电工电子技术实验仿真EWB仿真设计37293.pdf

.第 8 章 模拟电子电路的分析与应用 81 二极管的应用 二极管的基本特性是单向导电性。利用它的单向导电性，二极管可以有多种用途。如整流、限幅、开关等。8.1.1 普通二极管 1.整流 练习题 8-1-1 电路如图 8-1-1 所示。已知tVu314sin10，负载电阻240LR，试画出ou、Di的波形，并求OI、OU。图 8-1-1 题 8-1-1 的 电路 首先，说明二极管型号及参数的选择：用鼠标左键双击二极管，出现属性/模型标签页，如图 8-1-2 所示，选择 National 公司或 Motorol2 公司，然后选择二极管型号 IN4150，接下来使用编辑（Edit）按钮查看二极管的参数，二极管的参数很多，但最重要的参数有两个，即正向压降 VJ 和反向耐压参数 BV，因为正向压降会影响输出电压的大小，而耐压不够，则会出现击穿。图 8-1-2 二极管型号及参数的选择 当二极管型号选定后，连接图 8-1-3 所示的测量电路，从电流表、电压表直接读数，即可得出OI、OU的值。.图 8-1-3 题 8-1-1的测量电路 然后用鼠标左键双击示波器，就会观察到半波整流的输出电压波形，如图 8-1-4 所示。由于LDoRiu，故Di波形的形状和ou的相同。注意，用示波器观察波形时，要选择合适的 Time base 档和 V/Div 档，否则观察不到真实的波形。若将二极管参数中的 BV 值改为 10V，那么二极管就会反向击穿，波形见图 8-1-5。图 8-1-4 半波整流的输出电压波形 图 8-1-5 二极管反向击穿后的波形.结论：该半波整流电路中，测得输出电压为 4.122V，整流电流平均值为17.17V，与理论值VUU5.445.020，mARURUILL18.1745.0200 近似吻合。练习题 8-1-2 电路如图 8-1-6 所示，测量下列几种情况下的输出电压，并观察输出电压波形。（1）可变电容 C=0 uF；（2）可变电容 C 为 1%最大值（C=10uF）;（3）可变电容 C 为 25%最大值；（4）可变电容 C 为 95%最大值；（5）可变电容 C=1000uF，且负载开路（去掉 RL=100）图 8-1-6 题 8-1-2 的电路图 测量电路如图 8-1-7 所示，图 8-1-7 题 8-1-2 的测量电路 测量结果为：.该题使用了可变电容，通过改变可变电容的电容量（按键 C 或Shift-C），可以观察到桥式整流、桥式整流并带有电容滤波以及负载开路三种不同情况下输出电压大小的变化，同时还可以观察到电容容量的大小对输出电压纹波的影响。下面是题目中五种不同情况下测出的输出电压和用示波器观察到的输出电压波形：（1）桥式整流、无电容滤波时，输出电压为 19.41V，波形如图 8-1-8 所示。图 8-1-8（2）桥式整流、用较小的电容（C=10uF）滤波时，输出电压为 19.80V，波形如图 8-1-9 所示。图 8-1-9 注意，此时的波形不同于第（1）种情况，它是高于水平线的。（3）桥式整流、用稍大一点的电容（C=250uF）滤波时，输出电压为 25.86V，波形如图 8-1-10 所示。.图 8-1-10（4）桥式整流、用再大一点的电容（C=950uF）滤波时，输出电压为 26.32V，波形如图 8-1-11 所示。图 8-1-11（5）桥式整流、电容（C=1000uF）滤波，且负载开路（去掉 RL=100）时，输出电压为 33.74V，波形如图 8-1-12 所示。图 8-1-12 注意上述示波器的 V/Div 档已由原来的 10V/Div 调为 20V/Div。结论：（1）桥式整流、无电容滤波时，测得输出电压为 19.41V，与理论值.VUU5.229.020，近似吻合；（2）桥式整流、电容滤波时，随着电容值的增加，输出电压的平均值增大，纹波减小；（3）桥式整流、电容滤波，但负载开路时，输出电压为一条直线，其值为 33.74V，与理论值VUU35.35220，近似吻合。2.限幅 练习题 8-1-3 电路如图 8-1-13 所示，求 AO 两端的电压 UAO，并判断二极管是导通，还是截止。图 8-1-13 练习题 8-1-3 的电路 测量时将电压表直接接到 A、O 两端，如图 8-1-13 所示，测量结果为 UAO=6.618V。由此可以判断出二极管处于导通状态。该电路由于二极管的限幅作用，输出电压 UAO被箝制在 6V 左右。练习题 8-1-4 求图 8-1-14 所示电路中 AO 两端的电压 UAO，并判断二极管 D1、D2 是导通，还是截止。图 8-1-14 练习题 8-1-4 的电路 测量时将电压表直接接到 A、O 两端，如图 8-1-14 所示，电压表显示 UAO=5.262V，二极管 D2 两端为正向电压，故该电路中 D2 优先导通，所以使 UAO被箝制在 6V 左右，这样 D1 两端为反向电压，故截止。.3.开关 二极管正向导通时相当于开关闭合，二极管反向截止时相当于开关断开。练习题 8-1-5 电路如图 8-1-15 所示，已知 E=5V，tVuisin10，试画出输出电压ou的波形。图 8-1-15 练习题 8-1-5 的电路 观察波形需要用示波器。为了便于输出波形和输入波形对应观察，本例中示波器接入了两路信号，即 A 通道接输入信号、B 通道接输出信号，观察波形时除了要选择合适的 Time base 档和 V/Div 档外，还要调节两个通道的水平位置，即 Channel A 和 Channel B 的 Y position，这样两路信号才能上下错开，测量电路及示波器的档位选择如图 8-1-15、图 8-1-16所示。双击示波器，观察到的波形见图 8-1-16。图 8-1-16 练习题 8-1-5 的测量波形 从上述波形可以看出，当输入信号高于约 5V 电压时，二极管导通，可.近似认为短路，故输出电压近似等于 E 值；当输入信号低于约 5V 电压时，二极管截止，可近似认为开路，故输出电压等于输入电压。练习题 8-1-6 电路如图 8-1-17 所示，已知 E=5V，tVuisin10，试画出输出电压ou的波形。图 8-1-17 练习题 8-1-6 的电路 测量电路及测量结果见图 8-1-17、图 8-1-18。图 8-1-18 练习题 8-1-5 的测量波形 8.1.2 特殊二极管 1.发光二极管 发光二极管外加正向偏置电压时会发光。通过下面的练习，会看到模拟的发光二极管发光。练习题 8-1-7 电路如图 8-1-19 所示，观察发光二极管的发光情况。.图 8-1-19 练习题 8-1-7的电路 电路接好后，单击屏幕右上角的电源按钮，让开关 K 动作，就会观察到发光二极管的发光情况。2.稳压管 稳压管是利用二极管的反向击穿特性来实现稳压的。在反向击穿区的一定围，即使流过管子的电流变化较大，管子两端的电压也会基本保持不变。从下面的例子可以进一步理解稳压电路的工作原理。练习题 8-1-8 测量图 8-1-20 所示电路中的各支路电流，并观察负载电阻变化对各支路电流及输出电压的影响。图 8-1-20 练习题 8-1-8 的电路 测试过程中，通过改变负载大小（按键 R 或 Shift-R），可以观察到各支路电流及输出电压的变化情况。测试结果见表 8-2-1。表 8-1-1 练习题 8-1-8 的测试结果 R（最大值的百分比）负 载 电 流（mA）稳 压 管 电 流（mA）电 源 电 流（mA）输 出 电 压(V)95%6.495 12.94 19.55 6.17 80%7.709 11.73 19.44 6.168 50%12.31 7.173 19.44 6.155 35%17.50 2.093 19.48 6.123.30%（反向饱和与击穿的临界状态）19.99 0.017 20.12 5.998 从测量结果可以看出，负载电流小，稳压管电流就大，负载电流大，稳压管电流则小，但无论负载电阻如何变化，电源电流总是等于稳压管电流与负载电流之和，而输出电压则基本保持不变。83 阻容耦合放大电路 要求 1学会两级阻容耦合放大电路静态工作点的测试方法；2掌握两级阻容耦合放大电路电压放大倍数、输入电阻、输出电阻及频率特性的测量方法。练习题 8-3-1 测量图 8-3-1 所示两级放大电路的静态工作点，已知1=50，2=50，求电压放大倍数、输入电阻、输出电阻、频率特性及上、下限频率fH、fL，并观察输入、输出电压波形，比较其相位关系。图 8-3-1 练习题 8-3-1 的两级阻容耦合放大电路 1三极管型号、参数及信号源参数的选择：双击三极管，选择三极管的型号为 2N2712 和 2N2714，使用编辑（Edit）按钮修改两个三极管的（Fordward current gain coefficient）参数为50；再双击信号源，设定输入信号的频率为 1KHz，幅度为 1mV。2静态工作点的测量：测量电路如图 8-3-2 所示。.图 8-3-2 静态工作点的测量电路 3电压放大倍数的测量：测量电路如图 8-3-3 所示，这里的电压表要选择交流（AC）档。图 8-3-3 电压放大倍数的测量电路 电压表显示，输出电压 Vo=166.8mV，所以，源电压放大倍数 16610.166iousVVA 4输入电阻的测量：在输入端接入电流表（用 AC 档），测量电路如图 8-3-4 所示，.图 8-3-4 输入电阻的测量电路 由测量结果可知，输入电阻 Kri03.110974.013 5输出电阻的测量：在输出端接一切换开关，测出空载电压、负载电压及负载电流，测量电路见图 8-3-5。图 8-3-5 输出电阻的测量电路 由测量结果可知，输出电阻 107105.358.1666.1703or 6频率特性的测量：将波特图仪接入电路中，如图 8-3-6 所示。双击波特图仪，在波特图仪的控制面板上，设定垂直轴的终值 F 为 60dB，初值 I 为 0dB，水平轴的终值 F 为 20GHz，初值 I 为 21mHz，且垂直轴和水平轴的坐标全设为对数方式（Log），观察到的幅频特性曲线如图 8-3-7 及图 8-3-8 所示。用控制面板上的右移箭头将游标移到中频段，测得电压放大倍数为 44.52 dB，然后再用左移、右移箭头移动游标找出电压放大倍数下降 3 dB 时所对应的两处频率下限频率fL和上限频率fH，这里测得下限频率fL为 133.4Hz，上限频率fH为 4.827MHz,两者之差即为电路的通频带f B W，这里f B W=fH .fL，约为 4.827M Hz。图 8-3-6 频率特性的测量电路 图 8-3-7 上限频率的测量结果 图 8-3-8 下限频率的测量结果 7输入、输出波形的测量：将示波器的 A 通道接到电路的输入端、B 通道接到电路的输出端，测.量波形如图 8-3-9 所示。图 8-3-9 输入、输出波形的测量结果 结论：1 共发射极放大电路和共集电极放大电路组成的两级放大器输出电压输入电压反相位。2总的电压放大倍数 unuuuAAAA21 3总的输入电阻 iniiirrrr21 4总的输出电阻 onorr （末极输出电阻）84 负反馈放大器 要求 掌握负反馈放大电路交流性能的测量方法。练习题 8-4-1 电路如图 8-4-1 所示，观察引入负反馈后对放大电路交流性能的影响。.图 8-4-1 练习题 8-4-1的电路 本电路中引入了电压串联负反馈。1观察负反馈对电压放大倍数的影响。测量电路如图 8-4-2 及图 8-4-3 所示，当 A 点接地时，电路处于开环状态，即未引入负反馈，当 A、B 两点短路时，电路处于闭环状态，即引入了电压串联负反馈。显然，闭环电压放大倍数比开环时降低了很多。测量结果见图 8-4-2 及图 8-4-3。图 8-4-2 开环电压放大倍数的测量 图 8-4-3 闭环电压放大倍数的测量 2观察负反馈对电路通频带的影响。将波特图仪接入电路中，如图 8-4-4 所示，双击波特图仪，当 A 点接地和 AB 点短路两种不同的联接方式时，可观察到两个不同宽度的通频带。测量结果见图 8-4-5、图 8-4-6、图 8-4-7 及图 8-4-8。.图 8-4-4 频率特性的测量电路 图 8-4-5 开环时下限频率的测量结果 图 8-4-6 开环时上限频率的测量结果.图 8-4-7 闭环时下限频率的测量结果 图 8-4-8 闭环时上限频率的测量结果 开环时电路的通频带为 KHzHzKHzfBW5.42098.315.420 闭环时电路的通频带为 MHzHzMHzfBWf348.3018.4348.3 可见，引入负反馈能展宽通频带。3观察负反馈对输入电阻、输出电阻的影响。测量电路如图 8-4-9 所示，.图 8-4-9 开环时输入电阻、负载电压的测量电路及结果 图 8-4-10 开环时空载电压的测量电路及结果 图 8-4-11 闭环时输入电阻、负载电压的测量电路及结果.图 8-4-12 闭环时空载电压的测量电路及结果 由图 8-4-9、图 8-4-10、图 8-4-11 及图 8-4-12 的测量结果可知：开环输入电阻 Kri51.910526.053 闭环输入电阻 Krif1.2010249.053 开环输出电阻 Kro22.3106.107077.1424.16 闭环输出电阻 6.3281091.145.1494.1543ofr 可见，引入串联负反馈能提高输入电阻，引入电压负反馈能降低输出电阻。练习题 8-4-2 电路如图 8-2-1 所示，当输出电压出现图 8-2-13、8-2-14的失真波形时，观察负反馈对失真的改善情况。在图 8-2-1 电路的基础上，针对图 8-2-13 电位器 RBW 增大到 100%最大值时观察到的截止失真波形和图 8-2-14 电位器 RBW 减小到 22%最大值时观察到的饱和失真波形，引入串联电流负反馈（即断开 10F 的旁路电容）,如图 8-4-13 所示。双击示波器，观察输出波形，结果见图 8-4-14 和图8-4-15。.图 8-4-13 引入串联电流负反馈后的电路 图 8-4-14 负反馈对截止失真波形的改善情况 图 8-4-15 负反馈对饱和失真波形的改善情况 可见，引入负反馈后，失真波形得到了明显的改善，但这时的电压放大倍数明显降低了，这一点可从示波器 B 通道的 V/Div 档看出。练习题 8-4-3 试判断图 8-4-16 所示放大器的反馈类型。拨动开关 Q，可.以改变反馈的存在与否。图 8-4-16 练习题 8-4-3 的电路 通过比较开环输出电压和闭环输出电压的大小来判断是正反馈还是负反馈；通过比较开环输入电阻和闭环输入电阻的大小来判断是串联反馈还是并联反馈；通过比较开环输出电阻和闭环输出电阻的大小来判断是电压反馈还是电流反馈。测量电路及结果见图 8-4-17、图 8-4-18、图 8-4-19、图 8-4-20。图 8-4-17 没有反馈时输入电阻及负载电压、负载电流的测量.图 8-4-18 没有反馈时空载输出电压的测量 图 8-4-19 反馈存在时输入电阻及负载电压、负载电流的测量 图 8-4-20 反馈存在时空载输出电压的测量 .由图 8-4-17 及图 8-4-19 的测量结果可知，引入反馈后输出电压减小，说明引入的是负反馈。由 图8-4-17的 测 量 结 果 可 知，开 环 输 入 电 阻 为 Kri05.510198.013 由 图8-4-19的 测 量 结 果 可 知，闭 环 输 入 电 阻 为 Krif15.1510066.013 可见，引入负反馈后输入电阻增大，说明引入的是串联负反馈。由图 8-4-17 及图 8-4-18 的测量结果可知，开环输出电阻为 Kro44.41033.69694.0002.16 由图 8-4-19 及图 8-4-20 的测量结果可知，闭环输出电阻为 8.38410472.881.8407.883ofr 可见，引入负反馈后输出电阻减小，说明引入的是电压负反馈。总之，该电路引入的是电压串联负反馈。练习题 8-4-4 试判断图 8-4-21 所示放大器的反馈类型。拨动开关 Q，可以改变反馈的存在与否。图 8-4-21 练习题 8-4-4 的电路 测量电路及结果见图 8-4-22、图 8-4-23、图 8-4-24、图 8-4-25。.图 8-4-22 没有反馈时输入电阻及负载电压、负载电流的测量 图 8-4-23 没有反馈时空载输出电压的测量 图 8-4-24 反馈存在时输入电阻及负载电压、负载电流的测量.图 8-4-25 反馈存在时空载输出电压的测量 由图 8-4-22 及图 8-4-24 的测量结果可知，引入反馈后输出电压减小，说明引入的是负反馈。由 图8-4-22的 测 量 结 果 可 知，开 环 输 入 电 阻 为 Kri80.110564.5103 由 图8-4-24的 测 量 结 果 可 知，闭 环 输 入 电 阻 为 Krif81.01028.12103 可见，引入负反馈后输入电阻减小，说明引入的是并联负反馈。由图 8-4-22 及图 8-4-23 的测量结果可知，开环输出电阻为 Kro22.3106.774549.1041.46 由图 8-4-24 及图 8-4-25 的测量结果可知，闭环输出电阻为 Krof87.310418836.0455.26 可见，引入负反馈后输出电阻增大，说明引入的是电流负反馈。总之，该电路引入的是电流并联负反馈。85 差动放大电路 要求 1学会差动放大电路静态工作点的测量方法；2 掌握差动放大电路差动输入、单端输出的差模电压放大倍数的测试方法；3 掌握差动放大电路差动输入、单端输出的共模放大倍数及共模抑制比的测试方法。练习题 8-5-1 电路如图 8-5-1 所示，已知三极管型号为 2N2712，=50，测量其静态工作点，并求差模放大倍数、共模放大倍数及共模抑制比。.图 8-5-1 练习题 8-5-1 的电路 该电路为长尾式差动放大电路。1测量静态工作点：测量静态工作点时需将输入信号短路，如图 8-5-2 所示。图 8-5-2 静态工作点的测量电路 测量结果为 mVVVBB18.2621 VVVCC181.621 mAIE368.2 2测量差模放大倍数：测量电路如图 8-5-3 所示，.图 8-5-3 差模放大倍数的测量电路 图 8-5-4 差模输入时的输入、输出电压波形 由测量结果可知，单端输出时差模放大倍数 98.50108.509odA 这里输出电压与输入电压同相位，若输出电压从 T1 管的集电极取出，则输出电压与输入电压反相位。3测量共模放大倍数及共模抑制比：测量电路如图 8-5-5 所示，.图 8-5-5 共模放大倍数的测量电路 图 8-5-6 差模输入时的输入、输出电压波形 由测量结果可知，共模放大倍数 50.015039.0ocA 于是可知，共模抑制比为 96.10150.098.50ocodCMRAAK 86 功率放大器 要求 1学会测量甲乙类、乙类放大电路的输出功率、输入功率，并计算效率；2观察到乙类工作状态下的交越失真。练习题 8-6-1 已知电路为OCL 互补对称功率放大电路，如图 8-6-1所示，三极管型号为 2N2712 和 2N3906，均为 50，求甲乙类和乙类工作状态下的电源输入功率和输出功率，并观察输出电压波形。.图 8-6-1 OCL互补对称功率放大电路 测量甲乙类和乙类工作状态下电源输入功率和输出功率的电路如图8-6-2 所示，开关 Q、A 接通上面，电路为甲乙类工作状态，开关 Q、A 接通下面，电路为乙类工作状态，如图 8-6-4 所示，测量时注意和电源相连的电流表、电压表要选择 DC 档，和负载相连的电流表、电压表要选择 AC档。测量的输入、输出电压波形见图 8-6-3、图 8-6-5。图 8-6-2 甲乙类工作状态下电源输入功率和输出功率的测试电路 甲乙类工作状态下，电源输入功率为 WPE40.01210)72.1624.16(3 输出功率为 WPO0187.01029.19107.96433.所以，效率为%7.44.00187.0EOPP 图 8-6-3 甲乙类工作状态下输入、输出电压波形 显然，输出电压波形没有失真。图 8-6-4 乙类工作状态下电源输入功率和输出功率的测试电路 乙类工作状态下，电源输入功率为 WPE21.01210)454.8901.8(3 输出功率为 mWPO4.310248.8104.41233 所以，效率为%16.021.0104.33EOPP.图 8-6-5 乙类工作状态下输入、输出电压波形 显然，在正负半轴交界的地方，输出电压波形出现了交越失真。87 场效应管 要求 1学会场效应管放大电路静态参数的测量方法；2掌握场效应管放大电路电压放大倍数及输入电阻的测量方法；3学会观察输出电压波形。练习题 8-7-1 电路如图 8-7-1 所示，已知场效应管的型号为 J2N3370，测量其静态参数，并求电压放大倍数及输入电阻，观察输出电压波形。图 8-7-1 练习题 8-7-1 的电路 该电路为源极跟随器。1测量静态参数：测试电路及结果见图 8-7-2。.图 8-7-2 静态参数及输入电阻、电压放大倍数的测量电路 注意，测量栅源电压的电压表和测量漏极电流的电流表要选择 DC 档。测量结果为压表和测量漏极电流的电流表要选择 DC 档。测量结果为：栅源电压 mVUGS97.91 漏极电流 AID6.257 2测量电压放大倍数及输入电阻，测试电路见图 8-7-2。测试结果为电压放大倍数 915.010150.9uA 输入电阻 Mri210005.0103 3 观察输出波形，在电路输出端接示波器，见图 8-7-2。波形结果如图 8-7-3所示。.图 8-7-3 输入、输出电压波形 结果表明，源极跟随器输出电压和输入电压是同相位的，而且电压放大倍数近于小于 1，这和晶体管放大电路中的射极跟随器非常相似。88 运放的线性应用 要求 1学会基本运算放大电路输出电压波形的观察方法；2掌握运算放大电路输出电压的测量方法；练习题 8-8-1 电路如图 8-8-1 所示，分别测量两种输入信号下对应的输出电压。该电路给出了两种输入电压信号，一种为直流 0.1V，另一种为交流KHzfVUi1,5.0。测量电路及结果如图 8-8-1、图 8-8-2 所示。注意，测量时图 8-8-1中的电压表要选择 DC 档、图 8-8-2 中的电压表要选择 AC 档。图 8-8-1 反相比例放大电路（输入信号加直流电压）图 8-8-2 反相比例放大电路（输入信号加交流电压）结果表明：测量值与理论计算是相吻合的。练习题 8-8-2 测量图 8-8-3 所示电路中各级运算放大电路的输出电压。.图 8-8-3 练习题 8-8-2 的电路 在输出端接入直流电压表即可测出各级输出电压，测试电路见图 8-8-4。图 8-8-4 各级输出电压的测量电路 练习题 8-8-3 对于图 8-8-5 所示电路，将集成运算放大器分别选为 741和高精度的 OP-07，测量各个电压、电流，比较两运放精度的差异。图 8-8-5 练习题 8-8-3 的电路 测量电路及结果如图 8-8-6 所示。.图 8-8-6 741和 OP-07运算放大器的精度比较 练习题 8-8-4 由集成运算放大器构成的反相积分电路如图 8-8-7 所示，输入信号由波形发生器产生，观察输出波形。图 8-8-7 反相积分电路 双击信号发生器，选择频率为 1Hz、幅值为 1V 的方波信号，将示波器接在放大电路的输出、输入端，如图 8-8-7 所示。打开仿真开关，双击示波器，即可观察到图 8-8-8 所示的积分波形，注意，观察波形时示波器的Time base 档和 V/Div 档要作相应的调整。图 8-8-8 积分电路的输入、输出波形 练习题 8-8-4 由集成运算放大器构成的低通滤波电路如图 8-8-9 所示，.观察其频率特性。图 8-8-9 低通滤波电路 将波特图仪接入电路中，如图 8-8-10 所示，打开仿真开关，双击波特图仪，则可观察到该低通滤波器的频率特性，见图 8-8-11，注意，在波特图仪的控制面板上，设定垂直轴的终值 F 为 10dB，初值 I 为20dB，水平轴的终值 F 为 50KHz，初值 I 为 1.1mHz，且垂直轴和水平轴的坐标全设为对数方式（Log），从频率特性曲线可以看出，该低通滤波器的上限频率为5.708Hz。图 8-8-10 频率特性的测试电路.图 8-8-11 低通滤波器的频率特性 89 运放的非线性应用 要求 1能观察过零比较器的电压传输特性及输入、输出波形；2会观察滞回比较器的电压传输特性及输入、输出波形。练习题 8-9-1 观察图 8-9-1 所示过零比较器电路的电压传输特性及输入、输出电压波形。图 8-9-1 练习题 8-9-1 的过零比较器电路 1用示波器观察电压比较器的电压传输特性：测试电路如图 8-9-2 所示，A 通道接电路的输入端，B 通道接电路的输出端，注意将示波器的工作方式（即坐标轴）设置成 B/A，双击示波器，即出现图 8-9-3 所示的电压传输特性，为了使曲线清晰，观察时需调整两通道的 V/Div 档。.图 8-9-2 电压传输特性的测试电路 图 8-9-3 过零比较器的电压传输特性 2观察电压比较器的输入、输出波形：测试电路如图 8-9-2 所示，将示波器的工作方式设置为 Y/T，双击示波器，即可观察到图 8-9-4 所示的波形，注意调整 Time base 档和 V/Div档。图 8-9-4 电压比较器的输入、输出电压波形 由此可见，当输入电压大于零时，输出电压为负向饱和值20V，当输入电压小于零时，输出电压为正向饱和值 20V，这正是电压比较器的显著特点。.练习题 8-9-2 已知集成运算放大器的型号为 ideal，稳压二极管的型号为 IN753A，其稳定电压值为 6V，观察图 8-9-5 所示电路的电压传输特性及输入、输出电压波形。图 8-9-5 练习题 8-9-2 的电路 1选择集成运算放大器的型号为 ideal,选择稳压二极管的型号为IN753A，编辑（Edit）其稳定电压参数（Zener test voltage at IZT）为6V。2观察电压传输特性，测试电路如图 8-9-6 所示，将示波器的工作方式设置为 B/A，双击示波器，即可观察到该电路的电压传输特性，测试结果见图 8-9-7。图 8-9-6 电压传输特性的测试电路.图 8-9-7 电压传输特性的测试结果 3观察输入、输出电压波形，测试电路如图 8-9-6 所示，只要将示波器的工作方式设置为 Y/T，双击示波器，即可观察到该电路的输入、输出电压波形，测试结果见图 8-9-8。图 8-9-8 输入、输出电压波形的测试结果 由上述测量结果可知，当输入电压大于 3V 时，输出电压为+6V，当输入电压小于 3V 时，输出电压为6V。练习题 8-9-3 电路如图 8-9-9 所示，已知稳压二极管的稳定电压值为12V，观察电压传输特性及输入、输出电压波形。图 8-9-9 练习题 8-9-3 的电路 1选择集成运算放大器的型号为 ideal,选择稳压二极管的型号为.IN759A，编辑（Edit）其稳定电压参数（Zener test voltage at IZT）为12V。2观察电压传输特性，测试电路如图 8-9-10 所示，将示波器的工作方式设置为 B/A，双击示波器，即可观察到该电路的电压传输特性，测试结果见图 8-9-11。图 8-9-10 电压传输特性的测试电路 图 8-9-11 电压传输特性的测试结果 3观察输入、输出电压波形，测试电路如图 8-9-10 所示，只要将示波器的工作方式设置为 Y/T，双击示波器，即可观察到该电路的输入、输出电压波形，测试结果见图 8-9-12。.图 8-9-12 输入、输出电压波形的测试结果 由上述测量结果可知，当输入电压大于 10V 时，输出电压为12V，当输入电压小于 10V 时，输出电压为 12V。练习题 8-9-4 电路如图 8-9-13 所示，已知稳压二极管的稳定电压值为6V，观察电压传输特性及输入、输出电压波形。图 8-9-13 练习题 8-9-4 的电路 1选择集成运算放大器的型号为 ideal,选择稳压二极管的型号为IN753A，编辑（Edit）其稳定电压参数（Zener test voltage at IZT）为6V。2观察电压传输特性，测试电路如图 8-9-14 所示，将示波器的工作方式设置为 B/A，双击示波器，即可观察到该电路的电压传输特性，测试结果见图 8-9-15。.图 8-9-14 电压传输特性的测试电路 图 8-9-15 电压传输特性的测试结果 3观察输入、输出电压波形，测试电路如图 8-9-14 所示，只要将示波器的工作方式设置为 Y/T，双击示波器，即可观察到该电路的输入、输出电压波形，测试结果见图 8-9-16。.图 8-9-16 输入、输出电压波形的测试结果 由上述测量结果可知，当输入电压大于 3V 时，输出电压进行负跳变，当输入电压小于3V 时，输出电压进行正跳变。810 文氏电桥振荡器 要求 掌握正弦波周期的测量方法并计算频率。练习题8-10-1 电路如图8-10-1所示，观察文氏电桥振荡器的起振过程，记录起振时间。然后观察文氏电桥振荡器产生的正弦波，读出周期，计算振荡频率。另外观察 R1 阻值的变化（由 9.9 k变为 9 k）对文氏电桥振荡器的影响。图 8-10-1 练习题 8-10-1 的文氏电桥振荡器电路 1观察文氏电桥振荡器的起振过程：打开仿真开关，双击示波器，观察文氏电桥振荡器的起振过程，这个过程大约需要 600ms。2观察文氏电桥振荡器产生的正弦波：测量结果见图 8-10-2。.图 8-10-2 文氏电桥振荡器的输出波形 由测量结果可知，该正弦波的周期约为 1ms，因此可计算出振荡频率为 1KHz。3将1R的阻值由 99K改为 9K，再观察文氏电桥振荡器的起振过程及产生的输出波形。阻值改变后，起振时间明显缩短，这是因为放大倍数增大的缘故，但输出波形严重失真，测量结果见图 8-10-3。图 8-10-3 文氏电桥振荡器的输出波形失真 811 综合性电路 练习题 8-11-1 图 8-11-1 是温度测量电路，试用温度扫描法分析该电路中输出电压与温度之间的关系。.图 8-11-1 采用三极管作温度传感器的温度测量电路 该电路中三极管作为温度传感器使用，三极管的发射结压降随温度的变化而变化，温度系数是 2.2 mV/，为使测量的灵敏度更高，这里选用了两级运算放大器，第一级运算放大器连接成具有很高输入电阻的电压跟随器，它几乎不吸收电流。由于三极管的发射结电压降的变化为毫伏数量级，所以还需要用高精度的运算放大器 OP07 对这个变化的电压进行放大，第二级运算放大器的放大倍数设为 10。在进行温度分析之前，需要设置电路显示节点，而且要设置三极管使用通用温度（Use Global temperature），即保留选择框中的对勾，然后启动 Analysis/Temperature Sweep 菜单，再按图 8-11-2 所示设置并进行扫描分析，输出电压随温度变化的曲线便显示出来，结果见图 8-11-3、图8-11-4。.图 8-11-2 温度分析设置.图 8-11-3 输出电压随温度变化的曲线 图 8-11-4 输出电压随温度变化的曲线上的坐标值 从图 8-11-4 显示的坐标值看，在某温度下，用温度扫描法测的值与用电压表测量的结果完全一致。练习题 8-11-2 图 8-11-5 是一精密整流电路，该电路的特点是输入的交流电压小于 0.7V 时也可以进行整流，而用二极管直接整流是不可能实现的。试逐点改变输入电源 Vi 的电压值，同时测量输出电压，确定两者之间.的关系，并用示波器观察输入、输出电压波形。图 8-11-5 精密整流电路图 测量结果为：Vi=0.3V 时，Vo=270 mV；Vi=0.2V 时，Vo=180 mV；Vi=0.1V 时，Vo=90 mV；Vi=1V 时，Vo=900 mV；Vi=2V 时，Vo=1.8 V。由此可知，Vo=90%Vi。输入、输出电压波形见图 8-11-6。图 8-11-6 输入、输出电压波形 从波形图可以看出，该整流电路是一个全波整流电路。练习题 8-11-3 设计一个超温报警电路。参考电路：.图 8-11-7 超温报警电路 该电路采用电桥测量温度，温度的变化用热敏电阻（这里用电位器代替）体现，所以热敏电阻将作为测量元件。当温度发生变化时，热敏电阻的阻值发生变化，电桥的输出电压也随之发生变化，运算放大器 LM324 将电桥输出的电压放大，当运算放大器的输出电压超过稳压二极管的稳定电压和三极管的发射结压降时，三极管导通，继电器吸合，蜂鸣器发声。设计电路如图 8-11-7 所示。用 R 和 Shift-R 键调节电位器 Rw 的阻值，就可以观察到继电器吸合，同时听到蜂鸣器发声。该电路还可以用于控制电热毯、电热壶等电热器，也可以用于室温测量，即当室温超过某一温度时打开风扇进行通风。练习题 8-11-4 设计一个串联型直流稳压电源，要求输出直流电压 Vo=12V，最大输出电流 Iom=500 mA，稳压系数 S0.05，且具有过载保护。串联型直流稳压电源应该包含四个部分：变压、整流、滤波、稳压。因为电路较大，所以分成三个功能块电路，即降压电路、整流滤波电路、稳压电路，详图见 9-10-8、9-10-9、9-10-10。.图 8-11-8 降压电路 图 8-11-9 整流滤波电路 图 8-11-10 稳压电路 .第 9 章 数字电子电路的分析与应用 数字电子电路和模拟电子电路具有截然不同的特点和分析方法，采用EWB 软件可以很直观地观察到数字电路的特点，从而为理解数字电路、学好数字电子技术提供帮助。91 逻辑转换 要求 1能正确地使用逻辑转换仪；2学会逻辑关系各种表示方法之间的转换。练习题 9-1-1 根据下列逻辑关系表达式求真值表：CACBBAF 从仪器按钮中拖出逻辑转换仪，再用鼠标左键双击它，出现的面板如图 9-1-1 所示，在其最底部的一行空位置中，输入该逻辑关系表达式，然后按下“表达式到真值表”的按钮，即可得出相应的真值表，结果见图9-1-2。注意，在逻辑关系表达式中变量右上方的“”表示的是逻辑“非”。图 9-1-1 逻辑转换仪的面板图 .图 9-1-2 表达式到真值表的转换 练习题 9-1-2 根据下列逻辑关系表达式求逻辑电路图：CBAABF 从仪器按钮中拖出逻辑转换仪，再用鼠标左键双击它，出现的面板如图 9-1-3 所示，在其最底部的一行空位置中，输入该逻辑关系表达式，然后按下“表达式到电路图”的按钮，即可得出相应的逻辑电路图，结果见图 9-1-4，图 9-1-3 逻辑转换仪的面板图及表达式的输入 .图 9-1-4 表达式到电路图的转换 练习题 9-1-3 化简下列逻辑关系表达式：CABCBBCAACF 从仪器按钮中拖出逻辑转换仪，再用鼠标左键双击它，即出现图 9-1-1所示面板，因为面板图中没有化简逻辑表达式的直接方式，所以需要先将表达式转换成真值表，然后再按下“真值表到最简表达式”的按钮，这样即可得到化简后的表达式，转换过程及结果见图 9-1-5、图 9-1-6。图 9-1-5 表达式到真值表的转换 .图 9-1-6 真值表到最简表达式的转换 练习题 9-1-4 根据图 9-1-7 所示的逻辑电路图求真值表和最简表达式：图 9-1-7 已知的逻辑电路图 首先将该逻辑电路的输入、输出端分别连接到逻辑转换器的输入、输出端，见图 9-1-8，然后双击逻辑转换器，当出现控制面板后，按下“电路图到真值表”的按钮，即可得出该电路的真值表，见图 9-1-9，再按下“真值表到最简表达式”的按钮，得到的就是所求的最简表达式，结果见图 9-1-10 所示。.图 9-1-8 逻辑电路与逻辑转换器的连接 图 9-1-9 逻辑电路到真值表的转换 图 9-1-10 真值表到最简表达式的转换