EDA设计实验报告 .docx

精品名师归纳总结南 京 理 工 大 学EDA 设计（） 试验报告自动化自动化作者 :张梦甜学号 ：1010200217学 院 系 :专业 :指导老师：吴少琴试验日期：2021 年 10 月 22 日2021 年 10 月可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结摘 要本文包括了三个设计试验：单级放大电路、负反馈放大电路和阶梯波发生电路.通过对这些模拟电路的设计与仿真，给出了试验原理图，并将试验结果与理论值进行了比较，得出相对误差.试验一设计了一个分压偏置的单管电压放大电路，通过调剂电路静态工作点，观看电路出现饱和失真和截止失真的输出信号波形，并测试了对应的静态工作点值.在最大不失真条件下测可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结试了电路的静态工作点，三极管的输入输出特性曲线和，rbe ， rce 的值，电路的输入输出电阻可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结和电压增益，电路的频率响应曲线.试验二设计了一个阻容耦合两级电压放大电路，第一级为差分放大电路，其次级是射级输出放大器 . 并给电路引入了电压串联负反馈，测试了负反馈接入前后电路放大倍数、输入、输出电阻和频率特性 .通过转变输入信号幅度，观看并记录了负反馈对电路非线性失真的影响.试验三设计了一个周期性下降阶梯波电路，对电路进行了分段测试和调剂，直至输出合适的阶梯波 . 通过转变电路元器件参数，观看输出波形的变化，确定了影响阶梯波电压范畴和周期的元件 .最终针对该试验作进一步探究，设计出了上升阶梯波.关键词 单级放大电路负反馈电路阶梯波仿真可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结目次摘要错误！未定义书签。试验一单极放大电路的设计和仿真错误！未定义书签。一 试验目的 定义书签。错误！未二 试验要求 错误！未定义书签。三 试验步骤 5四 试验小结 16试验二负反馈放大电路的设计与仿真错误！未定义书签。一试验目的17二试验要求17三试验步骤18四试验小结26试验三 阶梯波发生器电路的设计错误！未定义书签。一 试验目的 28二 试验要求 28三 试验步骤 28四 试验小结 48试验心得49参考文献50可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结试验一 单级放大电路的设计与仿真一、试验目的1. 设计一个分压偏置的单管电压放大电路，要求信号源频率10kHz 峰值 1mV，负载电阻10k ，电压增益大于 100.2. 调剂电路静态工作点调剂偏置电阻，观看电路显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. 调剂电路静态工作点调剂偏置电阻 ，使电路输出信号不失真，并且幅度尽可能大.在此状态下测试：可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结 电路静态工作点值。 三极管的输入、输出特性曲线和、 rbe、 rce 值。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结 电路的输入电阻、输出电阻和电压增益。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结 电路的频率响应曲线和fL 、f H 值.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结二、试验要求1. 给出单级放大电路原理图.2. 给出电路饱和失真和截止失真时输出电压的波形图.并给出两种状态下三极管的静态工作点值.分析显现失真缘由 .3. 电路工作在不失真状态下：（ 1）给出测试三极管静态工作点的测量值。（ 2）给出测试三极管输入、输出特性曲线和、 rbe 、 rce 值的试验图，并给出测试结果.（ 3）给出输出波形图，求出放大倍数，并与理论运算值进行比较。（ 4）给出测量输入电阻和输出电阻的试验图，求出测试结果，并和理论运算值进行比较.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结（ 5）给出电路的幅频和相频特性图，并给出电路的fL 、f H 值.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结三、试验步骤3.1 单级放大电路可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结试验原理图：3.1.1 饱和失真当电位器阻值为 95% ，显示饱和失真波形如下图：可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结此时静态工作点为：所以， I（BQ ） =92.5443uAICQ=3.38521mA UBEQ=0.67218VUCEQ=0.10573V3.1.2 截止失真当电位器阻值为 5%时，显示截止失真波形如下图：可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结此时静态工作点为：所以， IBQ=61.29678nAICQ=5.11877uA UBEQ=461.65213mVUCEQ=11.97782V3.1.3 最大不失真输出当电位器阻值为 85% 时，显示最大不失真波形如下图：此时静态工作点为：可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结所以， IBQ=16.01874uAICQ=2.32789mA UBEQ=0.7008VUCEQ=3.483V3.2 动态分析3.2.1 测试输入特性测试三极管输入特性曲线试验图：三极管输入特性曲线：可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结拉杆数据：可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结由以上数据可得rbedx8.2237mV1.939k可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结dy4.2406A3.2.2 测试输出特性测试三极管输出特性曲线的试验图：可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结三极管输出特性曲线：测：可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结2.89961.3270 mA10A157.26可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结拉杆数据：可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结所以，rce522.5080 mV5.64 k可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结92.6600A可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结3.2.3 测试电压增益测试放大电路在保持最大不失真输出时电压增益的电路如图：万用表显示值：可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结依据电压增益的定义，AV测Vi92.042mV130.17可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结V0707.08 V可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结AV 理 的理论值为：AV 理 R1 / R3 / rce157.2610k/ 3k/ 5.64k132.82可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结rbe1.939k可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结相对误差 EAV 测AV理AV 理130.17132.82132.82100%1.99%可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结3.2.4 测试输入电阻最大不失真时测输入电阻：可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结万用表显示值：可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结依据输入电阻的定义得RVi707.08V1.84 k可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结Ii 测i384.257 nA可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结Ri 的理论值为：Ri 理15%R5R6 / R2 / rbe可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结0.15500k 1.74k20k / 20k/1.939k可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结Ri 测 Ri 理1.84k1.74k可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结相对误差 ERi理=100%5.7%1.74k可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结3.2.5 测试输出电阻最大不失真时测输出电阻：可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结万用表显示值：可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结R0依据输出电阻定义得V0 I 01.491kV706.883mA2.109k可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结R0 的理论值为：可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结R0理=R3 / rce3k/ 5.64k1.958k可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结R0测-R0理2.109k1.958k可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结相对误差 ER0理=100%7.7%1.958k可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结3.2.6 测试频率特性对试验电路进行沟通分析，可得到如以下图的频率特性曲线:可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结拉杆数据：可得此电路的通带为102.2251Hz 到 15.1889MHz ，带宽为 15.1888MHz.即 f L =102.2251Hz, fH = 15.1889MHz.四、试验小结4.1 试验结论当三极管工作在放大区时具有电流放大作用，只有给放大电路中的三极管供应合适的静态工作点才能保证三极管工作在放大区，假如静态工作点不合适，输出波形就会产生非线性失 真，即饱和失真和截止失真，从而无法正常放大.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结当静态工作点设置在合适位置置时，即保证三极管在沟通信号的整个周期均工作在放大区时，三极管具有电流放大特性，通过合适的外接电路，可实现电压放大.表征放大电路放大性能的沟通参数有电压放大倍数，输入电阻，输出电阻.由于电路中存在电抗性元件，因此，对于不同频率的输入沟通信号，电路的电压放大倍数不同，电压放大倍数和频率的关系定义为频率特性.频率特性包括幅频特性和相频特性，前者指电压放大倍数的幅度与频率的关系，后者指电压放大倍数的相位和频率的关系.4.2 试验中遇到的问题和解决的方法（ 1）遇到问题：设计的元器件参数在仿真之后，发觉电路始终存在失真，所得的静态工作点不合适。解决方法：仔细复习了模拟电子线路的其次章，调剂了参数，重新依据新的参数进行设计，这次放大器可以很好的实现放大成效.（2） 遇到问题：试验结果有的与理论值有差异。解决方法：其缘由可能是实际器件与理论不是特别符合，存在确定差异.在电路特性的争论可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结中，特别是在电路非线性失真部分，可以将化电路调剂中繁琐的替换操作.4.3 试验体会Rc ， Re 处添加相应大小的滑动变阻器，这样可以简可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结本次试验让我更进一步巩固了射级放大器的工作原理，熟识了Multisim 仿真软件的用法，把握了三种电路分析方法，分别是直流工作点分析、直流扫描分析、沟通分析.可以运用 Multisim软件对模拟电路进行设计和性能分析，把握了EDA 设计的基本方法和步骤.试验二 负反馈放大电路的设计与仿真一、试验目的1. 设计一个阻容耦合两级电压放大电路，要求信号源频率20kHz 峰值 5mv ，负载电阻10k ，电压增益大于 100.2. 给电路引入电压串联负反馈： 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. 转变输入信号幅度，观看负反馈对电路非线性失真的影响.二、试验要求1. 给出引入电压串联负反馈电路的试验接线图.Af2. 给出负反馈接入前后电路的放大倍数、输入电阻、输出电阻，并验证1.K f可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结3. 给出负反馈接入前后电路的频率特性和f L 、f H 值，以及输出开头显现失真时的输入信可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结号幅度 .4. 分析试验结果 .三、试验步骤 ）负反馈接入前1）阻容耦合的两级放大电路的原理图2） 动态参数的运算求输入电阻可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结0.707mVRi54.385k可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结0.13 A求输出电阻可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结R0.707mV01.932k可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结0.366A求电压增益可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结A0.350VV0.707mV495可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结3） 频率特性通频带范畴可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结f L =21.0258HzfH =144.7730kHz输出开头失真时的情形a、未失真时的输入输出波形图：b、调剂输入信号幅度而开头失真的输入输出波形：可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结此时的输入信号为8mV）负反馈接入后（接入电压串联负反馈）1）引入负反馈后的试验接线图2）动态参数的运算求输入电阻可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结0.707mVRi1.110nA636.937 k可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结求输出电阻可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结0.707 mVR037.793可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结18.707A求电压增益可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结AV0.014V0.707mV19.83）频率特性通频带范畴可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结f L =2.4335HzfH =2.8072MHz输出开头失真时的情形a、未失真时的输入输出波形图：b、调剂输入信号幅度而开头失真的输入输出波形：可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结此时输入信号幅度为160mV3. 试验小结4.1 试验结论1） 引入反馈前后各参数的比较接入反馈前接入反馈后R i54.385k636.937kR o1.932k37.793A u49519.8f L21.0258Hz2.4335Hzf H144.7730kHz2.8072MHz由表格可以清楚的看出，加入电压串联负反馈后输入电阻增大，输出电阻减小，电压增益显著减小，而通频带变宽 .2） 电压增益显著减小的缘由分析可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结由模电中所学学问可知，AAf1AK f，其中，Af 是负反馈放大电路的放大倍数，A 是电可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结路断开反馈时的放大倍数，K f 是反馈网络的反馈系数.所以，当 1K f1，就有 Af1.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结13） 验证 AfK f可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结由上图， Vi0.707mV,V f0.681mV ,ViVf可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结Vf可以求出 K fV00.681mV0.14 V0.04864可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结120.56K f可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结而 AfV019.8Vi， 可 以 知 道 当 引 入 的 负 反 馈 更 深 时 ， 两 者 的 值 就 越 接 近 . 这 是 由 于可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结AAf1AK f，当 1K f11时， Af.K f可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结4） 比较引入反馈前后输出失真的情形由上面的分析可知，引入负反馈前，输出开头失真时的输入信号幅度为8mV 。引入反馈后， 输出开头失真时的输入信号幅度为160mV ，可见，失真在引入负反馈后变得更难了，引入的负反馈改善了电路的性能，但这是以牺牲电压增益来实现的.4.2 试验中遇到的问题和解决的方法可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结遇到问题：引入电压串联负反馈后，不能达到ViVf 。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结解决方法：调剂Rf 的值，使得两级放大器可以实现深度负反馈.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结4.3 试验体会可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结通过本试验中对于无反馈与带反馈电路的设计与分析比较，我深刻体会到负反馈电路在模拟电路的分析与设计中的作用，并重温存巩固了负反馈方面的学问.知道了负反馈所起到的作用， 即用电压的增益来换电路的非线性失真的减小.试验四 阶梯波发生电路的设计一、试验目的1. 设计一个能产生周期性阶梯波的电路，要求阶梯波周期在40ms 左右，输出电压范畴10V ，阶梯个数 4 个.留意：电路中均接受模拟、真实器件，不行以选用计数器、555 定时器、 D/A 转换器等数字器件，也不行选用虚拟器件.2. 对电路进行分段测试和调剂，直至输出合适的阶梯波.3. 转变电路元器件参数，观看输出波形的变化，确定影响阶梯波电压范畴和周期的元器件.二、试验要求1. 给出阶梯波发生器试验原理图.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的阶梯波，并回答以下问题：(a) 调剂电路中那些元器件值可以转变阶梯波的周期？(b) 调剂电路中那些元器件值可以转变阶梯波的输出电压范畴？（ c） 调剂电路中那些元器件值可以转变阶梯波的阶梯个数？4. 说明设计和调试过程中显现的问题与解决方法.三、试验步骤1. 电路工作原理设计负阶梯波发生器，先考虑产生一个方波，其次，经过微分电路输出得到上下都有的尖脉冲，然后经过限幅电路，只留下所需的正脉冲，再通过积分电路，实现累加而输出一个负阶梯.对应一个尖脉冲就是一个阶梯，在没有尖脉冲时，积分器保持输出不变，在下一个尖脉冲到来时，积分器在原先的基础上进行积分，因此，积分器就起到了积分和累加的作用.当积分累加到比较器的比较电压时，比较器翻转，比较器输出正电压，使震荡把握电路起作用，方波停振.同时，这个正电压是电子开关导通，积分电容放电，积分器输出对的短路，复原到起始状态，完成一次阶梯波输出 .积分器输出由负值向零跳变的过程，又使比较器发生翻转，比较器输出变为负值，这样震荡把握电路起不了作用，方波输出，同时是电子开关断开，积分器进行累加，如此循环，就形成了一系列阶梯波.其原理框图如下图.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结振荡把握电路方波发生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. 设计电路的分步实现2.1 方波发生电路通过调整器件参数值使得周期为40ms.由于最终的要求是阶梯波的周期为40ms,所以每个台阶的时长为 8ms,也就是说每个尖脉冲的周期为8ms，所以方波的周期为8ms.需要调整相关元件的值，使得方波的周期把握在8ms 左右 .通过调整元器件参数，并对输出波形进行检测，可以发觉：电路中电阻R1 的大小影响最终周期的大小， R1 阻值越大，周期也就越大.接下来就是一边不断增大R1 的阻值，一边观看输出波形周期.直到 R1 阻值增大到26.9k 时， 方波周期达到 8ms，当然会存在确定误差.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结最终得到的方波波形如下图.由上图可以知道：T=T2-T1=8.022ms ，中意设计要求 .2.2 尖脉冲发生电路加上尖脉冲发生电路后的电路如下图.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结如上图所示，在原有方波发生电路的基础上增加一个电阻和一个电容便可以构成尖脉冲发生电路 .增加的阻容电路是一个微分电路，可以转变方波的势状，形成尖脉冲.脉冲越尖，脉冲信号就越理想 .因此，通过不断调整电阻、电容的参数值，通过观看输出波形的尖锐程度，以确定较为合适的阻容值，最终得到的尖脉冲信号如下图.由于尖脉冲是方波经过微分变换的来，所以周期应当同方波一样，从图中也可以看出周期大约为 8.022ms,与上面的方波周期一样.2.3 限幅电路尖脉冲发生电路得到的尖脉冲在正负两个平面内都存在.但是我们要得到的是下降阶梯波， 而后面的积分累加电路是一个反相电路，所以在此处我们必需通过增加一个限幅电路，将上半平面内的尖脉冲过滤掉 .这里利用了二极管的 “正向导通，反向截止”的原理，利用仍有二极管的限幅电路来滤除下半部分的尖脉冲 .增加限幅电路后具体的总电路图如下图.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结下图为经过限幅电路后的波形，由图中可以看出，经过限幅电路后，下半部分的波形已被完全滤除，而且脉冲的周期仍保持在8.022ms.2.4 积分累加电路由模电学问可知，一个尖脉冲经过积分累加电路便可以形成一个下降的阶梯，因此增加了一个积分累加电路后的电路输出波形应当由如干个下降的阶梯波组成.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结具体电路如下图 .该电路的输出波形如下图.从图中可以看出，每个阶梯的周期仍约为8.022ms，波形较为精确 .2.5 最终的阶梯波发生电路将上述电路增加一个电压比较器，并协作电子开关等帮忙原件，便可以得到最终的阶梯波发生电路 .电压比较器的作用是形成周期性的下降阶梯波波形.具体的电路如下图.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结测试输出端波形，得到如下图的最终阶梯波波形.3 对输出阶梯波相关参数的检测3.1 对阶梯波周期的检测每个阶梯的周期：可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结上图给出的是每个台阶的周期测量，可以看出，每个台阶的周期大约为8.209ms,与要求的8ms 很接近 .阶梯波周期：可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结由上图可知，阶梯波的周期约为40.299ms，而题目要求的周期为40ms ，相对误差为： E=40.299- 40/40 0.75，误差较小，可近似认为相等.3.2 对阶梯波输出电压的检测可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结上图给出了每个台阶电压范畴的检验结果，由图可以看出，每个台阶的电压范畴大约为2.539V ，与理论的 2.5V 仍是比较接近的 .可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结上图给出了阶梯波输出电压范畴的检验结果，由图中可以看出，最终得到的阶梯波的电压输出为 10.302V ，与要求的 10V 相比，相对误差大约为：E=10.302-10/10=3.02 相对误差在 5% 范畴以内，符合设计要求.4、探究各元件参数对于输出阶梯波的影响及相关问题的