GPD23V154XSC12R610kΩ50 %Key=AR42.2kΩ0+A_+B_Ext Trig+_0R110kΩU112 V 1263715741V2012 V C10.01µF48R26R310kΩ010kΩC20.01µF7 2、接通±12V电源，调节电位器，使输出波形从无到有，从正弦波失真到不失真。描绘出输出端的波形，记下临界起振、正弦波输出及失真情况下的Rw值，分析负反馈强、弱对起振条件及输出波形的影响。
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当R5+R6较小时电路无法起振，R5+R6较大时容易起振。
当R5+R6<18KΩ时无法起振，当R5+R6=18KΩ时起振较慢，且稳定振荡幅度较小，波形良好。
当R5+R6增大时起振加快，增大到19KΩ时幅度较大且无失真。
当R5+R6增大到19KΩ以上时振荡幅度更大，出现失真且R5+R6越大失真也越大。 3、输出最大不失真情况下，用交流毫伏表测量输出电压，反馈电压，分析研究震荡的条件。 输出电压U0=5.913V，反馈电压Uf=1.971V
4、断开二极管D1、D2，重复以上实验，并比较分析有何不同。
当R5+R6较小时电路无法起振，当R5+R6>19KΩ时起振。一旦起振，幅度很快增加到波形失真。
这个现象说明：D1、D2的非线性作用有助于电路的起振与幅度的稳定，对波形失真的改善也有作用。
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（B）方波发生器
1、如下所示，输入电路
4R520kΩXSC1Ext Trig+V1312 V 4263_0A+_+B_U12R22.0kΩC20.01µF715741V2012 V 8R110kΩ6R620kΩ30 %Key=A7R310kΩ0D11N5758510
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2、描绘出示波器中方波和三角波，注意他们的对应关系
3、改变Rw的位置，测出波形的输出频率范围 Rw 100% 测得1KHZ Rw 0% 测得3.229KHZ
4、如果把D1改为单向稳压管，输出波形的变化，并分析1N5758稳压管的作用
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1N5758稳压管的作用是双向电平钳位，使振荡输出的双向脉冲基本对称。
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（C）三角波和方波发生器
1、如下输入电路
V1024C10.022µF9V3012 V U2A+_XSC112 V U1Ext Trig+_B+_0R110kΩ142637153R22.0kΩ6R4702637157410R527kΩ50kΩ50 %Key=A104V212 V 74108V412 V R320kΩ5D11N57580 2、画出示波器中的方波和三角波，测出其幅值和频率及Rw值
F=428.6HZ 方波幅度：22Vp-p 三角波幅度：11Vp-p Rw=25KΩ
3、改变Rw的位置，观察对输出方波和三角波波形的幅值和频率的影响。
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Rw=50KΩ f=793.65HZ 方波幅度：20Vp-p 三角波幅度：10Vp-p
Rw=0 f=294.13HZ 方波幅度：22Vp-p 三角波幅度：10Vp-p
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