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第9章模拟电子技术仿真实验,9.1半波整流电路仿真实验9.2桥式整流滤波仿真实验9.3单管共发射极放大电路仿真实验9.4乙类推挽功率放大器仿真实验9.5结型场效应晶体管共源极放大电路仿真实验9.6串联电压负反馈放大器仿真实验9.7反相比例运算放大器仿真实验9.8加法电路仿真实验9.9文氏电桥振荡器仿真实验9.10三端可调输出集成稳压器仿真实验,9.1半波整流电路仿真实验,1.仿真实验目的1)学会半波整流电路输出电压数值的测量。2)学会半波整流电路输入/输出电压波形的测试。2.元器件选取1)交流电压源：Place SourcePOWER_SOURCESAC_POWER,选取电压源并依据仿真图要求设置参数。2)接地：Place SourcePOWER_SOURCESGROUND，选取电路中的接地。3)电阻：Place BasicRESISTOR,选取阻值为1k的电阻。4)二极管：Place DiodesDIODE，选取IN4001型二极管。5)电压表：Place IndicatorsVOLTMETER，选取电压表并设置为直流档。,9.1半波整流电路仿真实验,6)示波器：从虚拟仪器工具栏调取XSC1。3.仿真电路,图9-1半波整流仿真电路及示波器面板图,9.1半波整流电路仿真实验,4.电路原理简述5.仿真分析1)搭建图9-1a所示的半波整流仿真电路。2)单击仿真开关，并双击示波器图标打开其面板，观察示波器的屏幕上的波形及电压表的显示，记录于表9-1中。,表9-1半波整流仿真数据,6.思考题1)利用半波整流电路输入电压与输出电压计算公式，计算输出直流电压。2)比较半波整流平均输出电压的计算值与仿真测量值，情况如何？,9.2桥式整流滤波仿真实验,1.仿真实验目的1)学会桥式整流电路输出电压值和输入交流电压值的仿真测试。2)测试滤波电容接与不接对输出电压波形的影响，了解滤波电容的作用。2.元器件选取1)交流电压源：Place SourcePOWER_SOURCESAC_POWER,选取电压源并依据仿真图要求设置参数。2)接地：Place SourcePOWER_SOURCESGROUND，选取电路中的接地。3)电阻：Place BasicRESISTOR,选取阻值为1k的电阻。4)整流桥：Place DiodesFWB，选取MDA2501型整流桥。5)电容：Place BasicCAPACITOR,选取电容值为220F的电容。,9.2桥式整流滤波仿真实验,6)开关：Place Elector_MechanicalSENSING_SWITCHESLIMIT_NO，选取开关。7)电压表：Place IndicatorsVOLTMETER，选取电压表并设置为直流档。8)示波器：从虚拟仪器工具栏调取XSC1。3.仿真电路,图9-2桥式整流仿真电路及示波器面板图,9.2桥式整流滤波仿真实验,4.电路原理简述5.仿真分析1)搭建图9-2a所示的桥式整流仿真电路。2)单击仿真开关，激活电路，观察示波器XSC1面板屏幕上的波形和电压表的显示数字，记录于表9-2中。,表9-2桥式整流仿真数据,3)单击仿真暂停按钮，停止仿真。,9.2桥式整流滤波仿真实验,图9-3桥式整流滤波仿真电路及示波器面板图,4)单击仿真开关，激活电路，观察示波器XSC1面板屏幕上的波形和电压表的显示数字，记录于表9-2中。,9.2桥式整流滤波仿真实验,6.思考题1)比较桥式整流电路与半波整流电路输出电压波形，说明二者输出电压仿真结果存在什么关系？2)桥式整流电路不带电容滤波时电阻性负载输出电压平均值与输入电压有效值存在什么关系？3)桥式整流电路加上电容滤波后输出电压波形有什么变化？直流输出电压有什么变化？,9.3单管共发射极放大电路仿真实验,1.仿真实验目的1)学会测试单管共发射极放大电路的静态工作点。2)学会测试单管共发射极放大电路的输入电压和输出电压的波形及二者的相位关系。2.元器件选取1)电压源：Place SourcePOWER_SOURCESDC_POWER,选取直流电压源并设置电压为12V。2)接地：Place SourcePOWER_SOURCESGROUND，选取电路中的接地。3)电阻：Place BasicRESISTOR,选取电阻并根据仿真电路设置电阻值。,9.3单管共发射极放大电路仿真实验,4)电解电容：Place BasicCAP_ELECTROLIT,选取电容值为10F的电容。5)晶体管：Place TransistorsBJT_NPN，选取2N2222A型晶体管。6)电压表：Place IndicatorsVOLTMETER，选取电压表并设置为直流档。7)电流表：Place IndicatorsAMMETER，选取电流表并设置为直流档。8)函数发生器：从虚拟仪器工具栏调取XFG1。9)示波器：从虚拟仪器工具栏调取XSC1。3.仿真电路,9.3单管共发射极放大电路仿真实验,1)测试单管共发射极放大电路的静态工作点仿真电路如图9-4所示。,图9-4单管共发射极放大电路的静态工作点仿真电路,9.3单管共发射极放大电路仿真实验,2)测试单管共发射极放大电路电压放大倍数的仿真电路及函数发生器面板图如、b所示。,图9-5单管共发射极放大电路电压放大倍数的仿真电路及函数发生器面板图,9.3单管共发射极放大电路仿真实验,4.电路原理简述(1)单管共发射极放大电路的静态工作点(2)单管共发射极放大电路的电流放大系数和电压放大倍数5.仿真分析(1)单管共发射极放大电路的静态工作点仿真电路1)搭建图9-4所示单管共发射极放大电路的静态工作点仿真电路。2)双击图中各电压表、电流表图标，打开其属性对话框后进行设置。3)按下仿真开关，激活电路，记录集电极电流IC、发射极电流IE、基极电流IB、集电极-发射极电压UCE、发射极电压UE和基极电压UB的测量值于表9-3中。,9.3单管共发射极放大电路仿真实验,表9-3单管共发射极放大电路的静态工作点仿真数据,(2)单管共发射极放大电路电压放大倍数仿真电路1)搭建图9-5a所示单管共发射极放大电路电压放大倍数仿真电路。2)双击图中各函数发生器、示波器图标，打开其面板对话框后进行设置。3)按下仿真开关，激活电路，观察示波器显示的输入电压峰值UIM与输出电压峰值UOM，如图9-6所示，并记录于表9-4中，计算电压放大倍数Au。,9.3单管共发射极放大电路仿真实验,图9-6单管共发射极放大电路输入输出电压波形,9.3单管共发射极放大电路仿真实验,表9-4单管共发射极放大电路电压放大倍数仿真数据,6.思考题1)根据仿真数据，确定图9-4所示单管共发射极放大电路的静态工作点。2)估算单管共发射极放大电路的电流放大系数。3)计算单管共发射极放大电路的电压放大倍数Au。4)放大器的输出波形与输入波形之间的相位关系如何？,9.4乙类推挽功率放大器仿真实验,1.仿真实验目的1)分析乙类推挽放大器输出波形产生交越失真的原因及消除交越失真的方法。2)依据乙类推挽放大器输入/输出波形测试值，计算电压增益和最大平均输出功率。2.元器件选取1)直流电源：Place SourcePOWER_SOURCESVCC,选取直流电源并根据电路设置电压。2)接地：Place SourcePOWER_SOURCESGROUND，选取电路中的接地。3)电阻：Place BasicRESISTOR,选取电阻并根据电路设置电阻值。,9.4乙类推挽功率放大器仿真实验,4)电容：Place BasicCAPACITOR,选取电容并根据电路设置电容值。5)晶体管：Place TransistorsBJT_NPN，选取2N3904和2N3906型晶体管。6)二极管：Place DiodesDIODE,选取1N4001和1BH62型二极管。7)函数发生器：从虚拟仪器工具栏调取XFG1。8)示波器：从虚拟仪器工具栏调取XSC1。3.仿真电路,图9-7零偏置乙类推挽放大电路及函数发生器面板图,9.4乙类推挽功率放大器仿真实验,图9-8完整的乙类推挽功率放大电路及函数发生器面板图,4.电路原理简述,9.4乙类推挽功率放大器仿真实验,5.仿真分析(1)零偏置乙类推挽放大电路仿真分析1)搭建图9-7a所示零偏置乙类推挽放大电路，函数发生器按图9-7b所示进行设置。2)单击仿真开关，激活电路。,9.4乙类推挽功率放大器仿真实验,图9-9甲乙类推挽功率放大器,(2)完整的乙类推挽功率放大电路仿真分析,9.4乙类推挽功率放大器仿真实验,1)搭建图9-8a所示完整的乙类推挽功率放大电路，函数发生器按图9-8b所示进行设置。2)单击仿真开关，激活电路。,图9-10完整的乙类推挽功率放大电路输入/输出波形,9.4乙类推挽功率放大器仿真实验,6.思考题1)图9-7所示的电路产生交越失真的原因是什么？在电路中加进两个二极管起什么作用？2)根据示波器显示的输出电压峰值UOP和输入电压峰值UIP，求放大器的电压增益Au和放大器的最大平均输出功率PO。,9.5结型场效应晶体管共源极放大电路仿真实验,1.仿真实验目的1)学会测量跨导gm。2)依据结型场效应晶体管共源极放大电路输入输出电压波形，计算电压增益。2.元器件选取1)直流电源：Place SourcePOWER_SOURCESVDD,选取直流电源并根据电路设置电压。2)接地：Place SourcePOWER_SOURCESGROUND，选取电路中的接地。3)电阻：Place BasicRESISTOR,选取电阻并根据电路设置电阻值。,9.5结型场效应晶体管共源极放大电路仿真实验,4)电容：Place BasicCAPACITOR,选取电容并根据电路设置电容值。5)场效应晶体管：Place TransistorsJFET_N，选取2SK117型场效应晶体管。6)电压表：Place IndicatorsVOLTMETER，选取电压表并设置为直流档。7)电流表：Place IndicatorsAMMETER，选取电流表并设置为直流档。8)函数发生器：从虚拟仪器工具栏调取XFG1。9)示波器：从虚拟仪器工具栏调取XSC1。3.仿真电路,9.5结型场效应晶体管共源极放大电路仿真实验,图9-11测量跨导仿真电路,9.5结型场效应晶体管共源极放大电路仿真实验,图9-12场效应晶体管共源极放大电路及函数发生器面板图,4.电路原理简述,9.5结型场效应晶体管共源极放大电路仿真实验,5.仿真分析(1)测量跨导gm仿真分析1)搭建图9-11所示的测试跨导gm仿真电路。2)单击仿真开关，激活电路，记录栅源电压Ugs为0时的漏极电流Id于表9-5中。,表9-5测试跨导仿真数据,(2)场效应晶体管共源极放大电路仿真分析1)搭建图9-12a所示的场效应晶体管共源极放大电路，函数发生器可按图9-12b所示设置。2)单击仿真开关，激活电路。,9.5结型场效应晶体管共源极放大电路仿真实验,图9-13场效应晶体管共源极放大电路输入/输出电压波形,3)记录输入峰值电压UIP和输出峰值电压UOP于表9-6中。,9.5结型场效应晶体管共源极放大电路仿真实验,表9-6场效应晶体管共源极放大电路仿真数据,6.思考题1)根据仿真的数据UIP和UOP，计算放大电路的电压增益Au。2)放大电路输出与输入波形之间的相位差怎么样？,9.6串联电压负反馈放大器仿真实验,1.仿真实验目的1)学会测量串联电压负反馈放大器的输入和输出电压，计算闭环电压增益。2)学会测量负反馈放大器输入与输出电压波形之间的相位差。2.元器件选取1)接地：Place SourcePOWER_SOURCESGROUND，选取电路中的接地。2)电阻：Place BasicRESISTOR,选取电阻并根据电路设置电阻值。3)集成运算放大器：Place AnalogANALOG_VIRTUAL,选取OPAMP_3T_VIRTUAL型集成运算放大器。4)函数发生器：从虚拟仪器工具栏调取XFG1。,9.6串联电压负反馈放大器仿真实验,5)示波器：从虚拟仪器工具栏调取XSC1。3.仿真电路,图9-14电压串联负反馈仿真电路及函数发生器面板图,9.6串联电压负反馈放大器仿真实验,4.电路原理简述5.仿真分析1)搭建图9-14a所示的电压串联负反馈仿真电路，函数发生器面板按图9-14b设置。2)单击仿真开关，激活电路，双击示波器图标打开其面板，面板显示屏上将出现放大电路的输入和输出电压波形，如图9-15所示。,图9-15放大电路的输入和输出电压波形,9.6串联电压负反馈放大器仿真实验,3)在表9-7中记录输入电压峰值UIP及输出电压峰值UOP。,表9-7电压串联负反馈放大电路仿真数据,4)将R1的阻值由10k改为20k，函数发生器的正弦波电压幅值改为100mV，单击仿真开关，激活电路，记录输入电压峰值UIP、输出电压峰值UOP。6.思考题1)根据仿真测量数据，计算放大器的闭环电压增益Au。2)输出电压波形与输入电压波形之间存在什么相位关系？,9.7反相比例运算放大器仿真实验,1.仿真实验目的1)学会测量反相比例运算放大器的输出与输入电压波形，计算电压增益。2)学会测定反相比例放大器输出与输入电压波形之间的相位差。2.元器件选取1)接地：Place SourcePOWER_SOURCESGROUND，选取电路中的接地。2)电阻：Place BasicRESISTOR,选取电阻并根据电路设置电阻值。3)集成运算放大器：Place AnalogANALOG_VIRTUAL,选取OPAMP_3T_VIRTUAL型集成运算放大器。4)函数发生器：从虚拟仪器工具栏调取XFG1。,9.7反相比例运算放大器仿真实验,5)示波器：从虚拟仪器工具栏调取XSC1。3.仿真电路,图9-16反相比例运算放大器仿真电路及函数发生器面板图,9.7反相比例运算放大器仿真实验,4.电路原理简述5.仿真分析1)搭建图9-16a所示的反相比例运算放大器仿真电路，函数发生器按图9-16b所示设置。2)单击仿真开关，激活电路，双击示波器图标打开其面板，面板显示屏上将出现放大电路的输入和输出电压波形，如图9-17所示。,图9-17放大电路的输入和输出电压波形,9.7反相比例运算放大器仿真实验,3)在表9-8中记录输入电压峰值UIP及输出电压峰值UOP，并计算电压增益。,表9-8电压串联负反馈放大电路仿真数据,4)将R1的阻值由10k改为30k，函数发生器的正弦波电压幅值改为50mV，单击仿真开关激活电路，记录输入电压峰值UIP、输出电压峰值UOP。6.思考题1)根据仿真测量数据，计算放大器的闭环电压增益Au。2)输出电压波形与输入正弦电压波形之间存在什么相位关系？,9.8加法电路仿真实验,1.仿真实验目的1)学会直流输入加法电路和交流输入加法电路的仿真方法，理解加法器的工作原理。2)了解加法电路的应用。2.元器件选取1)接地：Place SourcePOWER_SOURCESGROUND，选取电路中的接地。2)电阻：Place BasicRESISTOR,选取电阻并根据电路设置电阻值。3)集成运算放大器：Place AnalogANALOG_VIRTUAL,选取OPAMP_3T_VIRTUAL型集成运算放大器。,9.8加法电路仿真实验,4)电压表：Place IndicatorsVOLTMETER，选取电压表并设置为直流档。5)电流表：Place IndicatorsAMMETER，选取电流表并设置为直流档。6)函数发生器：从虚拟仪器工具栏调取XFG1。7)示波器：从虚拟仪器工具栏调取XSC1。3.仿真电路,图9-18直流电压输入加法电路,9.8加法电路仿真实验,图9-19交流输入加法器及函数发生器面板图,4.电路原理简述,9.8加法电路仿真实验,5.仿真分析(1)直流电压输入加法电路仿真分析1)搭建图9-18所示直流电压输入加法电路，函数发生器按图设置。2)单击仿真开关，激活电路。,表9-9直流电压输入加法电路仿真数据,(2)交流电压输入加法电路仿真分析1)搭建图9-19a所示交流电压输入加法电路。2)单击仿真开关，激活电路。,9.8加法电路仿真实验,图9-20交流电压输入加法电路的输入和输出电压波形,3)在表9-10中记录输入电压峰值UIP及输出电压峰值UOP。,9.8加法电路仿真实验,表9-10交流电压输入加法电路仿真数据,6.思考题1)根据电路元件值，计算I1、I2、I及If。2)将输出电压UO的测量值与计算值比较，情况如何？为什么UO的值为负值？3)说明在加法电路中，输出电压与输入电压之间有何关系?,9.9文氏电桥振荡器仿真实验,1.仿真实验目的1)通过仿真学会测量文氏电桥振荡器的振荡频率。2)了解文氏电桥振荡器的组成。3)掌握文氏电桥振荡器的振荡频率与选频元件的关系。2.元器件选取1)接地：Place SourcePOWER_SOURCESGROUND，选取电路中的接地。2)电阻：Place BasicRESISTOR,选取电阻并根据电路设置电阻值。3)集成运算放大器：Place AnalogANALOG_VIRTUAL,选择OPAMP_3T_VIRTUAL型集成运算放大器。,9.9文氏电桥振荡器仿真实验,图9-21文氏电桥振荡器仿真电路,4)电容：Place BasicCAPACITOR,选取电容并根据电路设置电容,9.9文氏电桥振荡器仿真实验,值。5)二极管：Place DiodesDIODE，选取1N914型二极管。6)示波器：从虚拟仪器工具栏调取XSC1。3.仿真电路4.电路原理简述5.仿真分析1)搭建图9-21所示的文氏电桥振荡器仿真电路。2)单击仿真开关，激活电路，双击示波器图标打开其面板，面板显示屏上将出现文氏电桥振荡器输入/输出电压波形，如图9-22所示。,9.9文氏电桥振荡器仿真实验,图9-22文氏电桥振荡电路输入/输出电压波形,3)测量正弦波的周期T、频率f、集成运算放大器的输出峰值电压U,9.9文氏电桥振荡器仿真实验,OP及输入峰值电压UIP，并记录在表9-11中。,表9-11文氏电桥振荡电路仿真数据,6.思考题1)根据周期T的测量值，计算谐振频率f0。2)根据文氏电桥振荡器的元件值，计算周期T，并与仿真测量值比较。3)根据峰值输出电压UOP和峰值输入电压UIP的仿真测量值，估算电压增益。,9.10三端可调输出集成稳压器仿真实验,1.仿真实验目的1)掌握三端可调输出集成稳压器的使用方法及外部元件参数的选择方法。2)学会测试稳压器的性能。2.元器件选取1)电压源：Place SourcePOWER_SOURCESDC_POWER,选取直流电压源并设置电压12V。2)接地：Place SourcePOWER_SOURCESGROUND，选取电路中的接地。3)三端可调输出集成稳压器：Place PowerVOLTAGE_REGULATOR，选取LM317LZ型三端可调输出集成稳压器。,9.10三端可调输出集成稳压器仿真实验,4)电阻：Place BasicRESISTOR,选取电阻值为1k、2k、10k的电阻。5)电容：Place BasicCAPACITOR,选取电容值为100nF、1F的电容。6)电解电容：Place BasicCAP_ELECTROLIT,选取电容值为680F、10F的电解电容。7)二极管：Place DiodesDIODE，选取1N4148型二极管。8)电压表：Place IndicatorsVOLTMETER，选取电压表并设置为直流档。3.仿真电路,9.10三端可调输出集成稳压器仿真实验,图9-23三端可调输出集成稳压器仿真电路,4.电路原理简述,9.10三端可调输出集成稳压器仿真实验,5.仿真分析1)搭建图9-23所示的三端可调输出集成稳压器仿真电路。2)单击仿真开关，激活电路，调整R2至50%位置，即1k时，观察电压表显示数据，记录在表9-12中。3)接着调整R2至100%位置，即2k时，观察电压表显示数据，记录在表9-12中。,9.10三端可调输出集成稳压器仿真实验,表9-12三端可调输出集成稳压器仿真数据,6.思考题1)用UO1.25V1+R2R1V公式分别计算R2=1k和R2=2k时三端可调输出集成稳压器的输出电压，并与仿真测量电压进行比较。2)三端可调输出集成稳压器与分立元器件组成的串联型稳压器相比，有什么优点？,
