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经过Multisim 7仿真软件对负反馈扩大电路的原理、参数及功能进行剖析

通过Multisim 7仿真软件对负反馈放大电路的原理、参数及性能进行分析-首先在Multisim 7中创建仿真电路。进入Multi-sim 7仿真环境,从元件库中调用晶体管(2N2222A,默认值β=200、UBE=0.75 V)、电阻、电容、直流电源、开关等元件,从虚拟仪器工具栏中取出函数信号发生器、双踪示波器,创建仿真电路如图1所示。

引 言

负反应在电子线路中有着十分广泛的运用,选用负反应是以下降扩大倍数为价值的,意图是为了改进扩大电路的作业功用,如安稳扩大倍数、改动输入和输出电阻、削减非线性失真、扩展通频带等,所以在有用扩大器中简直都引进负反应。在以往的教育中发现,即便教师对负反应的概念、反应的类型等都做了全面的剖析,但学生把握得不够好。剖析其原因,主要有以下几个方面。首要,因反应类型较多,如串联、并联反应;电流、电压反应;直流、沟通反应及正、负反应等不同类型的反应,导致学生概念的混杂和了解的困难,即便经过上试验课,也因教育时刻约束不行能将悉数反应类型都进行;其次,试验所需时刻较长,加上仪器自身的缺点,所收集到的数据量较少且差错较大,如用示波器对反应电路中扩大的信号波形简略收集,然后核算扩大倍数、输入和输出电阻,其成果与理论值有较大误差,作用不太抱负。这几年我院将《电子技术根底》作为精品课程,依照“五个一流”的规范建造,探究教育改革之路,如运用EDA(电子设计主动化)软件Pro-tel、EWB等,特别是运用Multisim 2001及升级版Mul-TIsim 7软件,作为教育和试验的一种辅佐手法,由开始的创立电路图到现在的仿真试验及电路设计,获得了明显的教育作用。

1、 仿真电路

MulTIsim 7软件用虚拟的元件建立各种电路、用虚拟的外表进行各种参数和功用的测验,在理论课的教育中,为了添加学生的感性认识,运用MulTIsim 7进行原理电路设计、电路功用测验,将信号发生器、波特图仪、示波器等仪器在屏幕上直观地显现出来,对电路进行直流作业点剖析、沟通剖析、瞬态剖析、灵敏度剖析、温度扫描剖析等,并即时显现电路的仿真成果。再经过试验课的亲身操作、调查现象、得出结论,使电路理论与试验现象紧密结合,学生对电子技术根底课程产生了极大的爱好,增强了学习的主动性与积极性,剖析问题与解决问题的才干有了较大进步,考试成绩比前几年也有了明显进步。本文以沟通电压串联负反应扩大电路为例,用MulTIsim 7进行负反应扩大电路的研讨。

首要在Multisim 7中创立仿真电路。进入Multi-sim 7仿真环境,从元件库中调用晶体管(2N2222A,默许值β=200、UBE=0.75 V)、电阻、电容、直流电源、开关等元件,从虚拟仪器工具栏中取出函数信号发生器、双踪示波器,创立仿真电路如图1所示。

信号源没置频率1 kHz、幅值1 mV的正弦波;衔接地线、节点等,在Options菜单中,翻开参数Prefer-ences对话框,单击Show node names对所创立的电路的节点主动编号,其输出端节点为14,在图1中为了简化,使电路图明晰,删除了其他节点编号,至此电路图已创立。开关A向左扳,开关B翻开时,为两级阻容耦合扩大电路,开关B闭合时,为两级阻容耦合电压串联负反应扩大电路。

首要,测两级的静态作业点,将信号源短接,用直流电流表、电压表别离测出基极、集电极电流及管压降,其值为IB1=5.63μA,IC1=1.2 mA,UCE1=7.13 V,IB2=7.58μA,IC2=1.6 mA,UCE2=5.18 V。开环和闭环时静态作业点相同。

理论核算如下:

可见,理论值与试验值根本相同。

2、 电压扩大倍数

将开关A、C向左扳,D向右扳,即RS串入电路,相当于信号源内阻。开关B翻开(根本扩大器),发动仿真开关,在示波器Timebase区设置X轴的时基扫描时刻,在Channel A和Channel B区别离设置A、B通道输入信号在Y轴的显现刻度。仿真成果见图2。

移动游标读出输出电压、输入电压的幅值,则开环时的电压扩大倍数为Au=uo/uj=148.916 6;再将开关B闭合(负反应扩大器),办法同上。其仿真成果见图3。

因而,闭环电压扩大倍数为:

理论核算如下。

1) 开环

式中:rbel=4.77 kΩ;rbe2=3.59 kΩ;RL1=RC1∥Rb21∥Rb22∥[rbe2+(1+β)Re3]=2.92kΩ;RL=RC2∥RL=3.33 kΩ。

因而,Au=Au1Au2=155.67。

2) 闭环

能够看出,引进负反应后电压扩大倍数下降了。

3、 电压扩大倍数的安稳性

将直流电压源改为12 V,办法同上,别离测出开环和闭环时的电压扩大倍数,Au(12V)=138.469 3,Auf(12V)=10.106 4,则开环电压扩大倍数的安稳度为:

闭环电压扩大倍数的安稳度为:

可见,引进负反应电压扩大倍数的安稳性进步了。

4、 信号源内阻对反应作用的影响

用参数扫描法剖析。单击Simulate菜单中Analy-sis选项下的Parameter Sweep Analysis指令,在弹出的对话框中,点击Analysis Parameter标签,设置行将扫描剖析的信号源内阻的开始值start 100,停止值stop5000,扫描点数#of 2,点击Output variables标签,没置剖析的节点,选取输出节点14作为仿真剖析变量,点击More按扭,在Analysis to下拉菜单中挑选Transientanalysis(瞬态剖析),默许Group all traces on one plot,行将一切的剖析曲线放在同一个图中显现。最终单击Simulate按扭进行仿真,其仿真成果见图4。

若RS=0,则Aus=Au,Aufs=Auf;若RS=∞,反应电压加不到根本扩大电路的输入端,不能参加对输出电压uo的操控作用,uo不受串联反应的影响。可见,信号源内阻对反应影响较大,为使串联反应能获得最好作用,信号源内阻RS应尽或许小。

5 、输入电阻

将沟通电压表和电流表接在输入端,测得开环时,Ui=6.98 mV,Ii=0.901μA,则Ri=Ui/Ii=7.75 kΩ;闭环时,Iif=0.061μA,Rif=Uif/Iif=115.13 kΩ。理论值为:Ri=Rb11∥Rb12∥[rbe1+(1+β)Ref]=7.72 kΩ,Rif=Ri(1+AuFu)=114.68 kΩ。可见,串联负反应使输入电阻增大。

6、 输出电阻

在输出端接沟通电压表,测出开环和闭环的输出电压,Uo=1.031 V,Uo′=0.07 V,再将开关C翻开,即负载RL开路,别离测出开环和闭环时的开路电压,Uoc=1.534 V,Uoc=0.072 V,则Ro=(Uoc/Uo-1)RL=4.88 kΩ,Rof=(U′oc/U′o-1)RL=0.29 kΩ。理论值为:Ro∥RC2=5 kΩ,Rof=Ro/(1+AusFu)=0.337 kΩ,输出电阻减小了。

7、 通频带

用沟通剖析法,别离丈量开环和闭环的上下限截止频率。单击Simulate菜单中Analyses选项下的ACAnalysis(沟通剖析)指令,在弹出的对话框中,点击Frequency Parameters标签,设置AC剖析时的参数频率:沟通剖析的开始频率1 Hz、停止频率10 GHz、扫描办法Decade、取样数量10、纵坐标的刻度Linear。最终单击Simulate按扭进行仿真,其仿真成果见图5、图6。

图5中fL=28.3924 Hz,fH=462.407 2 kHz,通频带fbw=fH-fL=462.378 9 kHz,稳频时的增益约为148.088。由图6,fLf=9.665 4 Hz,fHf=7.880 5 kHz,通频带fbwf=fHf-fLf=7.880 4 MHz,稳频时的增益约为10.094。由此直观地反映了引进负反应后增益下降了,可是扩宽了通频带。

8 、调查负反应对非线性失真的改进

翻开开关B(开环),增大输入信号的幅值(频率不变),使输出电压波形呈现轻度非线性失真,仿真成果见图7。再闭合开关B(闭环),调查输出电压波形,见图8。可见负反应改进了非线性失真。

9、 反应深度对反应作用的影响

用参数扫描法剖析,办法同第4节。仿真成果见图9。

设置行将扫描剖析的反应电阻Rf的开始值、停止值、扫描点数,即设置start 5100,stop 51000,#of 2,点击More按扭,在Analysis to下拉菜单中挑选AC analysis(沟通剖析),默许Croup all traces on 0ne plot,最终单击Simulate按扭进行仿真。由图9可见Rf越大,反应深度(1+AuFu)越小,增益越大,通频带越窄,即反应深度对反应作用的影响较大。

10、 结束语

经过Multisim 7的仿真剖析,直观形象地反映了扩大电路引进负反应后,尽管下降了扩大倍数,但扩大电路的其他功用得到了改进。教育实践证明,在电子技术的理论课教育中运用核算机软件进行仿真剖析,加深了对电路原理、信号流经进程、元器件参数及电路功用的了解,使笼统的理论形象化,使杂乱的电路剖析变得生动形象、真实可信,让学生在课堂上就能感受到试验才干具有的测验作用,克服了传统理论教育的缺乏,对进步教育质量、激起学习热心、增强学习的主动性积极性、培育电路设计才干和立异才干具有重要作用。在预习试验或电路设计时用EWB模仿,不只试验能较快地进行,并且不耗费元器件。有利于培育学生的逻辑思维、工程观念和剖析解决问题的才干,方便快捷的仿真试验优化了教育作用,值得研讨和推行。

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