互补输出级交越失真消除的研究电工电子仿真实践报告.doc

东 北 石 油 大 学 电工电子仿真实践课程设计 2014 年 7 月 4 日 课 程 电工电子仿真实践课程设计 题 目 互补输出级交越失真消除的研究 院 系 电气信息工程学院电气系 专业班级 电气 123 学生姓名 张豹 学生学号 120603140309 指导教师 刘小斌 李宏玉 电工电子仿真实践课程设计任务书 课程 电工电子仿真实践课程设计 题目 互补输出级交越失真消除方法的研究 专业 电气工程及其自动化 姓名 张豹 学号 120603140309 主要内容： 根据仿真软件 multisim8 的主要功能特点,利用其先进的高频仿真功能对互补输出 级交越失真消除方法进行的仿真研究。 基本要求： 对于电压放大电路的输出级，一般有两个基本要求：一是输出电阻低，二是最大 不失真输出电压尽可能大。分析所学过的各种基本放大电路，共集放大电路满足前一 要求，但它带上负载后静态工作点会产生变化，且输出不失真电压也将减小。在仿真 软件 multisim8 中，可以应用较为理想对称特性的 npn 和 pnp 型管。主要技术指标如 下： 1、工作中心频率； 0 6.5fmhz 2、负载电阻 r=1.0k； 3、vcc=+15v； 4、vee=-15v。 主要参考资料： 1 刘伟，李思强.multisim8 电工电子仿真实践m.哈尔滨：黑龙江科学技术出版社， 2007. 2刘骋. 高频电子线路m.西安：西安电子科技大学出版社，2003. 3何中庸.高频电路设计与制作 m.科学出版社，2002. 4谢沅清.模拟电子线路 m.成都电子科大出版社，2001. 5张肃文. 高频电子线路m.北京：高等教育出版社，2007. 完成期限 2014.6.302014.7.4 指导教师 刘小斌 李宏玉 专业负责人 陶国彬 2014 年 7 月 4 日 目 录 1 设计1 2 方案选择与电路原理图的设计1 3 元件选取与电路图的绘制.1 3.1 元件选取1 3.2 电路图的绘制1 4 虚拟仪器设置与仿真分析计算3 4.1 虚拟仪器设置3 4.2 仿真分析计算.3 5 仿真结果.4 6 修改电路参数的仿真计算.4 7 总结.5 参考文献.6 电工电子仿真实践课程设计（报告） 1 1 设计 在仿真实验中，利用具有较为理想对称特性的 npn 型和 pnp 型管，可以看到 只受晶体管输入特性影响（不受其它因素影响）所产生的失真和消除这种失真的 方法。 2 方案选择与电路原理图的设计 消除失真的方法是设置合适的静态工作点。 利用直流电压表测量两个电路中晶体管基极和发射极电位，得到静态工作点； 用示波器分别观察两个电路输入信号波形和输出信号波形，进行动态测试。 3 元件选取与电路图的绘制 3.1 元件选取 1、晶体管采用 npn 型晶体管 2n3904 和 pnp 型晶体管 2n3906。 2、二极管采用 1n4009。 3、电压表及示波器。 3.2 电路图的绘制 1、利用直流电压表测量两个电路中晶体管基极和发射极电位，得到静态工 作点，如图 3.1 所示。各电压表所测量的电压如图中所标注。 2、用示波器分别观察两个电路输入信号波形和输出信号波形，并测试输出 电压的幅值。如图 3.2 所示。channel a 为输入电压波形，channel b 为输出电 压波形。电压波形如图 3.3 所示。 电工电子仿真实践课程设计（报告） 2 图图 3.1 静态测试静态测试 图图 3.2 动态测试动态测试 电工电子仿真实践课程设计（报告） 3 图图 3.3 示波器显示的电压波形示波器显示的电压波形 4 虚拟仪器设置与仿真分析计算虚拟仪器设置与仿真分析计算 4.1 虚拟仪器设置 vcc=+15v； vee=-15v； r=1.0k； 其它如电路图 3-1、3-2、3-3 所示。 4.2 仿真分析计算 静态时，从正电源+vcc 经 r，d 到负电源-vee 形成一个直流电流，必然使 t1 和 t2的两个基极之间产生电压 ub1b2=ud1+ud2 由于二极管的动态电阻很小，可以认为 t1管和 t2管的基极动态电位近似相等， 且约为 ui，即 ub1ub2ui。 电工电子仿真实践课程设计（报告） 4 5 仿真结果仿真结果 仿真结果如表 5-1、5-2 所示。 表 5-1 基本互补电路的测试数据 直流电压表 1 读数 ub1/mv 直流电压表 2 读数 ue1/nv 输入信号 v1 峰值/v 输出信号 峰值/v 0-8.98721.331 表 5-2 消除交越失真的互补输出级的测试数据 直流电压 表 3 读数 ub3/mv 直流电压 表 4 读数 ub4/mv 直流电压 表 5 读数 ue3/mv 输入信号 v2 峰值/v q3基极动 态电位/v q4基极动 态电位/v 输出信号 峰值/v 721.256 -721.32414.7052 1.406 1.406 1.997 6 实验结论实验结论 1、对基本互补电路的测试可得到如下结论： （1）静态时晶体管基极和发射极的直流电压均为0，静态功耗小。 （2）由于输入电压小于 b-e 间的开启电压时两只晶体管均截止，输出信号波 形明显产生了交越失真，且输出电压峰小于输入电压峰值。 2、对消除交越失真的互补输出级的测试可得到如下结论： （1）晶体管级直流电位 ub3 -u b4 =721mv，表明两只管子在静态均处于导通 状态，发射极的直流电位 ue314.7mv，很接近于零，说明管子具有很好的对称 性。ub3-u b4、ue30 的原因仍在于 npn 型晶体管 2n3904 和 pnp 型晶体管 2n3906 的不对称性。 电工电子仿真实践课程设计（报告） 5 （2）输入电压的峰值为2v,有效值约为1.414v。在动态测试中，ub3 =ub4 =1.406vui，说明在动态的近似分析中可将 q3和 q4的基极与输入端可看成为一 个点。 （3）输出电压峰值与输入电压峰值相差无几，且输出信号波形没有产生失真， 说明合理设置静态工作点是消除交越失真的基本方法，且使电路的跟随特性更好。 7 总结总结 本课程设计就互补输出级的测试系统进行原理图设计，使用 multisim8 软件 进行了仿真，验证了设计的合理性和可行性。具体内容包括： 1、设计了互补输出级的测试系统的主电路和控制电路，包括静态测试和动 态测试两部分； 2、根据设计任务指标计算了各部分系统参数，并进行了相应元件选取：晶体 管采用 npn 型晶体管 2n3904 和 pnp 型晶体管 2n3906。二极管采用 1n4009； 3、利用 multisim8 软件进行了仿真，仿真结果表明：合理设置静态工作 点是消除交越失真的基本方法； 4、特过仿真软件，我更加熟悉的掌握了互补输出级的正确接法和输入输出 关系。 参考文献 1 刘伟，李思强.multisim8 电工电子仿真实践m.哈尔滨：黑龙江科学技术出版 社，2007. 2 李建伟.基于 multisim11 的静态工作点稳定电路研究j.长治市：长治学院学 报，2012. 3 李国添.放大电路静态工作点设置目的及方法j.哈尔滨：黑龙江科技信息， 2008. 4 王林川，潘文明，李庆鑫，牟瑞.基于负反馈原理的功放电路交越失真解决方法研 究j.北京：北京电子技术学院，2008. 5 童诗白，华成英模拟电子技术基础m.北京：高等教育出版社，2012. 6 陈洪斌.稳定静态工作点的必要性及方法j.长春市：吉林省教育学院，2006. 东北石油大学课程设计成绩评价表 课程名称电工电子仿真实践课程设计 题目名称互补输出级交越失真消除方法的研究 学生姓名张豹学号120603140309 指导教 师姓名 刘小斌 李宏玉 职称 副教授 副教授 序号评价项目指 标满分评分 1 工作量、工作 态度和出勤率 按期圆满的完成了规定的任务，难易程度和 工作量符合教学要求，工作