范文一：电路仿真实验

P102

NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE

( 1) 20.0000 ( 2) -132.0000 ( 3) -400.0000

VOLTAGE SOURCE CURRENTS NAME CURRENT

V_V1 -3.040E+01

TOTAL POWER DISSIPATION 6.08E+02 WATTS

P111

P112

Time

0s

1ms

2ms

3ms

4ms

5ms 6ms

7ms

8ms

9ms

10ms

V(2)

I(C) *5000

00.2

0.4

0.6

0.8

1.0

V_V1

0V

2V

4V

6V

8V

10V

12V

14V

16V

18V

20V

V(2)

-140V

-138V

-136V

-134V

-132V

P118

P122

P123

**** SMALL-SIGNAL CHARACTERISTICS V(4)/V_V1 = -2.000E+00

INPUT RESISTANCE AT V_V1 = 1.000E+04 OUTPUT RESISTANCE AT V(4) = 2.315E-03

范文二：模拟电路仿真实验

1

2

3

4

5

模蚅蚅路蚅蚅仿真

蚅蚅蚅告

6

班 蚅, 学号 , 姓 名,

多级级反级放大器的研究一、蚅蚅目的

;1,掌握用蚅件究多蚅蚅反蚅放大蚅路。仿真研

;2,蚅集成算放大器的蚅用～掌握多蚅集成放蚅路的工作特点。学运运

;3,究蚅反蚅蚅放大器性能的影～掌握蚅反蚅放大器性能指蚅的蚅蚅方法。研响

1.蚅蚅蚅蚅和蚅蚅的蚅蚅放大倍、蚅入蚅阻、反蚅蚅的蚅蚅反蚅系的通蚅蚅～数网数

2.比蚅蚅蚅放大倍、蚅入蚅阻、蚅出蚅阻和通蚅蚅在蚅蚅和蚅蚅蚅的差蚅～数

3.蚅察蚅反蚅蚅非蚅性失的改善。真

7

二、蚅蚅原理及蚅路

;1,基本念,概

1.在蚅子蚅路中～蚅出量;蚅出蚅蚅或蚅出蚅流,的一部分或全部通蚅一定的蚅路形式作用到蚅入将

回路～用影其蚅入量;放大蚅路的蚅入蚅蚅或蚅入蚅流,的措施蚅反蚅。来响称

若反蚅的蚅果使蚅蚅入量小～蚅之蚅蚅反蚅～反之～之蚅正反蚅。若反蚅存在于直流通路～蚅蚅减称称称

直流反蚅～若反蚅存在于交流通路～蚅蚅交流反蚅。称

2.交流蚅反蚅有四蚅蚅蚅,蚅蚅串蚅蚅反蚅～蚅蚅蚅蚅反蚅～蚅流串蚅蚅反蚅～蚅流蚅蚅反蚅。若反蚅量取自蚅出并并

蚅蚅～蚅之蚅蚅蚅反蚅～若反蚅量取自蚅出蚅流～蚅之蚅蚅流反蚅。蚅入量、反蚅量和蚅蚅入量以蚅蚅形式相称称

叠称叠称并加～蚅串蚅反蚅～以蚅流形式相加～蚅蚅蚅反蚅。

3.在分析反蚅放大蚅路蚅～“有无反蚅”定于蚅出回路和蚅入回路是否存在反蚅支路。“直流决

反蚅或交流反蚅”定于反蚅支路存在于直流通路蚅是交流通路～“正蚅反蚅”的判可采用瞬蚅决断

极减性法～反蚅的蚅果使蚅蚅入量小的蚅蚅反蚅～使蚅蚅入量增大的蚅正反蚅～“蚅蚅反蚅或蚅流反蚅”的

判可以看反蚅支路蚅出支路是否有直接接点～如果反蚅支路蚅出支路有直接接点蚅蚅蚅蚅反蚅断与与～否蚅蚅蚅流反蚅～“串蚅反蚅或蚅反蚅”的判可以看反蚅支路蚅入支路是否有直接接点～如果并断与

反蚅支路蚅入支路有直接接点蚅蚅蚅反蚅～否蚅蚅串蚅反蚅。与并

4.引入交流蚅反蚅后～可以改善放大蚅路多方面的性能,提高放大倍的蚅定性、改蚅蚅入蚅阻数和蚅出蚅阻、展蚅通蚅蚅、小非蚅性失等。减真蚅蚅蚅路如蚅所示。蚅放大蚅路由蚅放蚅成的反相比例器两运构蚅成～在末蚅的蚅出端引入了反蚅路网C、R和R～成了交流蚅蚅串蚅蚅反蚅蚅路。构ff2f1

R2

100kΩR7VEE4VEE200kΩ11C1U1AR112112U1C-10VR3510kΩ91C210uFR87810kΩ83R6641kΩ10LM324N10uF043.9kΩ9LM324N3VCCVCC

J1R910V4.7kΩC3R10131211

Key = Space10300kΩ10uFR5R43.9kΩ3.9kΩJ2Key = A 00;2,放大器的基本,参数

1.蚅蚅,参数

反蚅之路的将A点与P点蚅、断与B点相蚅～便可得到蚅蚅蚅的放大蚅路。由此可蚅出蚅蚅蚅的放大蚅

路的蚅蚅放大倍数AV、蚅入蚅阻Ri、蚅出蚅阻Ro、反蚅路的蚅蚅反蚅系网数Fv和通蚅蚅BW～,即

8

V,o

Aiv

=V1=

1 VRi

Rii'VV N

Vo RR 式中,VN蚅N点蚅地的交流蚅蚅～Vo’蚅蚅蚅RL蚅路蚅的蚅出蚅蚅～Vf蚅B点蚅地的交流蚅蚅～fH和oL

Vo12fL分蚅蚅放大器的上、下限蚅率～其定蚅蚅放大器的放大倍下降蚅中蚅放大倍的数数蚅的蚅率蚅～

即Vf

1F,V?AjfAA()VHVIVI0.707==Vo 2

()1BWffHLAjfAAVLVIVI 0.7072.蚅蚅,参数 2通蚅蚅蚅蚅放大蚅路的蚅蚅放大倍数Av、蚅入蚅阻Ri、蚅出蚅阻Ro、反蚅蚅的蚅蚅反蚅系网数Fv和上、下限蚅 ==率fH、fL～可以蚅算求得多蚅蚅反蚅放大蚅路的蚅蚅蚅蚅放大倍数AVf、蚅入蚅阻Rif、蚅出蚅阻Rof和通蚅 蚅BWf的理蚅蚅～即

A=?,VA = Vf1 AFVV+

(1)RRAFifiVV=+ ' '其中, RVoo'()RAofV 1AFVvVi== +(1)ffAF HfHVV其中, ()=+BWff ffHfLfLf Lf 1=AFVV=? 蚅量放大蚅路的蚅蚅特性蚅～蚅反蚅蚅路的将A点与B点蚅、断与P点相蚅～以成反蚅蚅。此蚅需要适构网= 当号增大蚅入信蚅蚅Vi～使蚅出蚅蚅Vo;接入蚅蚅RL蚅的蚅量蚅,到蚅蚅蚅的蚅量蚅～然后分蚅蚅出达+ Vi、VN、Vf、BWf和Vo’;蚅蚅RL蚅路蚅的蚅量蚅,的大小～由此得到蚅反蚅放大蚅路蚅蚅特性的蚅并蚅蚅量蚅蚅

=?

9

V,oAvf=iV

1= VRiRif iVVN1'

Vo?RR ofL

Vo

V f

FV=? 上述所得蚅果蚅蚅蚅蚅蚅蚅所蚅算的理蚅蚅近似相等～否蚅蚅出原因后重新蚅量。与找Vo

在蚅行上述蚅蚅蚅～蚅保蚅各点信波形蚅入信蚅同蚅率且不失的正弦波～否蚅蚅出原因～排号与号真找 BWfffHfLf除故障后再蚅行蚅量。

三、蚅蚅容内

蚅算机部分,仿真 = 1.根据蚅路出蚅蚅蚅路蚅。其中得到的波特蚅蚅制蚅的命令蚅“画仿真Simulate,Instrument,Bode

Plotter”。

=?

2.蚅蚅J1～使蚅蚅A端与B端相蚅～蚅蚅蚅路的蚅蚅基本特性。

(1)信蚅生器蚅出蚅蚅将号1kHz、20mV;峰峰蚅,正弦波～然后接入放大器的蚅入端到蚅的网

波特蚅如蚅

10

(2)保持蚅入信不蚅～用示波器蚅察蚅入和蚅出的波形。号

;3,接入蚅蚅RL～用示波器分蚅蚅出Vi、VN、Vf、Vo’蚅入表中。

;4,蚅蚅将RL蚅路～保持蚅入蚅蚅Vi的大小不蚅～用示波器蚅出蚅出蚅蚅Vo’ 蚅入表中。

;5,波特蚅上蚅出放大器的上限蚅率从fH下限蚅率与fL蚅入表中。

11

;6,由上述蚅蚅蚅果～蚅算放大蚅路蚅蚅蚅的Av、Ri、Ro和Fv的蚅～蚅算出放大器蚅蚅式并

Avf～Rif和Rof的理蚅蚅。

3.蚅蚅J1～使蚅蚅A端与P端相蚅～蚅蚅蚅路的蚅蚅基本特性。

;1,信蚅生器蚅入蚅蚅将号1kHz、20mV;峰峰蚅,正弦波～然后接入放大器的蚅入端～得到网蚅的波特蚅。

;2,接入蚅蚅RL～逐蚅增大蚅入信号Vi～使蚅入蚅蚅Vo到蚅蚅蚅的蚅量蚅～然后用示波器分蚅蚅达

出Vi、VN和Vf的蚅～蚅入表格。

;3,蚅蚅将RL蚅路～保持蚅入蚅蚅Vi的大小不蚅～用示波器分蚅蚅出V’0的蚅～蚅入表中。

12

;4,蚅蚅式放大器的蚅率特性蚅蚅同蚅蚅蚅的蚅蚅～重蚅蚅蚅蚅蚅;即5,步。

;5,有上述蚅果根据公式蚅算出蚅蚅蚅的并Avf、Rif、Rof和Fv的蚅蚅蚅～蚅入表中。

;6,由波特蚅蚅出上下限蚅率～蚅算通蚅蚅BW。

蚅蚅蚅蚅的通蚅蚅网

蚅蚅蚅蚅的通蚅蚅网

13

4、蚅蚅据,数

表1蚅反蚅放大蚅路蚅蚅蚅据仿真数

''V/mvV/mvV/mvAV/VAvfRRV/ViN0Vf0OAFvf'VAR/?R/?vfofif蚅蚅蚅蚅9.9970.1O1021.0361.9001.644190.43164.3710102.2745.1220.012827884蚅蚅蚅蚅33.08121.01421.0211.7291.63852.26649.51527414.4261.1110.0128294理蚅蚅算55.31652.88031402.5239.7069相蚅蚅差5.5,6.4,11.7,8.9,0.16‰

蚅差分析,

、理蚅蚅算采用近似算～有蚅大蚅差估1

、在蚅性多次蚅算～蚅失精度会2

、元器件本身存在蚅差会3

表2 蚅反蚅放大蚅路上下限蚅率蚅蚅据数

14

BWffHL

蚅蚅蚅蚅43.32kHz3.64Hz43.316kHz

蚅蚅蚅蚅155.113kHz3.323Hz155.113kHz

理蚅蚅算135.034kHz1.168Hz135.034kHz蚅蚅蚅,fLf=3.323Hz～ fHf=155.113kHz～

通蚅蚅BW蚅蚅BW = 155.113-0.003323=155.113kHz蚅蚅蚅,fLf=3.64Hz～ fHf=43.32kHz～通蚅蚅BW=43.3164kHz理蚅蚅,fHf=fH(1+AVFv)=135.034kHz～fHf=fL/(1+AVFV)=1.168Hz,

通蚅蚅BW=135.034kHz

蚅差分析,

1.相蚅于蚅蚅～蚅蚅通蚅蚅蚅蚅了。

2.理蚅蚅算采用近似算～有蚅大蚅差估

3.在蚅性多次蚅算～蚅失精度会

4.元器件本身存在蚅差会

5.算蚅比蚅小蚅～算失效当估估

五、蚅蚅蚅蚅,

通蚅本次蚅蚅～基本上掌握了如何用蚅件究多蚅蚅反蚅放大蚅路～而且通蚅蚅集成算放仿真研学运

大器的蚅用～了解掌握多蚅集成放蚅路的工作特点。通蚅究蚅反蚅蚅放大器性能的影～并运研响学

会并数网且能蚅基本掌握蚅反蚅放大器性能指蚅的蚅蚅方法～蚅蚅蚅蚅和蚅蚅的蚅蚅放大倍、蚅入蚅阻、反蚅蚅的蚅蚅反蚅系和通蚅蚅～数几践践更重要的是通蚅次的模蚅蚅蚅～我明白了理蚅蚅合蚅的重要性～蚅蚅蚅理蚅～理蚅指蚅蚅。践

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21

范文三：EWB电子电路仿真实验

电子电路仿真实验 Electronics Workbench的应用 翁绍捷 编

华南热带农业大学机电与信息工程学院

2007年 1月

目 录

1 EWB5.0的基本界面 ······································································································ 2

2 EWB5.0的基本操作方法 ································································································ 6

3 EWB5.0虚拟仪器的使用 ································································································ 10

4 EWB5.0的基本分析方法 ································································································ 16

5 模拟电子电路的 EWB 仿真实验 ···················································································· 23

6 数字电子电路的 EWB 仿真实验 ···················································································· 30

1. EWB5.0的基本界面

虚拟电子工作台 Electronics Workbench (简称 EWB) 是一个用于电子电路分析和设计的 EDA 软件, 常见的版本有 EWB4.0和 EWB5.0, 目前国内广泛应用的 Multisim 2001是 EWB 的升级版本。 下面主要介 绍 EWB5.0在电子电路仿真实验中的基本使用方法。 1. 1 工作窗口

双击 EWB5.0图标启动程序,出现图 1.1所示的工作窗口。

电路设计窗口 状态栏

图 1.1 EWB5.0工作窗口

Circuit window

菜单栏 工具栏 元器件库栏 ( ) (Toolbars

暂停/恢复开关 启动/停止开关

菜单栏 ( Menus )----提供电路文件的存取、 SPICE 文件的转入(Import)或转出(Export)、 电路图的编 辑、电路的仿真分析、在线帮助等。其操作方法与 Windows 的操作方法类似。

工具栏 (Toolbars)----提供编辑电路设计所需的操作命令按钮。

元器件库栏 (Parts bin toolbar)----显示各种电子元器件和测试仪表的按钮。 电路设计窗口 (Circuit window)----用于电路的连接和测试、分析。 电路描述区 (circuit description windows)----用于输入描述电路的文本。

启动/停止和暂停/恢复开关----用于进行、停止、暂停和恢复进行仿真实验的按钮。 状态栏 (status line)----用于显示鼠标所指处组件或仪表的名称。

1.2 工具栏(Toolbars )

建 立 新 文 件 打 开 旧 文 件

存 当 前 文 件

打 印 文 件

剪 切 供 粘 贴

复 制 供 粘 贴

粘 贴

九 十 度 旋 转

水 平 旋 转

垂 直 旋 转

创 建 子 电 路

调 出 分 析 图

元 器 件 特 性

电 路 图 缩 小

电 路 图 放 大

显示 电路 图的 缩放 比例

在 线 帮 助

1.3 元器件库栏(Parts bin toolbar)

选用元器件时,先在元器件库栏中打开该元器件库的下拉菜单,然后从下拉菜单中将选中的元器件 拖曳到电路设计窗口。 图 1.2 EWB5.0的工具栏

自 定

仪 器 件 库

件 器 其 它 件 器 控 制 件 器 指 示 件 器 字 数 信 号 源 库 基 本 器 件 库 二 极 管 库 模 拟 IC 库 晶

体 管 库 混 合 IC 库 基 本 逻 辑 门 库

数 字 IC 库

元 器 件 库 库 库 库 库

图 1.3 EWB5.0的元器件栏

1.3.1 信号源库(Sources ) 电 流 控 制 电 流 源

电 流 控 制 电 压 源 电 压 控 制 电 流 源 电 压 控 制 电 压 源

直 流 电 流 源 交 流 电 压 源 交 流 电 流 源

V CC V DD 时 钟 源

接 电 池

电 源

电 源

地

频 移 键 控 源

多 项 式 源

非 线 性 相 关 源

调 幅 源 调 频 源

压 控 正 弦 波 压 控 三 角 波

压 控 方 波

压 控 单 脉 冲 分 段 线 性 源

压 控 分 段 线 性 源

图 1.4 EWB5.0的信号源库

接地 ----电路电位参考点。任何电路至少有一个接地。 V CC 电压源 ----+5V。 V DD 电压源 ----+15V。

1.3.2 基本器件库(常用无源组件) 延 迟 开 关 压 控 开 关 流 控 开 关 上 拉 电 阻

连

变 压 器 继 电 器

接 开 关

电 阻 电 容 电

感 点

电 位 器 排 电 阻

压 控 模 拟 开 关

极 性 电 容 可 调 电 容 可 调 电 感 无 芯 电 感

磁 芯

非 线 性 变 压 器

图 1.5 EWB5.0的基本器件库

1.3.3 二极管库和晶体管库 耗 尽 型 NMOS

耗 尽 型 NMOS

耗 尽 型 PMOS

耗 尽 型 PMOS

NPN 三 极 管

PNP 三 极 管

N-J-MOS

P-J-MOS

二 稳 压 二 发 光 二 全 波 桥

式

整

流

器

肖

特 基 二 单 向 可 控 硅 双 向 稳 压 管 双 向 可 控 硅

N 沟 道 砷 化 镓 P 沟 道 砷 化 镓

增 强 型 NMOS

增 强 型 PMOS

增 强 型 NMOS

增 强 型 NMOS

极

管

极 极 极 管 管 管

图 1. 6 EWB5.0的二极管库 图 1. 7 EWB5.0的晶体管库

1.3.4 模拟集成电路库、数字集成电路库和混合集成电路库

三 五 七 九 电 流 输 出 D/A

电 压 输 出 D/A

单 稳 态 触 发 器

A/D转 换 器

555定 时 器

比 较 器 锁 相 环 TTL741XX 系 列 TTL742XX 系 列 TTL743XX 系 列 TTL744XX 系 列 CMOS4XXX 系 列

TTL74XX 系 列

端 端 端 端

运 运 运 运 放 放 放 放

图 1. 8 模拟集成电路库 图 1. 9 数字集成电路库 图 1. 10 混合集成电路库

1.3.5 基本数字逻辑门电路库和数字器件库

1.3.6 输出信号指示器件库

1.3.7 控制器件库

1.3.8 其它器件库

与 门 或 门 非 门 或 非 门 与 非 门 三 态 门 异 或 门 同 或 门 缓 冲 门 施触

密发

特器 与 门 芯 片

或 门 芯 片

或 非 门 芯 片

与 非 门 芯 片

非 门 芯 片

异 或 门 芯 片

同 或 门 芯 片

画 出 门 芯 片

半 加 器 全 加 器

RS 触 发 器 JK 触 发 器 JK 触 发 器 D 触 发 器 D 触 发 器

多 路 选 择 器 芯 片

多 路 分 配 器 芯 片

编 码 器 芯 片

算 术 运 算 芯 片

计 数 器 芯 片

移 位 寄 存 器 器 芯 片

触 发 器 芯 片

图 1. 11 基本数字逻辑门电路库 图 1. 12 数字器件库

电 压 微 分 器 电 压 积 分 器 电 压 比 例 模 块 传 递 函 数 模 块 乘 法 器 除 法 器 三加 端法 电器 压 电

压 限

幅 器

压 控 限 幅 器 电 流 限 幅 器 电 压 滞 回 模 块 电 压 变模 化块 率 图 1. 15 控制器件库

熔 断 器 数

据 写

入 器

子 电 路 网 表 有 耗 传 输 线 文 字 对 话 框 无 耗 传 输 线 晶 体 振 荡 器 直 流 电 机 真 空 三 极 管 升 开压 关变 式换 器 降 开压 关变 式换 器 升 降 开压 关变 式换 器 标 题 对 话 框 图 1. 16 其它器件库

电 压 表 电 流 表 灯 泡 逻 辑 指 示 灯 七 段 数 码 管 译 码 数 码 管

蜂 鸣 器 条 译形 码显 式示 器 条 形 显 示

器 图 1. 13 输出信号指示器件库 图 1. 14 仪器仪表库 数 字 万 用 表 函发 数生 信器 号

示

波 器

波 特 图 仪 字发 信生 号器 逻

辑 分 析 仪

逻 辑 转换 仪

2. EWB5.0的基本操作方法

2.1 电路的创建

电路是由元器件与连接导线组成的、要创建一个电路,必须掌握元器件的操作和导线的连接方法。 2.1.1 元器件的操作

(1) 元器件的选用 。选用元器件时,首先在元器件库栏中单击包含该元器件的图标,打开该元器件库。然 后从元器件库中将该元器件拖曳至电路工作区。

(2) 选中元器件 。在连接电路时,常要对元器件进行移动、旋转、删除、设置参数等操作,这就需要先选 中该元器件。要选中某个元器件可使用鼠标的左键单击该元器件。

如果要同时选中多个元器件,可以反复使用 CTRL+“ 鼠标左键单击 ” 选中这些元器件。被选中的元器 件以红色显示,便于识别。

如果要同时选中一组相邻的元器件,可以用鼠标在电路工作区的适当位置拖曳画出一个矩形区域, 包围在该矩形区域内的所有元器件即被同时选中。

要取消某一个元器件的选中状态,可以使用 CTRL+“ 鼠标左键单击 ” 。要取消所有被选中元器件的选 中状态,只需单击电路工作区的空白部分即可

(3) 元器件的移动 。要移动一个元器件,只要拖曳该元器件即可。要移动一组元器件,必须先用前述的方 法选中这些元器件,然后用鼠标器左键拖曳其中的任意一个元器件,则所有选中的部分就会一起移动。 选中元器件后,也可以使用箭头键便之作微小的移动。

(4) 元器件的旋转与反转 。为了使电路便于连接、布局合理,常常需要对元器件进行旋转或反转操作。这 可先选中该元器件,然后使用工具栏的“旋转、垂直反转、水平反转”等按钮。

(5) 元器件的复制、 删除 。 对选中的元器件, 使用菜单命令 Edit/Cut、 Edit/Copy、 Edit/Paste和 Edit/Delete, 可以分别实现元器件的复制、删除等操作。

(6) 元器件标识、 编号、 数值、 模型参数的设置。 双击元器件后, 会弹出器件持性对话框, 可供输入数据。 元器件特性对话框具有多种选项可供选挥,包括 Label (标识)、 Model (模型)、 value (数值)、 Fault (故障 设置)、 Display (显示)、 Analysis Setup(分析设置)等内容。下面介绍这些选项的含义和设置方法。 ① Label 选项对话框 。用于设置元器件的 Label (标识)和 Reference ID(编号)。其对话框如图 2.1所示。 Reference ID(编号)通常由系统自动分配,必要时可以修改,但必须保证编号的唯一性。

图 2.1 Label 选项对话框

② value/ Model选项对话框 。当选择电阻、电容等一类比较简单的元器件时,会出现 value (数值)选项, 其对话柜如图 2.2所示,可以设置元器件的数值。

图 2.2 value选项对话框

当元器件比较复杂时,会出现图 2.3所示的 Model(模型)选项对话框。模型的缺省设置 (Default)通常 为 Ideal (理想),这有利于加快分析的速度,也能够满足多数情况下的分析要求,如果对分析精度有特殊

的要求,可以考虑选择具体型号的器件模型。

图 2.3 Model选项对话框

③ Fault 选项对话框 。 Fault (故障)选项可供人为设置元器件的隐含故障,如图 2.4所示。

漏电流

短路故障

开路故障

无故障

图 2.4 Fault选项对话框

④ Display 选项对话框。 用于设置 Label 、 Models 、 Reference ID的显示方式。如图 2.5所示。

显示元器件的标记

显示元器件值 图 2. 5 Display选项对话框

⑤ Analysis setup选项对话框。 用于设置电路的工作温度等有关参数。 (7) 可控元器件参数设置

① 数值可调组件的参数设置

。属该类组件有电位器、可变电容、可调电感。以电位器为例说明。

双击电位器组件,出现图 2.6所示的 参数设置对话框。 Value 项里有四个选项: Resistance 选项设定电阻值; Setting 选项 设定起始电阻值,其物理意义是电位器接 入电路后由阻值的 Setting 选项设定值开始 变化; Increment 选项设定阻值变化一次的 幅度; Key 选项设定控制键的键符号。如 某电位器的参数设置如图 2.6所示,当电 路进行仿真时,电位器由阻值的 50%开始 变化,每按动一次键盘上的 “R” 键,阻值减 少 5%,同时按 “Shift+R” 键,阻值增加 5%。

对话框中的默认值均可改变。

图 2.6 电位器参数设置对话框

②可控组件的设置。 属该类组件有继电器、 开关、延时开关、电压控制开关、电流控制 开关、压控模拟开关。现以开关为例说明。

双击开关组件,打开参数设置对话框如 图 2. 7所示,在 Value 项的 Key 选项里键入 控制健的符号键。如某开关如图 2. 7设置, 在电路仿真时,每按动一次 “W” 键,开关动 作一次,从而完成电路的切换。 图 2.7 开关参数设置对话框 2.1.2 导线的操作

(1) 导线的连接。 将鼠标指向元器件的端点使其变成一个小圆点,然后拖拽出一根导线至另一元器件或

连接点的端点,出现另一个圆点后释放鼠标左键,完成导线的连接。

(2) 导线的删除与改动。 将鼠标指向元器件与导线的连接点使出现一个圆点,按下左键拖曳使导线离开 连接点,释放左键即完成连线的删除。也可以将拖曳移开的导线连至另一个接点,实现连线的改动。 (3)连线的移动。

将光标贴近该导线,按下鼠标左键,这时光标变为一双箭头,拖拽即可移动该导线。 (4) 改变导线的颜色。 双击导线弹出 图 2.6所示的 Wire Properties对话框。 选择 schematic Options选项,然后选 择合适的颜色。

(5) 在连线中插入元器件。 可以将元 器件直接拖曳至导线上,然后释放即 图 2. 8 导线颜色选项对话框

可插入电路中。

(6) 从电路中删除元器件。 选中该元器件,按下 Delete 即可。

(7)“连接点”的使用。 “连接点”是一个小圆点,存放在无源元器件库中,一个“连接点”最多可以连 接来自四个方向的导线,可以直接将“连接点”插入连线中,还可以给“连接点”赋予标识。 2.3 使用 EWB 对电路进行设计和实验仿真的基本步骤 (1)用虚拟器件在工作区建立电路; (2)选定组件的模式、参数值和标号; (3)连接信号源等虚拟仪器; (4)选择分析功能和参数; (5)激活电路进行仿真; (6)保存电路图和仿真结果。

3 EWB5.0虚拟仪器的使用

EWB5.0仪器库提供了数字万用表、 函数信号发生器、 示波器、 波特图仪 4种模拟仪器和字信号发生 器、逻辑分析仪、逻辑转换仪 3种数字仪器。使用时,单击仪器库图标,拖拽所需仪器图标至电路设计 区, 按要求接至电路测试点, 然后双击该仪器图标就可打开仪器的面板, 进行设置和测试。 模拟仪器 (除 波特图仪)在接入电路并仿真开始之后,若改变电路的测试点,则显示的数据和波形也会相应变化,而 不用重新启动电路。而波特图仪和数字仪器则应重新启动电路。下面分别介绍每种仪器的使用。 3.1 数字万用表 ( Multimeter )

这是一种 4位数字万用表, 其虚拟面板如图 3. 1所示, 面板上有一个数字显示窗口和 7个按钮, 分 别为电流 (A)、 电压 (V)、电阻 (? ) 、分贝 (dB)、交流 (~)、直流 (-) 和设置 (Settings) 转换按钮, 单击这些 按钮便可进行相应的转换。 用万用表可测量交直流电压、电流、电阻和电路中两点间的分贝损失,并具 有自动量程转换功能。利用设置按钮可调整电流表内阻、电压表内阻、欧姆表电流和分贝标准电压。虚 拟万用表的使用方法与真实的数字万用表基本相同。 电流表内阻 电压表内阻

欧姆表电流 数字显示

3.2 函数信号发生器(Function Generator )

函数信号发生器用于产生正弦波、方波、三角波信号的 仪器,其图标和面板如图 3. 2。信号的频率(Frequency )范 围为 0.1Hz ~999MHz ,信号幅度(峰值, Amplitude )可以在 mV ~999kV 之间设置。占空比(Duty cycle) 只用于三角波 和方波,设定范围为 0.1 ~99%。偏置(Offset ) 电压设置是 指把三种波形叠加在设置的偏置电压上输出。

函数信号发生器有三个输出端:

测量选择

交直流选择 参数设置 接线端子 分贝标准电压

图 3.1 数字万用表的图标、面板和参数设置对话框

图 3.2 信号发生器的图标和虚拟面板

3.3 虚拟示波器 (Oscilloscope)

虚拟示波器外观及操作与实际的双综单扫描示波器非常相似。 其图标和面板如图 3. 3。 当单击面板中 Expand (扩展)按钮时,可以将面板进一步展开,如图 3. 4所示,这样能够更细致地观察波形。用鼠标 拖拽读数指针可进行精确测量。 接地端 触发端

时基控制 扩展控制 触发控制

A 通道

B 通道

X X

在扩展的面板中,单击 “Reduce” 按钮,可恢复面板原来大小;单击 “Reverse” 按钮,可改变屏幕背景 颜色;单击 “Save” 按钮,可以以 ASCLL 码格式存储波形读数。示波器显示波形的颜色可以通过设置连接 示波器的导线颜色确定。

X-Y 触发沿选择 触发电平调整 触发方式选择 (自动 A B 外触发)

Y Y Y 图 3. 3 虚拟示波器图标和面板

读数指针 1(红色) 读数指针 2(蓝色)

11处读数 读数指针 处读数差 图 3.4 扩展的示波器面板

3.4 波特图仪 (Bode Plotter)

波特图仪能显示电路的频率响应曲线,这对分析滤波器等电路是很有用的。可用波特图仪来测量一 个信号的电压增益 (单位:dB) 或相移 (单位:度 ) 。使用时仪器面板上的输入端 IN 接频率源,输出端 OUT 接被测电路的输出端。在使用波特图仪时,必须在电路的输入端接入 AC (交流)信号,对频率没有特殊 要求。频率测量的范围由波特图仪参数设置确定。

:对数 Line :线性 )

读数指针

(可拖曳移动)

读数指针 垂直坐标 水平坐标 指针处水平 指针处垂直

微动调整 设置 设置 坐标读数 坐标读数

图 3. 5 波特图仪图标和面板

3.5数字信号发生器 (Word Generator)

字信号发生器是一个能够产生 16位同步逻辑信号的仪器, 用于对数字逻辑电路进行测试时的测试信 号或输入信号。其图标和面板如图 3. 6。字信号发生器图标下沿有 16个输出端口。输出电压范围是低电 平 0V ,高电平为 4~5V 。输出端口与被测电路的输入端相连。

外触发输入

数据准备好输出端

16路逻辑信号输出端

字信号地址编辑区

输出方式选择

字信号编辑区

触发方式选择

输出频率设置

二进制信号输入区

字信号输出端

图 3.6 字信号发生器图标和面板

3.5.1 字信号编辑区

编辑和存放以 4位 16进制数表示的 16位字信号,可以存放 1024条字信号,地址范围为 0~3FFH, 其显示内容可以通过滚动条上下移动。用鼠标单击某一条字信号即可实现对其的编辑。正在编辑或输出 的某条字信号, 它被实时的以二进制数显示在 “Binary” 框和十六位输出显示板上。 对某条字信号的编辑也 可在 “Binary” 框里输入二进制数来实现,系统会自动地将其转换为十六进制数显示在字信号编辑区。 3.5.2 字信号地址编辑区。 编辑或显示与字信号地址有关的信息。

Edit-显示当前正在编辑的字信号地址。

Current-显示当前正在输出的字信号地址。

Initial-编辑和显示输出字信号的首地址。

Final-编辑和显示输出字信号的末地址。

3.5.3 输出方式选择

Cycle-字信号在设置的首地址和末地址之间周而复始地输出。

Burst-字信号从设置的首地址逐条输出,输出到末地址自动停止。

Step-字信号以单步的方式输出。即鼠标点击一次,输出一条字信号。

Break Point-用于设置断点。在 Cycle 和 Burst 方式中,要想使字信号输出到某条地址后自动停止, 只需预先点击该字信号,再单击 “Break Point” 按扭。断点可设置多个。当字信号输出到断点地址而暂停输 出时,可单击 Workbench 主窗口上的 “Pause” 按钮或按 “F9” 键来恢复输出。清除设置的断点地址时,打开 Pattern 对话框,单击 “Clear Buffer” 按钮即可。

Pattern -模板按钮,单击调出预设模式选项对话框,对话框中各选项含义如下:

Clear buffer-清零按钮,单击可清除数据存储区的全部数字字

Open -打开 *.DP文件,将数据装入数据存储区

Save -将数据区的数据以 *.DP的数据文件形式存盘,以便调用

Up counter-产生递增计数数据序列

Down counter-产生递减计数数据序列

Shift right -产生右移位数据序列

Shift left -产生左移位数据序列

3.5.4 触发方式选择

Internal -内触发方式。字信号的输出直接受输出方式 Step 、 Burst 和 Cycle的控制。

External -外触发方式。当选择外触发方式时,需外触发脉冲信号,且需设置 “ 上升沿触发 ” 或 “ 下降沿 触发 ” ,然后选择输出方式,当外触发脉冲信号到来时,才能使字信号输出。

输出频率设置-控制 Cycle 和 Burst输出方式下字信号输出的快慢。

数据准备好输出端-输出与字信号同步的时钟脉冲。

3.6 逻辑分析仪 (Logic Analyzer)

逻辑分析仪可以同步纪录和显示 16路逻辑信号,可用于对数字逻辑信号的高速采集和时序分析,其 图标和面板如图 3.7所示。

十

路

信

号

输

端

时 间 触

时

外

1(红色) 读数指针 刻 发

钟

时

度 控

控

钟

设 制

制

信

置 信

信

号

号

号

输

输

输

入

入

入

端

端

端

指针处时间读数 指针处逻辑读数 取样时钟设置 触发方式设置

图 3.7 逻辑分析仪图标和面板

面板左边的 16个小圆圈对应 16个输入端,小圆圈内实时显示各路输入逻辑信号的当前值,从上到 下依次为最低位至最高位。通过修改连接导线颜色来区分显示的不同波形,波形显示的时间轴可通过 Clocks per division予以设置。拖拽读数指针可读取波形的数据。

3.6.1 触发方式设置

单击触发方式设置按钮,弹出触发方式设置对话框,如图 3.8所示。在对话框中可以输入 A 、 B 、 C 三个触发字,三个触发字的识别方式由 Trigger combinations(触发组合 ) 选择,如图 3.9所示。触发字的某 一位设置为 X 时,则该位为 0或 1都可以,三个触发字的默认设置均为 ××××××××××××××××,表示只要 第一个输入逻辑信号到达, 不论逻辑值为 0或 1, 逻辑分析仪均被触发开始波形采集, 否则必须满足触发 字的组合条件才能触发。

图 3.8 触发方式设置对话框 图 3.9 触发组合选择

Trigger qualifier (触发限定字 ) 对触发起控制作用。若该位为 X ,触发控制不起作用,触发由触发字 决定;若该位设置为 1 (或 0),只有图标上连接的触发控制输入信号为 1(或 0)时,触发字才起作用; 否则,即使 A 、 B 、 C 三个触发字的组合条件被满足也不能引起触发。

3.6.2 取样时钟设置

单击取样时钟设置按钮,弹出时钟设置选择对话框如图 3.10所示。时钟可以选择内时钟或外时钟, 上升沿或下降沿有效,如选择内时钟可以设置频率。另外对 Clock qualifier(时钟限定)进行设置可以决 定输入时钟的控制方式,若使用默认方式 X ,表示时钟总是开放,不受时钟控制信号的限制。若设置为 1或 0,表示时钟控制为 1或 0时开放时钟,逻辑分析仪可以进行取样。

图 3.10 取样时钟设置对话框

3.7逻辑转换仪 (Logic Converter)

逻辑转换仪能够完成真值表、 逻辑表达式和逻辑电路之间的相互转换, 它是 EWB 特有的仪器, 实际 工作中不存在类似的仪器。图标和面板如图 3.11,使用方法如下:

电路 →表 表 →式 输入端 输出端 表 →简化 式 →表 真值表区 式 →电路 式 →与非

逻辑表达式区

图 3.11 逻辑转换仪图标和面板

3.7.1 由真值表得出表达式和逻辑电路

首先根据输入信号的个数,单击面板上面输入小圆圈(A ~H )选定输入信号,此时真值表框会自动 出现输入信号的所有组合,而输出全部为0,根据所需的逻辑关系修改真值表。然后单击 “ 真值表→逻辑 表达式 ” 按钮,在逻辑表达式框内出现相应的逻辑表达式。再单击 “ 真值表→简化逻辑表达式 ” 按钮,得到 简化逻辑表达式。最后单击 “ 表达式→电路转换 ” 铵钮,在 EWB 的电路设计区创建相应的逻辑电路。如单 击 “ 表达式→与非电路转换 ” 铵钮,则在电路设计区创建相应的与非逻辑电路。

3.7.2 由逻辑电路得出表达式和真值表

首先在电路设计区创建逻辑电路,电路的输入、输出端分别连接至逻辑转换仪的输入、输出端,双击 图标打开面板,单击相应的转换按钮即得到表达式或真值表。

3.7.3 由逻辑表达式得出真值表和逻辑电路

在逻辑表达式框内输入逻辑表达式,单击相应的转换按钮得到真值表和逻辑电路。

4. EWB5.0的基本分析方法

EWB 提供了 13种分析功能,使用者可根据仿真电路、仿真目的和要求选择。下面对在电子技术基 础仿真实验中,经常使用的分析功能作一介绍,其它的分析功能可参考有关资料。

4.1 分析的参数设置(Analysis /Analysis Options)

在菜单 “ Analysis ” 中选择 “ Options ” 后, 显示图 4.1所示的对话框。 出现 “总体分析选择 (Global ) ” 、 “直流分析选项(DC ) ” 、“ 瞬态分析选项(Transient )”、“器件分析选项(Device )”和“仪器分析 选项(Istruments )” 5个设置对话框。可根据需要对其中的参数进行调整和设置。

4.1.1 总体分析选择(Global )

电流的绝对精度

最小电导

最大矩阵项和主元素的相对比率

主元素矩阵绝对最小值

相对误差精度

仿真温度

电压绝对精度

电荷绝对精度

斜升时间

相对收敛步长限制

绝对收敛步长限制

收敛限制

模拟节电分流电阻

仿真时的临时性文件规模

图 4.1 总体分析选择对话框

4.1.2 直流分析选择(DC )

工作点分析迭代极限 GMIN 步进算法步长

SOURCE 步进算法步长 图 4.2 直流分析选择对话框

4.1.3 瞬态分析选择(DC )

瞬态分析每时间点迭代次数的上限 (若出现 “ 时间步长太小”或“瞬态分 析不收敛”可增大此值至 15~ 瞬态误差精度因素

瞬态分析数字积分方法

打印数据 (显示仿真过程的有关信息 图 4.3 瞬态分析选择对话框

4.1.3 仪器分析选择(Istruments )

每屏显示后暂停 最小时间点数 最大时间点数 设置为 0(瞬态分析的初始条件) 采用自定义的初始条件 计算直流工作点

图 4.4 仪器分析选择对话框

每周期显示点数 (减小该值能加快 仿真速度,但精度会降低

4.1.4 器件分析选择(Device )

MOSFET 漏极扩散区面积

MOSFET 源极扩散区面积

MOSFET 沟道长度

MOSFET 沟道宽度

模型参数标称温度

非线性模型评估器件 (若选 OFF 则

增加仿真时间 )

小型传输线数据 (只用于有耗

传输线仿真 )

图 4.5 器件分析选择对话框

4.2 直流工作点分析(DC Operating Point)

所谓直流工作点分析就是求解电路仅受电路中直流电压源或电流源作用时,每个节点上的电压及流 过电路的电流,直流工作点分析是其它性能分析的基础。进行直流工作点分析时,电路中的交流电源置 零,电容开路,电感短路,数字器件视为高阻接地。直流工作点分析方法步骤如下:

4.2.1 在电路设计区创建电路,选择 Circuit/Schematic Options,选定 Show nodes (显示节点),为电路标 上节点号。

4.2.2 选择 Analysis/ DC Operating Point, EWB自动把电路中所有节点的电压值及流过电源支路的电流值, 显示在分析结果图中。

4.3 交流频率分析(AC Frequency)

交流频率分析即频率特性分析。进行交流频率分析时直流电源自动置零,输入信号被自动设定为正 弦波形式。对某节点的分析 , EWB自动产生该节点电压为频率函数的曲线(幅频特性曲线)和相位为频 率函数的曲线(相频特性曲线),结果与波特图仪仿真相同。交流频率分析的方法与步骤如下

4.3.1创建待分析电路并设定输入信号的幅值和相位,然后进行直流工作点分析。

4.3.2选择 Analysis/AC Frequency,打开对话框,进行参数设置。交流频率分析对话框如图 4.4.1。对话框 中各参数含义如下:

Start frequency-扫描起始频率。

End frequency-扫描终止频率。

Sweep type-扫描类型,显示曲线 X 轴刻度形式,有 Decade (十倍频), Linear (线性), Octave (二 倍频程)。

Number of points-显示点数。

Vertical scale-纵轴刻度,有 Log (对数 )Linear (线性) Decibel (分贝)。

Nodes for analysis-待分析节点, EWB 可同时分析电路中多个节点的频率特性。在 “Nodes in circuit” 框中选择待分析节点, 单击 “Add” 按钮, 待分析节点写入 “Nodes for analysis” 框中。 若从 “Nodes for analysis”

框中移出分析节点,先在该栏中选中待移节点,然后点击 “Remove” 按钮。以上各框中的默认值根据分析 要求都可以改变。

4.3.3单击 “Simulate” 按钮,显示已选节点的频率特性。 4.3.4 按 “Esc” 键,停止分析。

4.4 瞬态分析(Transient Analysis)。 瞬态分析是对选定节点的时域分析,即观察该节点在整个显示周期 中每一时刻的电压波形,分析结果与示波器仿真相同。在瞬态分析时,直流电源保持常数,交流信号源 幅值随时间而变,电路中的电容、电感都以储能模式出现。瞬态分析的方法步骤如下: 4.4.1创建电路并显示节点。

4.4.2选择 Analysis/Transient,打开对话框,设置参数,选择待分析节点。瞬态分析对话框如图 4.4.2。对 话框中各参数含义如下:

Set to zero -初始条件为零开始分析。

User-defined -由用户定义的初始条件进行分析。

Calculate DC operating point -将直流工作点分析结果作为初始条件进行分析。此项一般选用缺省设 置:选用。

Start time-瞬态分析的起始时间。要求大于等于零,小于终点时间。 End time-瞬态分析的终点时间。要求必须大于等于零。

Generate time steps automatically -自动选择一个较为合理的或最大的时间步长。该参数有两项设置 “Minimum number of time points” 仿真输出图上, 从起始时间到终点时间的点数。 “Maximum time step ” 最 大时间步长。这两项的设置值是关联的,只要设置其中一个,另一个自动变化。

Set plotting increment/plotting increment-设置绘图线增量。 它既跟随 “Minimum number of time points” 设置值自动变化,也可单独设置。 Nodes for analysis-待分析节点。

4.4.3 单击 “Simulate” 按钮,显示待分析节点的瞬态响应波形,按 “Esc” 键停止分析。

图 4.6 交流频率分析对话框

被分析的节点(编号为

初始条件为 0开始分析

自定义初始条件进行分析

由 DC 分析结果为初始条件进行分析

分析的起始时间 (大于 0小于终点时间

分析的终点时间

自动选择一个较为合理或最大时间步长

仿真输出的图上从起始时间到终点时间

4.5 数扫描分析 (Parameter Sweep)。

分析是检测电路中某个组件的参数,在一定取值范围内变化时对电路直流工作点、瞬态特性、交流 频率特性的影响。在实际电路设计中,通过参数扫描分析,可以针对电路某一技术指标,对电路的某些 参数、性能指标进行优选。分析步骤:

4.5.1 创建电路,确定组件及其参数、分析节点。

4.5.2 选择 Analysis/Parameter Sweep,打开对话框,设置参数。参数扫描对话框如图 4.4.3。对话框各参数 含义如下:

Component-选择待扫描分析的组件 (在 “Component” 键入待分析组件编号 ) 。

Parameter-选择扫描分析组件的参数。电容器参数为电容,电阻器参数为电阻,电感线圈参数为电 感,交流信号源参数为幅度、频率、相位,直流电压源参数为电压大小。

Start value-待扫描组件的起始值。 其值可以大于或小于电路中所标注的参数值。

End value-待扫描组件的终值。

Sweep type-扫描类型,有 Decade (十倍频), Linear (线性), Octave (二倍频)。

Increment step size-扫描步长,仅在 “ 线性 ” 扫描形式时允许设置。

Output node-待分析节点,每次扫描分析仅允许选取一个节点。

Sweep for -扫描类型选择。根据要求可选择直流工作点分析、交流频率分析和瞬态分析。当选择瞬 态分析或交流频率分析时,可分别单击 “Set transient options” 或 “Set AC options” 按钮,以设置这些分析的 参数。

4.5.3单击 “Simulate” 按钮,开始扫描分析,按 “Esc” 键停止分析。扫描分析结果以曲线形式显示,曲线数 目与 “ 扫描类型选择 ” 设置有关。

图 4.7 瞬态分析对话框

的点数 仿真时能达到的最长时间步长 设置绘图的增量 20

扫描形式(DC/瞬态分析/交流分析)

图 4.8 参数扫描对话框

4.6 温度扫描分析 (Temperature Sweep)。温度扫描分析用于研究不同温度条件下的电路特性。分析步骤:

4.6.1 创建电路,确定待分析的组件和节点。

4.6.2 选择 Analysis/Temperature Sweep打开对话框,设置参数。温度扫描对话框如图 4.4.4。

对话框中各参数含义如下:

Start temperature-起始分析温度。

End temperature-终止分析温度。

其它参数含义和参数扫描分析相同

4.6.3 单击 “Simulate” 按钮,开始扫描分析,按 “ Esc” 键停止分析。

扫描起始温度 扫描终值温度

扫描尺度(十进制/线性/倍频 )

扫描形式

图 4.9 温度扫描对话框 21

4.7 傅里叶分析(Fourier Analysis)

傅里叶分析方法用于分析一个时域信号的直流、基频和谐波分量。在进行傅里叶分析时必须先选择 被分析的节点,一般将电路中的交流激励源的频率设置为基频,若电路中有若干个交流源,可将基频设 定在这些频率的最小公因数上。分析步骤:

4.7.1 在 EWB 上创建需进行仿真的电路图,选定菜单 “Analysis” 中的 “Fourier ” 项

4.7.2 确定被分析的电路节点,根据对话框的要求设置参数;

4.7.2 按对话框中的 “ Simulate ” 即可在显示图上获得被分析节点的 Fourier 变换波形, 按 “ ESC” 或 “ Pause ”

可停止仿真的运行。

傅里叶分析的谐波基频 被计算显示的基频谐波数 纵向尺寸 (线性 /对数 /分贝 显示相频特性曲线 显示幅频特性曲线

图 4.10 傅里叶分析对话框 4.8 分析结果的保存与调出

完成分析后,单击“Analysis Graphs”窗口工具栏的“保存”按钮,选定保存路径和文件名后,予 以确定即可。保存分析结果的文件名是以.GRA 格式存放的。欲调出该文件,可单击 EWB 工具栏的“显示 分析结果图”按钮,打开“Analysis Graphs”窗口,单击此窗口工具栏的“打开”按钮,根据路径和文 件名将其打开。

22

5. 模拟电子电路的 EWB 仿真实验

5.1 二极管应用电路的分析 。用示波器观测图 5.1所示各电路的输入、输出波形;用电压表测量输出电 压(DC电压值和 AC 电压值)。将测量结果与理论分析值比较。

6. 数字电子电路的 EWB 仿真实验

图 5.1 二极管应用电路

5.2 半波整流电路的分析 。改变变压器的变比,用示波器观测图 5.2电路 A 、 B 点的波形;用数字万用表 测量变压器副边的电压 V A 和整流输出电压 V B 。将测量结果与理论分析值比较。

A B

图 5.2 半波整流电路

23

5.3 桥式整流电路的分析 。 改变变压器的变比, 用示波器观测图 5.2电路 A 、 B 点的波形 (若同时测量 A 、 B 两点的波形,会显示什么样的波形?);用数字万用表测量变压器副边的电压 V A 和整流输出电压 V B 。 将测量结果与理论分析值比较。

图 5.3 桥式整流电路

5.4 稳压管应用电路的分析 。

用示波器观测电路中 A 点的直

流电位和交流电压波形。再观

测 B 点的波形,是否存在脉动

波形?用万用表测量 V O 的纹

波电压的大小,并与计算值相

比较。 图 5.4 稳压管应用电路

5.5 共射放大器的分析 。① Q 点的分析:点击“ Analysis/DC Operating Point”;②用电压表、电流表测量 Q 点 I B 、 I C 和 V CE ;③用示波器观测输入、输出波形,注意它们之间的相位关系;④用电压表测量输入、 输出电压的大小, 计算出电压增益; ⑤交流频率分析:点击 “ Analysis/AC Frequency” 。 ⑥温度扫描分析:点击“ Analysis/Temperature Sweep”,设置温度在 20~30 C ,重新分析 Q 点。

图 5.5 共射放大器

24

5.6 分压式偏置放大器的分析 。 ① Q 点的分析:点击“ Analysis/DC Operating Point”; ② 用电压表、电流 表测量 Q 点 I B 、 I C 和 V CE ; ③ 用示波器观测输入、输出波形,注意它们之间的相位关系; ④ 用电压表测 量输入、输出电压的大小,计算出电压增益; ⑤ 交流频率分析:点击“ Analysis/AC Frequency”。 ⑥ 温度 扫描分析:点击“ Analysis/Temperature Sweep”,设置温度在 20~30?C ,重新分析 Q 点。

图 5.6 分压式偏置放大器

5.7 射极输出器的分析

① Q 点的分析:点击“ Analysis/DC Operating Point”,用电压表、电流表测量 Q 点 I B 、 I C 和 V CE ; ② 用示波器观测输入、输出波形;用电压表测量输入、输出电压的大小,计算出电压增益;

③ 交流频率分析:点击“ Analysis/AC Frequency”。

④ 温度扫描分析:点击“ Analysis/Temperature Sweep”,设置温度在 20~30?C ,重新分析 Q 点。

图 5.7 射极输出器

25

5.8 共源场效应管放大器的分析

① Q 点的分析:点击“ Analysis/DC Operating Point”;

② 用电压表、电流表测量 Q 点 V GS 、 I D 和 V DS ;

③ 用示波器观测输入、输出波形;注意它们之间的

相位关系;

④ 用电压表测量输入输出电压的大小,求电压增益;

⑤交流频率分析:点击“ Analysis/AC Frequency”。

⑥温度扫描分析:点击“ Analysis/Temperature Sweep”,

设置温度在 20~30?C ,重新分析 Q 点。

图 5.8 共源场效应管放大器

5.9 共漏场效应管放大器的分析

① Q 点的分析:点击“ Analysis/DC Operating Point”; ②用电压表、电流表测量 Q 点 V GS 、 I D 和 V DS ; ③ 用示波器观测输入、输出波形,求电压增益; ④交流频率分析:点击“ Analysis/AC Frequency”; ⑤ 温度扫描分析:点击“ Analysis/Temperature Sweep”,设置温度在 20~30?C ,重新分析 Q 点。

图 5.9 共漏场效应管放大器

5.10 乙类互补对称功率放大器的分析

①用示波器观测输入、输出波形,它们的相位

关系如何?输出波形在过零处有何异常现象?

②根据示波器显示的波形,增加器件或调整电

路中的有关元器件方案,使失真消除,并找出

使失真消除的 V be 电压的大小。

③用电压表测量输入输出电压的大小。

图 5.10 乙类互补功放器

26

5.11 甲乙类互补对称功率放大器的分析

①说明电路的组成部分及各部分的作用;

②用示波器观测输入、输出波形,它们的相位关系如何?输出波形在过零处有何异常现象?

③用电压表测量输入输出电压的大小。

图 5.11 甲乙类互补对称功率放大器

5.12 差分式放大器的分析

① Q 点的分析:点击“ Analysis/DC Operating Point”; ② 用电压表、电流表测量 Q 点 I B 、 I C 和 V CE ; ③ 用 示波器观测输入、输出波形,注意它们之间的相位关系; ④ 用电压表测量输入、输出电压的大小,计算 出电压增益; ⑤ 交流频率分析:点击“ Analysis/AC Frequency”。

图 5.12 差分式放大器

27

5.13 反相比例放大器和同相比例放大器的分析

图 5.13 (a)反相比例放大器 (b)同相比例放大器 5.14 反相加法放大器和同相加法放大器的分析

图 5.14 (a)反相加法放大器 (b)同相加法放大器 5.15 积分运算电路的分析

图 5.15 积分运算电路

5.16 微分运算电路的分析

图 5.16 微分运算电路

28

5.17 二阶压控低通滤波电路和二阶压控高通滤波电路的分析

图 5.17 (a)二阶压控低通滤波电路 (b) 二阶压控高通滤波电路 5.18 二阶压控带通滤波电路和二阶压控带阻滤波电路的分析

图 5.18 (a)二阶压控低通滤波电路 (b) 二阶压控高通滤波电路

29

6. 数字电子电路的 EWB 仿真实验

6.1 两个 1位二进制数的比较电路

① 通过开关 A 、 B 实现电路的输入:开关闭合时,相当于输入“0”,开关断开时,相当于输入“1”; 用 L1、 L2、 L3显示电路的输出逻辑电平:发光表示输出“1”,不发光表示输出“0”。改变开关 A 、 B 的状态,观察 L1、 L2、 L3显示情况。

② 利用逻辑转换器实现将电路图转换为真值表,再由真值表得出逻辑表达式。

图 6.1 1位二进制数比较器

6.2 3输入奇偶检验器

① A、B、C 为电路的 3个输入,可采用 6.1的方法,通过三个开关设置输入电平,输出端连接 1个逻辑探 头(指示灯),输出为高电平,指示灯发光,输出为低电平,指示灯不发光;

② 利用逻辑转换器实现将电路图转换为真值表,再由真值表得出逻辑表达式。

图 6.2 3输入奇偶检验器

6.3 组合逻辑电路-交通信号灯故障报警电路

① 根据开关 A、B、C 闭合、断开的组合和指示灯的发光情况,获得电路的真值表; ② 利用逻辑转换器实现将电路图转换为真值表,再由真值表得出电路输出逻辑表达式。

图 6.3 组合逻辑电路-交通信号灯故障报警电路

6.4 组合逻辑电路-物料传输监控电路

① 根据开关 A、B、C 闭合、断开的组合和指示灯的发光情况,获得电路的真值表; ② 利用逻辑转换器实现将电路图转换为真值表,再由真值表得出电路输出逻辑表达式; ③ 利用逻辑转换器化简所获得的逻辑表达式。

图 6.4 组合逻辑电路-物料传输监控电路

6.5 利用逻辑转换器设计一个将 8421BCD 转换为余 3码的组合逻辑电路

① 利用逻辑转换器画出真值表、求出逻辑表达式并化简。

② 用与非门实现该逻辑电路;

③ 进行 EWB 实验。

6.6 组合逻辑电路-8421BCD 转换为余 3码的逻辑电路

图 6.5 组合逻辑电路-8421BCD 转换为余 3码的逻辑电路 6.7 74148-优先编码器逻辑功能

图 6.6 优先编码器 74148逻辑功能实验电路

① 通过开关设置输入状态;

② 根据 74148的功能表进行实验。

6.8 74138-3/8译码器逻辑功能

图 6.7 3/8译码器逻辑功能实验电路

6.9 74138-3/8译码器应用电路-顺序控制器

图 6.8 74138-3/8译码器应用电路-顺序控制器

① 开关 C 控制电路的工作状态;

② 逻辑字产生器工作在 000H~007H的加计数模式。

6.10 74151-8选 1数据选择器逻辑功能

① 数据输入及数据选择用开关设置;

② 逻辑字产生器工作在 000H~007H的加计数模式。

图 6.9 18选 1数据选择器 7415逻辑功能实验

6.11 7442-二-十进制译码器逻辑功能

图 6.10 二-十进制译码器 7442逻辑功能实验 6.12 7442二-十进制译码器的应用-构成全加器

图 6.11 用二-十进制译码器 7442构成全加器

6.13 7448-七段字形译码显示驱动器逻辑功能

图 6.12 7448七段字形译码显示驱动器逻辑功能

6.14 8选 1数据选择器 74151的应用-构成 4位奇偶检验器

图 6.13 用 8选 1数据选择器 74151构成 4位奇偶检验器 6.15 3/8译码器 74138的应用-构成 4位奇偶检验器 (图 6.14) 6.16 七段字形译码显示驱动器 7448的应用(图 6.15)

6.17 基本 RS 触发器逻辑功能 (图 6.16)

图 6.14 用 3/8译码器 74138构成 4位奇偶检验器

图 6.15 七段字形译码驱动器 7448的应用

图 6.16 基本 RS 触发器

6.18 D触发器的应用-组成分频电路-用逻辑分析仪观测 CP 及输出波形

图 6.17 用 D 触发器组成分频电路

6.19 4D触发器的应用-组成抢答器

图 6.18 用 4D 触发器组成抢答器

6.20 D触发器的应用-组成顺序控制器

图 6.19 用 D 触发器组成顺序控制器

6.21 D触发器的应用-组成 3位二进制加法计数器

图 6.20 用 D 触发器组成 3位二进制加法计数器

6.22 D触发器的应用-组成 3位二进制减法计数器

图 6.21 用 D 触发器组成 3位二进制减法计数器

6.23 74160 (Sync 4-bit Decade Counter (clr))的逻辑功能

图 6.22 74160 (Sync 4-bit Decade Counter (clr))

6.24 74162 (Sync 4-bit Decade Counter)的逻辑功能

图 6.23 74162 (Sync 4-bit Decade Counter)的逻辑功能

6.25 74190 (Sync BCD up/down Counter)的逻辑功能

图 6.24 74190 (Sync BCD up/down Counter)的逻辑功能

6.26 74192 (Sync BCD up/down Counter)的逻辑功能(图 6.25)

6.27 74163(Sync 4-bit Binary Counter)构成八进制计数器(图 6.26)

6.28 74163(Sync 4-bit Binary Counter)构成十进制计数器(图 6.27)

6.29 74163(Sync 4-bit Binary Counter)构成十二进制计数器(图 6.28)

6.30 74163(Sync 4-bit Binary Counter)构成六十进制计数器-反馈置数法(图 6.29)

图 6.25 74192 (Sync BCD up/down Counter)的逻辑功能 图 6.26 74163(Sync 4-bit Binary Counter) 构成八进制计数器

图 6.27 74163(Sync 4-bit Binary Counter) 构成十进制计数器

图 6.28 74163(Sync 4-bit Binary Counter) 构成十二进制计数器

图 6.29 74163(Sync 4-bit Binary Counter) 构成六十进制计数器-反馈置数法

6.31 74163(Sync 4-bit Binary Counter)构成六十进制计数器-反馈清零法(图 6.30)

图 6.30 74163(Sync 4-bit Binary Counter) 构成六十进制计数器-反馈清零法

6.32 二-五-十进制计数器 74290 (Decade Counter) 构成六进制和九进制计数器(图 6.31) 6.33 十进制计数器 74160(异步清零 ) 和 74162(同步清零 ) 构成八进制计数器(图 6.32)

6.34 十进制计数器 74160构成六十进制计数器(图 6.33)

图 6.31 74290构成六进制和九进制计数器

图 6.32 74160(异步清零 ) 和 74162(同步清零 ) 构成八进制计数器

图 6.33 十进制计数器 74160构成六十进制计数器

6.35 4位双向移位寄存器 74194应用电路 1(图 6.34)

图 6.34 4位双向移位寄存器 74194应用电路 1

6.36 4位双向移位寄存器 74194应用电路 2(图 6.35)

图 6.35 4位双向移位寄存器 74194应用电路 2

6.37 555定时器构成的单稳态触发器(图 6.36)

① 闭合开关

S 并立即断开,

观察记录指示灯显示的时间;

② 改变 R 阻值、C 电容量或

电源电压的大小,重复 ① 的

实验;

③ 将上述实验结果与理论计

算结果相比较。

图 6.36 555定时器构成的单稳态触发器

6.38 555定时器构成的多谐振荡器(图 6.37)-如何改变振荡脉冲的频率和幅值?

图 6.37 555定时器构成的多谐振荡器

6.39 施密特触发器组成的多谐振荡器(图 6.38)-如何改变振荡脉冲的频率?

图 6.38 施密特触发器组成的多谐振荡器

6.40 并联式石英晶体振荡电路(图 6.39)

图 6.39 并联式石英晶体振荡电路

6.41 串联式石英晶体振荡电路(图 6.40)

6.42 555定时器组成施密特触发器(图 6.41)

图 6.40 串联式石英晶体振荡电路

图 6.41 555定时器组成施密特触发器

6.43 555定时器构成占空比可 调 的多谐振荡器(图 6.42)-如何调节振荡脉冲的占空比?

图 6.42 555定时器构成占空比可调的多谐振荡器

6.44 八位 A/D转换器(图 6.43)

① VIN:模拟电压输入端, D7~D0:二进制数码输出端; VREF+:上基准电压; VREF_:下基准电压, SOC :A/D转换启动端(高电平启动), OE :输出控制端, EOC :转换结束指示端(输出正脉冲)。 ② 调节电位器 R 的大小可改变输入的模拟电压值,电压表显示输入的模拟电压值,指示灯 END 显示转 换是否结束,指示灯 D7~D0显示输出二进制(灯亮表示输出 “1” ,否则为 “0” ,数码管显示输出数字对应 的十六进制数(MSB 为高位, LSB 为低位);

③ 输入模拟电压后,连续按动开关 K ,可实现 A/D转换。

图 6.43 八位 A/D转换器

6.45 八位 D/A转换器(图 6.44)

7

① ~0:二进制数码输入端,分别用开关 H ~A 的开闭来设置输入,指示灯 D7~D0显示输入的二进制 (灯亮表示输入 “1” ,否则为 “0” ,数码管显示输入数字对应的十六进制数(MSB 为高位, LSB 为低位); ② D/A转换器的输出端接电压表(显示转换结果:模拟电压)

③ +:上基准电压,-:下基准电压,

图 6.44 八位 D/A转换器

6.46 八位 D/A转换器(图 6.45)

将输入的模拟信号(正弦信号与直流电压的叠加)通过 A/D转换器转换为数字信号,然后利用 D/A转换器变换为模拟信号。

① 运行该电路,用示波器观察输入、输出波形;

② 改变输入信号的频率,观察不同采样频率的信号对输出波形的影响; ③ 要使输出信号尽量不失真,应考虑哪些因素?采取哪些措施?

图 6.45 八位 A/D与 D/A转换器的应用

范文四：Multisim电路仿真实验

Multisim 电路仿真实验

一、实验目的

熟悉电路仿真软件Multisim 的功能，掌握使用Multisim 进行输入电路、分析电路和仪表测试的方法。

二、使用软件

NI Multisim student V12 三、实验内容

1. 研究电压表内阻对测量结果的影响

输入如图1所示的电路图，在setting 中改变电压表的内阻，使其分别为200k Ω、5k Ω等，观察其读数的变化，研究电压表内阻对测量结果的影响。并分析说明仿真结果。

图1

实验结果： 【200k Ω】

图2

【5k Ω】

图3 分析：

① 根据图1电路分析，如果不考虑电压表内阻的影响，U 10=R2V 1/(R1+R2)=5V； ② 根据图2，电压表内阻为200k Ω时，电压表示数U 10=4.878V，相对误差|4.878-5|*100%/5=2.44%

③ 根据图3，电压表内阻为5k Ω时，电压表示数U 10=2.5V，相对误差|2.5-5|*100%/5=50%

可以看出，电压表内阻对于测量结果有影响，分析原因，可知电压表具有分流作用，与R 2

‘’‘

并联后，R 2’=1/（1/R1+1/RV ）<>

因而，电压表内阻使得测量结果偏小，并且电压表内阻越小，误差越大；电压表内阻越大，误差越小；当R V >>R2时，U 10’≈U 10 2. RLC 串联谐振研究

输入如图4的电路，调节信号源频率，使之低于、等于、高于谐振频率时，用示波器观察波形的相位关系，并测量谐振时的电流值。用波特图仪绘制幅频特性曲线和相频特性曲线，并使用光标测量谐振频率、带宽（测量光标初始位置在最左侧，可以用鼠标拖动。将鼠标对准光标，单击右键可以调出其弹出式菜单指令，利用这些指令可以将鼠标自动对准需要的座标位置）。

图4

实验结果：

【等于：f=159.155Hz】

图5：波形

图6：谐振时的电流

图7

：幅频特性曲线

图8.1：测量带宽

图8.2：测量带宽

图9：相频特性曲线

【小于：f=150Hz】

图10：波形

【大于：f=200Hz】

图11：波形

分析：

a. 根据图5波形，当信号源频率等于谐振频率f 0=159.155Hz时，其中f 0=1/（2π√LC ），相位相同，谐振时的电流为99.946mA ；根据图8.1及8.2，可求得带宽Δf=

（175.952-143.98）Hz=31.972Hz

b. 根据图10波形，当信号源频率小于谐振频率，f=150Hz时，可以观察到U R 的相位超前U ，分析原因知，由于X L =2πfL,X C =1/(2πfC) ，f<>

又

易知U R 的相位超前U 。

c. 根据图11波形，当信号源频率大于谐振频率，f=200Hz时，可以观察到U R 的相位落后于U ，分析原因知，由于X L =2πfL,X C =1/(2πfC) ，f>f0时，X L>X C ，X L -X C >0,

又

易知U R 的相位落后于U 。

3. RC 电路过渡过程的研究

利用示波器测量过渡过程。输入如图12的电路，启动后按动空格键来拨动开关，用示波器观测电容电压的过渡过程曲线，并使用光标测量时间常数 。注意，测量时使用了外触发，示波器的触发模式选择为single ，适当调节触发电平（≤1mV ），可以观察到电容的一次充电波形，测量时拖动光标定位，在示波器上测量时间常数（两个光标的时间差）。

图12：过渡过程时间常数的测量

实验结果： 【充电】

图13.1：充电波形时间常数的测量

图13.2：充电时间常数的测量 【放电】

图13.3：放电波形时间常数的测量

图13.4：放电时间常数的测量

分析：

① 根据图13.1、13.2波形，可观察到充电波形，测得时间常数 =1.218ms；理论值

τ=R1C 1=1ms，相对误差为|1-1.218|*100%/1=21.8%

② 根据图13.3、13.4波形，可观察到放电波形，测得时间常数τ=0.249ms；理论值τ=R2C 1=0.2ms，相对误差为|0.2-0.249|*100%/1=4.9% 4. 用瓦特计测量功率

电路如图14所示，灯泡的功率设为100W ，使用瓦特计测量电路的功率。并根据测量结果计算此电路的功率因数（电压可以用万用表或动态测试笔测量），与瓦特计上读出的功率因数比较。（虚拟灯泡在“显示”组里）

图14：使用瓦特计测量功率

实验结果：

图15

分析：

根据图15，电路功率为90.471W ，功率因数为0.95116，灯泡两端电压为U=209.255V； 对于灯泡：

R=U2额/P额=484Ω，则电路有功功率P=U2/R=209.2552/484=90.470，则功率因数为90.470/90.471=0.99998

5. 用相序指示器判断三相电源的相序

如图16（a ）是星形连接的三相电源，将其参数设置成：相电压220V 、频率50Hz ，假设中间的相线是A 相，自己设计相序指示器判断其他两相的相序。提供的元件如图16（b ）所示，包括1μF 的电容、两个380V/60W的灯泡。并请用四通道示波器观察三相电源的波形，

验证相序指示器的测试结果（由于所使用的电压高，实际测量时请不要）。

图16 实验结果：

图17.1 分析：

根据图17，灯泡X2亮而灯泡X1未亮，判断知紫色导线是B 相；

其原理为（由于在电脑上不方便书写过程，故在网上查找了相似的解答过程）：

经过四通道示波器观察可以发现，判断结果是正确的，示波器波形见下图17.2

图17.2

四、实验总结

通过本次实验，掌握了Multisim 这一软件的使用方法，可以看出该方法有诸多优点：比如可以完成实际中比较危险的任务，如实验5；可以快捷高效的观察电路的各种特性，如实验1、2、3等；与实际实验相比它更为灵活，一方面可以用实际中的电路元件，另一方面可以使用虚拟的理想元件，这对于对电路相关过程的理解有着很大的意义。当然，仿真实验不能代替现实，科学研究过程依然需要实际的操作来观察各种计算机所不能预测的可能性。

范文五：滤波电路仿真实验

大物仿真实验 整流滤波电路实验

一、实验简介

现代工农业生产和日常生活中, 广泛使用交流电。 主要原因在于:与直流电相比, 交流电在产生、 输送和使用方面具有明显的优点和重 大的经济意义。 例如在远距离输电时, 采用较高的电压可以减少线路 上的损失。 对于用户来说, 采用较低的电压既安全又可降低电气设备

的绝缘要求。 这种电压的升高和降低, 在交流供电系统中可以很方便 而又经济地由变压器来实现。此外,异步电动机比起直流电动机来, 具有构造简单、价格便宜, 运行可靠等优点。在一些非用直流电不可 的场合,如工业上的电解和电镀等,也可利用整流设备,将交流电转 化为直流电。

交流电的电压 (或电流 ) 随时间作周期性变化。实际上,所谓交流 电包括各种各样的波形,如正弦波、方波、锯齿波等。本实验中,我 们主要讨论正弦交流电。 其原因在于, 正弦交流电在工业中得到广泛 应用, 因为它在生产、 输送和应用上比起直流电来有不少优点; 此外, 正弦交流电变化平滑且不易产生高次谐波, 这有利于保护电气设备的 绝缘性能和减少电气设备运行中的能量损耗。 各种非正弦交流电都由 各种频率的正弦交流电叠加而成, 因此可用正弦交流电的分析方法来 分析非正弦交流电。

二极管是晶体二极管的简称,也叫半导体二极管,用半导体单晶 材料(主要是锗和硅)制成,是半导体器件中最基本的一种器件,是 一种具有单方向导电特性的无源半导体器件。利用二极管单向导电 性, 可以把方向交替变化的交流电变换成单一方向的脉冲直流电。 其 中, 整流二极管是将交流电能转变为直流电能的半导体器件之一, 整 流二极管可用半导体锗或硅等材料制造。硅整流二极管的击穿电压 高,反向漏电流小,高温性能良好。通常高压大功率整流二极管都用 高纯单晶硅制造。这种器件的结面积较大,能通过较大电流(可达上 千安),但工作频率不高,一般在几十千赫以下。整流二极管主要用 于各种低频整流电路。

实验目的是测量二极管的正向和反向伏安特性关系,学习、了解 整流滤波电路的基本工作原理,掌握交流电路基本特性 (例如用傅氏 分析法 ) 及交流电各参数的测量方法。

二、实验原理

(一)二极管伏安特性

从 PN 结的导电原理可知, 只有在正向偏置条件下, 二极管才处 于导通状态,其伏安特性曲线如下图所示:

二极管伏安特性曲线图

1. 正向特性

指外加正向偏置电压时的二极管特性,即外加电压

。 当 时, 正向电流为零; 当 时, 开始出现正向电流, 伏安特性曲线可表示为

式中 可用测量的反向电流 代替, V 为所加电压, T 为热力学 温度, e 为电子电量(

), k 为波尔兹曼常数。 硅二极管的死区电压

左右;锗二极管的死区电压 左右。

2. 反向特性

指外加反向偏置电压时的二极管特性,即外加电压

。 当

时,反向电流很小,且基本不随反向电压的变化而

变化,此时的反向电流也称反向饱和电流 。

当 时,反向电流急剧增加, 称为反向击穿电压。 3. 击穿特性

二极管反向击穿并不一定意味着器件完全损坏。二极管击穿分 为:电击穿和热击穿。

如果是电击穿,则外电场撤消后器件能够恢复正常,如果是热 击穿,则意味着器件损坏,不能再次使用。工程实际中的电击穿往 往伴随着热击穿;电击穿分雪崩击穿、齐纳击穿两种。

(二)交流电路

正弦交流电的表达式如下,其曲线如图 6.2.1-1所示:

图 6.2.1-1 正弦交流电电压或电流曲线

(1)

由此可见,一个正弦交流电的特征表现在正弦交流电的大小、变 化快慢及初始值三方面。而它们分别由幅值 (或有效值 ) 、频率 (或周 期 ) 和初相位来确定。所以幅值、频率和初相位被称为正弦交流电的 三要素。

(1) 幅值、平均值和有效值

1) 幅值:即峰值或最大值, 记为 或 , 峰点电位之差称为 “峰 -峰值”,记为 和 。显然 , 。

2) 平均值:令 , 分别表示随时间变化的交流电流或交流电压, 则它们的平均值分别为:

(2)

这里 T 是周期,平均值实际上就是交流信号中直流分量的大 小。所以图 6.2.1-1所示的正弦交流电平均值为 0。

3)有效值

在实际应用中,交流电路中的电流或电压往往用有效值而不是用 幅值来表示, 许多交流电流或电压测量设备的读数均为有效值。 其物 理含义是指这一交流电通过电阻时产生的焦耳热与数值多大的直流 电相当。有效值采用如下定义:

(3)

通常说的市电电压是 , 就是说它的有效值 , 因此它的

峰值是 。

表 6.2.1-1:常见交流电压的有效值、峰值和平均值的换算关系

(2) 周期与频率

正弦交流电通常用周期 (T)或频率 (f)来表示交变的快慢。也常常 用角频率 (ω) 来表示。这三者之间的关系是: (4)

需要指出的是:同频率正弦交流电的和或差均为同一频率的正弦 交流电。此外,正弦交流电对于时间的导数 或积分 也仍 为同一频率的正弦交流电。这在技术上具有十分重要的意义。

(3) 初相位

交流电 时的相位角 称为交流电的初相位或初相位角。 它反 映了正弦交流电的初始值。 在实际电路中由于电流、 电压之间相位的 不同, 使得电器的平均功率 (称为功率因数 ), 越大, 电路能量的利用率越高, 损耗越少。

功率因数是电力工业中需要考虑

的一个重要问题, 实际中多采用电容器补偿电感器件以提高整个电路 的功率因数。

(三)整流和滤波

整流电路的作用是把交流电转换成直流电,严格地讲是单方向大 脉动直流电。 而滤波电路的作用是把大脉动直流电处理成平滑的脉动 小的直流电。

(1)整流原理

利用二极管的单向导电性可实现整流。

1) 半波整流

图 6.2.1-2半波整流电路及其波形图

图 6.2.1-2中 D 是二极管, 是负载电阻。若输入交流电为

(5)

则,经整流后输出电压 为 (一个周期内 ) :

(6)

而其相应平均值 (即直流平均值 ) 为:

(7)

2) 全波桥式整流

前述半波整流只利用了交流电半个周期的正弦信号。为了提高整 流效率,使交流电的正负半周信号都被利用。此时采用全波整流。 全波桥式整流电路如下:

图 6.2.1-3桥式整流电路和波形图

若输入交流电仍为

(8)

则经桥式整流后的输出电压 为 (一个周期 ) :

(9)

其相应直流平均值为:

(10)

由此可见,桥式整流后的直流电压脉动大大减少 , 平均值比半波 整流提高了一倍(忽略整流内阻)。为了衡量整流电源这一特性的好 坏,常用纹波因数 g 来表示。即:

(11)

越小,输出脉动越小,表示整流电源的性能越好。

(2) 滤波电路

经过整流后电压(电流)仍然是具有“脉动”成份的直流电, 为了减少波动,通常要加滤波器,常用的滤波电路有电容、电感滤波 等。现介绍最简单的滤波电路。

1) 电容滤波电路

电容滤波器利用电容重电和放电来使脉动的直流电变成平稳的 直流电。 我们已经知道电容器重放电的原理。 图 6.2.1-4所示为电容 滤波器在带负载电阻后的工作情况,其中 是滤波电容, 是负载电 阻。

图 6.2.1-4 全波整流电容滤波器

设在 时刻接通电源,整流元件的正向电阻很小,可忽略不计, 在 时刻 达到峰值为 。此后 以正弦规律下降直到 时刻, 二极管 D 不再导电,电容开始放电, 缓慢下降,一直到下个周期。 电压 上升到和 相等时,即 以后,二极管 D 又开始导通,电容充 电,直到 。在这以后,二极管 D 又截至, 又按照上述规律下降, 如此周而复始, 形成了周期性的电容器充电放电过程。 在这个过程中, 二极管 D 并不是在整个半周期都是导通的, 从图上看到二极管 D 只是 在 到 段内导通并向电容器充电。由于电容器的电压不能突变,故 在这一小段时间内,它可以被看成一个反电动势(类似蓄电池)。

由电容两端的电压不能突变的特点,达到输出波形趋于平滑的目 的。经滤波后的输出波形如下图所示。

(a)忽略内阻时的波形 (b)考虑内阻

时的波形

图 6.2.1-5全波整流电容滤波电路的输出波形

2) 型 滤波

前述电容滤波的输出波形脉动系统仍较大,尤其是负载电阻 较 小时。 除非将电容容量增加时 (实际应用时难于实现 ) 。 在这种情况下, 要想减少脉动可利用多级滤波方法。此时再加一级 低通滤波电路。 如图 6.2.1-6所示。这种电路也称 型 滤波电路。

图 6.2.1-6 型 滤波电路

由图可见, 型 滤波是在电容滤波之后又加了一级 滤波,使 得输出电压更平滑 (但输出电压平均值要减少 ) 。

上述整流滤波电路实际上就是一个整流电源。其优点是电路简 单,主要缺点是输出的直流电压不够。

三、实验内容

1. 测量二极管的伏安特性曲线,并求解波尔兹曼常数值。

图 3.4.1-4测量电路的接法

(1)按图 3.4.1-4中(b )外接法接线,将小灯泡改用二极管正 向接法。从 0.6V 开始 , 每隔 0.02V 测一次 , 至电流较大 (此时二极管上 的电压约为 0.8V 左右 ) 为止 , 画出二极管正向伏安特性曲线。

按图 3.4.1-4中(a )内接法接线,将 改为二极管并反向连接。 测量电压为 0~5.0V。每隔 0.5V 测一个电流值,求出二极管反向伏安 特性。

(2)测量玻尔兹曼常数

二极管伏安特性曲线可表示为

(3)

式中 可用测量的反向电流代替, V 为所加电压, T 为热力学温 度, e 为电子电量 (1.6022 ) , k 为玻尔兹曼常数。 用公式法求出 k 。 2. 测量全波整流滤波电路中交流电压 (或电流 )

选择信号发生器 XD 的频率为 1500Hz , 测出信号发生器 AMPL 调节 到实验要求的输出电压。

1) 电路原理图如图 6.2.1-7(a ),测量整流后 , 用示波器观察 及测量其电压峰峰值 ,计算平均值 ,有效值 ,并与用 数字万用表测量的电压有效值进行对比。

图 6.2.1-7(a ) 全波整流原理图

2) 电路原理图如图 6.2.1-6, 加滤波电容 C , 将整流后的信号进 行滤波,并测量滤波后的信号幅值 和有效值 。

图 6.2.1-6 型 滤波电路

3. 测量半波整流滤波电路中交流电压 (或电流 )

1)电路原理图如图 6.2.1-7(b ),测量整流后 , 用示波器观察 及测量其电压峰峰值 ,计算平均值 ,有效值 ,并与用数字万 用表测量的电压有效值进行对比。

图 6.2.1-7(b )半波整流原理图

2)电路原理图如图 6.2.1-10,加滤波电容 C ,将整流后的信号进 行滤波,并测量滤波后的信号幅值 和有效值 。

图 6.2.1-10 半波整流电容滤波器

4. 利用全波整流滤波箱测量整流滤波电路中交流电压 (或电流 ) 电路原理图如图 6.2.1-6,加滤波电容 C ,将整流后的信号进行 滤波,并测量滤波后的信号幅值 和有效值 。

5. 利用半波整流滤波箱测量整流滤波电路中交流电压 (或电流 ) 电路原理图如图 6.2.1-10,加滤波电容 C ,将整流后的信号进行 滤波,并测量滤波后的信号幅值 和有效值 。

四、实验仪器

二极管整流滤波实验装置包括:直流电源、滑动变阻器、单刀开 关、电压表、电流表、微安表、待测二极管、示波器、信号发生器、 数字万用表以及表笔、 1K Ω标准电阻、1.5μF电容、整流箱、整流二 极管、全波整流实验箱、半波整流实验箱。

实验主场景图

电压源:

电源开关:鼠标点击,打开或关闭电源。

电源指示灯:打开电源时,指示灯变亮;关闭时,指示灯变暗。 调节电压值旋钮:左击或右击、按下鼠标左键或右键可以改变电 源电压大小。

电源开关:

电源开关,控制电路的闭合。界面中有两个开关状态选择按钮, 一个是闭合,一个是断开。点击闭合,开关闭合,显示闭合图片;点 击断开,开关断开,显示断开图片。

滑线变阻器:

滑动片:

可以左右拖动滑动片,粗调滑线变阻器在线路中的电阻值。 微调按钮:

点击或按下微调按钮,微调滑线变阻器在电路中的电阻值。 电压表 :

调节电压表档位:主窗体中,电压表有十个档位,用户拖动电压 表档位标志符至指定的档位,然后松开鼠标,标志符落在指定档位, 选中电压表的档位。

指针:根据加载电压表两端的电压和电压表的档位,指针做相应 的偏转。

电流表:

调节电流表档位:主窗体中,电压表有十二个档位,用户拖动电 流表档位标志符至指定的档位, 然后松开鼠标, 标志符落在指定档位, 选中电流表的档位。

调零旋钮:通过鼠标左击或右击调零旋钮,可以将电流表进行指 针调零。

指针:根据流过电流表上的电流和电流表的档位,指针做相应的 偏转。

微安表:

此微安表为直流微安表,分为四个量程:100μA 、 200μA 、 500μA 、 1000μA , 此实验只要求使用 100μA 档位; 使用过程中注意保护流过 微安表的电流不要超过量程。 如果超量程烧毁后, 请先将仪器从桌面 上移除,并从实验仪器栏中重新加载更换好的仪器。

待测二极管:

真实实验仪器 实验

中实验仪器

在电子电路中,将二极管的正极接在高电位端,负极接在低电位 端,二极管就会导通,这种连接方式,称为正向偏置;当二极管 的正极接在低电位端,负极接在高电位端,此时二极管中几乎没

有电流流过,此时二极管处于截止状态,这种连接方式,称为反

向偏置。实验中待测二极管正负极接入电路的顺序不同,分别测 量其正向和反向伏安特性曲线。

信号发生器:

(信号发生器的实物照片) (实验中的信号 发生器)

信号发生器又称信号源或振荡器,在生产实践和科技领域中有着 广泛的应用。 各种波形曲线均可以用三角函数方程式来表示。 能够产 生多种波形,如三角波、锯齿波、矩形波(含方波)、正弦波的电路 被称为函数信号发生器。 函数信号发生器在电路实验和设备检测中具 有十分广泛的用途。 例如在通信、 广播、 电视系统中, 都需要射频 (高 频)发射,这里的射频波就是载波,把音频(低频)、视频信号或脉 冲信号运载出去,就需要能够产生高频的振荡器。在工业、农业、生 物医学等领域内,如高频感应加热、熔炼、淬火、超声诊断、核磁共 振成像等,都需要功率或大或小、频率或高或低的振荡器。 使用方法:

(1)电源开关:将电源开关按键弹出即为 “关” 位置, 将电源接入, 按电源开关,以接通电源;实验中使用鼠标点击进行打开和关闭 进行切换。

(2)调频旋钮:调节输出频率的大小;实验中使用鼠标左击或右击 进行调节。

(3)调压旋钮:调节输出电压的大小;实验中使用鼠标左击或右击 进行调节。

示波器:

双击实验桌上示波器小图标弹出示波器的调节窗体,在示波器调 节窗口上可以对示波器进行调节、操作。

真实实验仪

器 实验中实验

仪器

实验中示波器调节界面

功能及其用法介绍:

1.主机电源

(9)电源开关(POWER )

将电源开关按键弹出即为 “关” 位置, 将电源接入, 按电源开关, 以接通电源。

仿真实验中使用方法:点击进行打开和关闭进行切换。

(8)电源图标

(2)辉度旋钮(INTENSITY )

顺时针方向旋转旋钮,亮度增强。接通电源之前将该旋钮逆时针 方向旋转到底。

仿真实验中使用方法:单击左键或右键进行调节。

(4)聚焦旋钮(FOCUS )

用亮度控制钮将亮度调节至合适的标准,然后调节聚集控制钮直 至轨迹达到最清晰的程度, 虽然调节亮度时聚集可自动调节, 但聚集 有时也会轻微变化。如果出现这种情况,需重新调节聚集。

仿真实验中使用方法:单击左键或右键进行调节。

(5)光迹旋转旋钮(TRACE ROTATION)

由于磁场的作用,当光迹在水平方向轻微倾斜时,该旋钮用于调 节光迹与水平刻度线平行。

(45)显示屏

仪器的测量显示终端。

数据(1)校准信号输出端子(CAL )

提供 1kHz ±2%, 4 VP-P±2%方波作本机 Y 轴、 X 轴校准用。 2.垂直方向部分

(13)通道 1输入端 [CH1 INPUT(X ) ]

该输入端用于垂直方向的输入。在 X-Y 方式时输入端的信号成为 X 轴信号。

(17)通道 2输入端 [CH2 INPUT(Y ) ]

和通道 1一样,但在 X-Y 方式时输入端的信号仍为 Y 轴信号。 (11)、(12)、(16)、(18)交流—直流—接地耦合选择开 关(AC — DC — GND )

选择输入信号与垂直放大器的耦合方式

交流(AC ):垂直输入端由电容器来耦合。

接地(GND ):放大器的输入端接地。

直流(DC ):垂直放大器的输入端与信号直接耦合。

仿真实验中使用方法:单击 AC-DC 按钮进行 AC 和 DC 方式切换, 接地按钮按下为接地,弹出为非接地。

(10)、(15)衰减器开关(VOLTS/DIV)

用于选择垂直偏转灵敏度的调节。如果使用的是 10:1的探头, 计算时将幅度×10。

仿真实验中使用方法:右键单击进行顺时针旋转,左键打击进行 逆时针旋转。

(14)、(19)垂直微调旋钮(VARIBLE )

垂直微调用于连续改变电压偏转灵敏度,此旋钮在正常情况下应 位于顺时针方向旋转到底的位置。 将旋钮逆时针方向旋转到底, 垂直 方向的灵敏度下降到 2.5倍以下。

仿真实验中使用方法:右键单击进行顺时针旋转,左键打击进行 逆时针旋转。

(43)、(40)垂直移位(POSITION )

调节光迹在屏幕中的垂直位置。

仿真实验中使用方法:右键单击进行顺时针旋转,左键打击进行 逆时针旋转。

(42)垂直方式工作开关

选择垂直方向的工作方式

通道 1选择(CH1):屏幕上仅显示 CH1的信号。

通道 2选择(CH2):屏幕上仅显示 CH2的信号。

双踪选择(DUAL ):同时按下 CH1和 CH2按钮,屏幕上会出现双 踪并自动以断续或交替方式同时显示 CH1和 CH2上的信号。

叠加(ADD ):显示 CH1和 CH2输入电压的代数和。

仿真实验中使用方法:右键单击进行向上调节,左键单击进行向 下调节。

(39) CH2极性开关(INVERT ):按此开关时 CH2显示反相电压 值。

仿真实验中使用方法:左键单击进行按下和弹出间切换。 3.水平方向部分

(20)主扫描时间因数选择开关(A TIME/DIV)

共 20档,在 0.1us/div~0.5s/div范围选择扫描速率。

仿真实验中使用方法:右键单击进行顺时针旋转,左键打击进行 逆时针旋转。

(30) X-Y 控制键

如 X-Y 工作方式时,垂直偏转信号接入 CH2输入端,水平偏转信 号接入 CH1输入端。

仿真实验中使用方法:左键单击进行按下和弹出间切换。 (21)扫描非校准状态开关键

按入此键,扫描时基进入非校准调节状态,此时调节扫描微调有 效。

(24)扫描微调控制键(VARIBLE )

此旋钮以顺时针方向旋转到底时处于校准位置, 扫描由 Time/Div开关指示。该旋钮逆时针方向旋转到底,扫描减慢 2.5倍以上。正常 工作时,(21)键弹出,该旋钮无效,即为校准状态。

仿真实验中使用方法:右键单击进行顺时针旋转,左键打击进行 逆时针旋转。

(35)水平位移(POSITION )

用于调节轨迹在水平方向移动。顺时针方向旋转该旋钮向右移动 光迹,逆时针方向旋转向左移动光迹。

仿真实验中使用方法:右键单击进行顺时针旋转,左键打击进行 逆时针旋转。

(36)扩展控制键(MAG ×5)

按下去时, 扫描因数×5扩展, 扫描时间是 Time/Div开关指示数 值的 1/5。

(37)延时扫描 B 时间系数选择开关(B TIME/DIV)

共 12档,在 0.1us/div~0.5ms/div范围选择 B 扫描速率。 (41)水平工作方式选择(HORIZ DISPLAY)

主扫描(A ):按入此键主扫描单独工作,用于一般波形观察。 A 加亮(A INT ):选择 A 扫描的某区段扩展为延时扫描。可用此 扫描方式。与 A 扫描相对应的 B 扫描区段(被延时扫描)以高亮度显 示。

被延时扫描(B ):单独显示被延时扫描 B 。

B 触发(B TRIG’ D ):选择连续延时扫描和触发延时扫描。 4.触发系统(TRIGGER )

(29)触发源选择开关(SOURCE ):选择触发信号源。

通道 1触发(CH1, X-Y ):CH1通道信号是触发信号,当工作方 式在 X-Y 时,波动开关应设置于此挡。

通道 2触发(CH2):CH2上的输入信号是触发信号。

电源触发(LINE ):电源频率成为触发信号。

外触发(EXT ):触发输入上的触发信号是外部信号,用于特殊 信号的触发。

仿真实验中使用方法:右键单击进行向上调节,左键单击进行向 下调节。

(27)交替触发(ALT TRIG)

在双踪交替显示时,触发信号交替来自于两个 Y 通道,此方式可 用于同时观察两路不相关信号。

(26)外触发输入插座(EXT INPUT):用于外部触发信号的输 入。

(33)触发电平旋钮(TRIG LEVEL):用于调节被测信号在某选 定电平触发同步。

(32)电平锁定(LOCK )

无论信号如何变化,触发电平自动保持在最佳位置,不需人工调 节电平。

仿真实验中使用方法:右键单击进行顺时针旋转,左键打击进行 逆时针旋转。

(34)释抑(HOLDOFF )

当信号波形复杂,用电平旋钮不能稳定触发时,可 用此旋钮使波形稳定同步。

(25)触发极性按钮(SLOPE ):触发极性选择,用于选择信号 的上升沿和下降沿触发。

(31)触发方式选择(TRIG MODE)

自动(AUTO ):在自动扫描方式时扫描电路自动进行扫描。在没 有信号输入或输入信号没有被触发同时, 屏幕上仍然可以显示扫描基 线。

常态(NORM ):有触发信号才能扫描,否则屏幕上无扫描显示。 当输入信号的频率低于 50Hz 时,请用常态触发方式。

复位键(RESET ):当“自动”与“常态”同时弹出时为单次触 发工作状态,当触发信号来到时,准备(READY )指示灯亮,单次扫 描结束后熄灭,按复位键(RESET )下后,电路又处于待触发状态。 (28)触发耦合(COUPLING )

根据被测信号的特点,用此开关选择触发信号的耦合方式。 交流(AC ):这是交流耦合方式,触发信号通过交流耦合电路, 排除了输入信号中的直流成分的影响,可得到稳定的触发。

高频抑制(HF REJ):触发信号通过交流耦合电路和低通滤波器 作用到触发电路, 触发信号中的高频成分被抑制, 只有低频信号部分 能作用到触发电路。

电视(TV ):TV 触发,以便于观察 TV 视频信号,触发信号经交 流耦合通过触发电路, 将电视信号送到同步分离电路, 拾取同步信号 作为触发扫描用,这样视频信号能稳定显示。 TV-H 用于观察电视信 号中行信号波形, TV-V :用于观察电视信号中场信号波形。注意:仅 在触发信号为负同步信号时, TV-V 和 TV-H 同步。

直流(DC ):触发信号被直接耦合到触发电路,当触发需要触发 信号的直流部分或需要显示低频信号以及信号空占比很小时, 使用此 种方式。

数字万用表及表笔:

数字万用表是一种多用途电子测量仪器, 有时也称为万用计、 多用计、多用电表,或三用电表。本实验中使用的是 3 位半数字 万用表,如图所示:

万用表面板结构图

表笔图

(一)仪器结构:

1. 液晶显示器:显示仪表测量的结果,超量程时,最高位显示“ 1” 或“ -1”;

2.POWER 电源开关:鼠标点击时,可以打开或关闭电源;

3.B/L背光开关:开启背光灯,约 10秒后自动关闭;

4. 三极管测试面孔:测试三极管特性的插孔,实验中无此项功能;

5.HOLD 保持开关:按下此功能键,仪表当前所测数值保持在液晶显 示器上并出现“ HOLD ”字样,再次按下,“ HOLD ”符号消失,退出保 持功能状态;

6. 档位旋钮:用于改变测量功能及量程, 本实验中旋钮只可置于二极 管测试档、欧姆档、直流电压档、交流电压档、交流电流档、直流电 流档等档位,其他档位不可用;

7. 电压、电阻及频率插孔:当进行电压、电阻及频率的测量时,使用 此插孔;

8. 公共地 COM 插孔:测试附件正极插孔;

9. 毫安电流测量插孔:用于测量小于 20mA 电流的插孔;

10.20A 电流测量插孔:用于测量大于 20mA 并小于 20A 的大电流插孔; (二)测量方法:

1、使用前,首先要点击 Power 开关,打开万用表电源。

2、直流电压的测量:首先将黑表笔插进“ com ”孔,红表笔插进“ V ΩHZ ”。把旋钮选到比估计值大的量程(注意:表盘上的数值均为最 大量程,“ V -”表示直流电压档,“ V ~”表示交流电压档),然后 将测试表笔跨接在被测线路上, 红表笔所接的该点电压与极性显示在 液晶显示屏上。

3、交流电压的测量:表笔插孔与直流电压的测量一样,不过应该 将旋钮打到交流档“ V ~”处所需的量程即可。交流电压无正负之分, 测量方法跟前面相同。

4、 直流电流的测量:先将黑表笔插入 “ COM ” 孔。 若测量大于 200mA 的电流,则要将红表笔插入“ 20A ”插孔并将旋钮打到直流 “ 20A ” 档;若测量小于 200mA 的电流,则将红表笔插入 “ 200mA ”插孔,将 旋钮打到直流 200mA 以内的合适量程。调整好后,就可以测量了。将 万用表串联到电路中,保持稳定,即可读数。

5、交流电流的测量:测量方法与直流电流的测量相同,不过档位 应该打到交流档位。

6、电阻的测量:将表笔插进“ COM ”和“ V ΩHZ ”孔中,把旋钮打 旋到“ Ω”中所需的量程,用表笔接在电阻两端。在使用欧姆档时, 应先将表笔断路, 测得欧姆档的零点偏差值, 然后在实测中减去零点 偏差值。注意:每一次更换欧姆档位时零点偏差值均会发生改变。

(三)注意:

1、如测量时高位显示为“ 1”,表明已超过量程范围,须将档位开 关转至较高档位上。

2、当仪表停止使用约(20±10)分钟后,仪表便自动断电进入休 眠状态;若要重新启动电源,再按两次“ POWER ” 开关,就可重新接 通电源。

1K Ω电阻 R :

实验中标准的电阻,其阻值为 2Ω。

(实验中仪器图片)

电容 C :

实验中标准的电容,其电容值为 1.5μF 。

(实验中仪器图片)

整流箱:

由四个二极管构成的整流电路器件,利用二极管的单向导电性完 成对交流信号的整流作用。

(实验中仪器图片)

使用方法:左侧两个接线柱接输入信号;右侧两个接线柱输出整 流后的信号。

整流二极管:

半导体器件中最基本的一种器件, 是一种具有单方向导电特性的无 源半导体器件。

(实验中仪器图片)

全波整流实验箱:

集成后的全波整流箱,左侧为一个桥式整流电路,右侧输出端接入 由电容和电阻并联构成的滤波器。

(实验场景中的仪器图)

(双击打开的整流箱视图)

使用方法:左侧两个接线柱接输入信号;右侧输出整流滤波后的 处理信号。

半波整流实验箱:

集成后的半波整流箱, 左侧为一个二极管, 右侧输出端接入由电容和 电阻并联构成的滤波器。

(实验场景中的仪器图)

(双击打开的整流箱视图)

使用方法:左侧两个接线柱接输入信号;右侧输出整流滤波后的 处理信号。

五、实验过程与数据记录

二极管正向伏安特性关系

已知:当前室温为 25℃,用公式法计算波尔兹曼常数 (单位: E-23J/K)=1.378.

二极管反向伏安特性关系

全波整流实验

选择信号发生器的频率为 1500kHz ,电压峰峰值为 8.6的正弦波,作 为待整流的输入信号:

测量滤波前,整流箱的输出信号的电压幅值 4.4

测量滤波前,整流箱的输出信号的电压有效值 3.07

测量滤波后,整流箱的输出信号的电压幅值 4.4

测量滤波后,整流箱的输出信号的电压有效值 3.57

半波整流实验

选择信号发生器的频率为 1500kHz ,电压峰峰值为 8.6的正弦波,作 为待整流的输入信号:

测量滤波前,半波整流后的输出信号的电压幅值 4.4

测量滤波前,半波整流后的输出信号的电压有效值 1.53

测量滤波后,半波整流后的输出信号的电压幅值 4.4

测量滤波后,半波整流后的输出信号的电压有效值 2.94

箱式全波整流实验

选择信号发生器的频率为 1500kHz ,电压峰峰值为 8.6的正弦波,作 为待整流的输入信号:

测量滤波后,整流箱的输出信号的电压幅值 4.4

测量滤波后,整流箱的输出信号的电压有效值 3.61

箱式半波整流实验

选择信号发生器的频率为 1500kHz ,电压峰峰值为 8.6的正弦波,作 为待整流的输入信号:

测量滤波后,半波整流后的输出信号的电压幅值 4.4

测量滤波后,半波整流后的输出信号的电压有效值 2.91

六、思考题:

1. 测量二极管的正向特性为什么采用制流电路和外接法 , 改用图 8的电路是否可行。为什么 ?

答:不行。因为二极管正向导通时,电阻极小,采用内接法,由 于电流表内阻会使实验误差增大。

2. 1伏峰 -峰的正弦波,它的有效值是多少 ?

答:有效值为 0.35V 。

3. 整流、滤波的主要目的是什么 ?

答:整流、滤波可以使电波中含有直流分量,经进一步处理后可 以产生可以满足应用要求的电流。

4. 要将 220v 50Hz 的电网电压变成脉动较小的 6v 直流电压,需 要什么元件 ?

答:二极管可以实现这一功能, 但我们还可以选择运算放大器课 实现这一功能。

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