基于multisim的低频电子线路实验

1、实验10.基于 Multisim 数字电路仿真实验一、实验目的 1.掌握虚拟仪器库中关于测试数字电路仪器的使用方法，入网数字信号发生器和 逻辑分析仪的使用。2.进一步了解 Multisim 仿真软件基本操作和分析方法。二、实验内容 用数字信号发生器和逻辑分析仪测试 74LS138 译码器逻辑功能。三、实验原理 实验原理图如图所示：四、实验步骤 1.在 Multisim 软件中选择逻辑分析仪，字发生器和 74LS138 译码器； 2.数字信号发生器接 138 译码器地址端，逻辑分析仪接 138 译码器输出端，并按规定连好译码器的其他端口。 3.点击字发生器，控制方式为循环，设置为加计数，频率设为

2、 1KHz，并设置显示为二进制；点击逻辑分析仪设置频率为 1KHz。五、实验数据及结果 逻辑分析仪显示图下图实验结果分析：由逻辑分析仪可以看到在同一个时序 74LS138 译码器的八个输出端口只有一个输出为低电平，其余为高电平.结合字发生器的输入，可知.在译码器的 G1=1，G2A=0，G2B=0 的情况下，输出与输入的关系如下表所示 六、实验总结 通过本次实验，对 Multisim 的基本操作方法有了一个简单的了解。同时分析了 38 译码器的功能，结果与我们在数字电路中学到的结论完全一致。实验11 基于Multisim的仪器放大器设计一 实验目的 1、掌握仪器放大器的设计方法； 2、理解仪器

3、放大器对共模信号的抑制能力； 3、熟悉仪器放大器的调试方法； 4、掌握虚拟仪器库中关于测试模拟电路仪器的使用方法，如示波器、毫伏表、信号发生器等虚拟仪器的使用。二 实验原理仪器放大器是用来放大差模信号的高精密度放大器，它具有很大的共模抑制比、极高的输入电阻，且其增益能在大范围内可调。如下图1所示，其中，集成运放U3组成差值放大器集成运放U1、U2组成对称的同相放大器，且 R1=R2=R，R3=R5，R4=R6。此时，仪器放大器的差模电压增益 Avf=-R4/R3(1+2R/RG)。 仪器放大器的共模抑制比主要取决于第一级集成运放U1、U2的对称性和各电路电阻的匹配精度。如果U1、U2对称，且各

4、电阻值得匹配误差为+0.001%，则仪器放大器的共模抑制比可达到100dB以上。 由于采用了对称的同相放大器，因而仪器放大器两端具有相同的输入电阻，且其值可达到几百M以上。三 实验仪器与设备 Multisim虚拟仪器库中的函数发生器、毫伏表、示波器、集成运放、电阻等。四 实验内容 1、采用运算放大器设计并构建一仪器放大器，具体指标为（1） 输入信号Ui=2mV时，要求输出电压信号Uo=0.4V，Avd=200，f=1KHz； （2） 输入阻抗Ri>1M。 2、用虚拟仪器库中关于测试模拟电路仪器，按设计指标进行调试。 实验步骤：计算,由Avd=Avf=-R4/R3(1+2R/RG)=200

5、确定各电阻阻值；按图1连接好电路； 打开仿真开关，调节函数发生器使万用表2的示数为2mV；调节示波器使输入输出波形都能很好显示； 观察万用表1的示数。3、测量所构建放大器的共模抑制比。实验步骤：按下图2连接好电路，重复上面步骤的。五 实验总结 1、设计好的仪器放大器仿真结果如下图 Avd=Uo/Ui=397.82÷2=198.91 2、测量共模抑制比的仿真结果如下图4 Avc=Uo/Ui=6.066uv/2mv=0.003033 KCMR= | (Avd/2)/Avc|=198.91÷2÷0.00303332790.97dB 通过调节输入信号，发现该虚拟仪器放大器

6、可以放大差模信号，放大倍数与实验要求一致；对于共模信号，则无放大作用。通过实验，对放大器的基础知识有了一个深入的复习，同时对Multisim的使用方法也有了更好的掌握。实验12逻辑电平测试器设计一、实验目的及要求 逻辑电平测试器综合了数字电路和低频电子线路两门课的知识要求学生自己设计，并在Multisim电子工作平台上进行仿真。培养学生的综合应用能力。培养学生进行工程设计的能力。 1.理解逻辑电平测试器的工作原理及应用。2.掌握用集成运放构建逻辑电平测试器的方法。3.掌握逻辑电平测试器的调整和主要性能指标测试方法。 二、实验基本原理： 电路可以由五部分组成：输入电路、逻辑状态判断电路、音响电路

7、、发音电路和电源。 、原理框图如图所示：技术指标要求： 测量范围：低电平小于0.8V，高电平大于3.5V用1kHz的音响表示被测信号为高电平；用500kHz的音响表示被测信号为低电平； 当被测信号在0.8V3.5V之间时，不发出音响；输入电阻大于20k。输入和逻辑状态判断电路要求用集成运算放大器设计，音响声调产生电路要求用555定时器构成的振荡器设计。 三、主要仪器设备及实验耗材Mulisim虚拟仪器中的数字万用表、示波器、频率计四、实验内容： 按设计好的电路连接电路，如下图：1、输入和逻辑状态判断电路测试 1）调节逻辑电平测试器的被测电压（输入直流电压）为低电平，用数字万用表测逻辑状态判断电

8、路的输出电平。 2）调节逻辑电平测试器的被测电压（输入直流电压）为高电平，用数字万用表测逻辑状态判断电路的输出电平。2、音响声调产生电路 1）逻辑电平测试器的被测电压为低电平，用示波器观察、记录音响声调产生电路输出波形，用频率计测量振荡频率2）逻辑电平测试器的被测电压为高电平，用示波器观察、记录音响声调产生电路输出波形，用频率计测量振荡频率3）逻辑电平测试器的被测电压（0.8V3.5V），用示波器观察、记录音响声调产生电路输出波形。六 实验步骤1.连接好电路2. 设置不同的输入电压，用数字万用表测逻辑状态判断电路的输出电平，用示波器观察、记录音响声调产生电路输出波形，用频率计测量振荡频率。七、

9、实验结果： 1、输入3.6V直流电压，由交流探针可测得逻辑状态判断电路的输出U1为高电平5V，U2为低电平0V由交流探针测得音响声调产生电路输出的振荡频率为1.0kHz波形如下：由交流探针测得音响声调产生电路产生直流信号，没有频率，音响不会发声。波形如下：3、输入0V直流电压，由数字万用表可测得逻辑状态判断电路的输出U1为低电平0V，U2为高电平5V，由交流探针测得音响声调产生电路输出的振荡频率为503Hz。波形如下：七 实验总结通过本次软件仿真实验使得我对multisim的运用更加熟练，能够更加深入的进行电路设 计，这个实验使我结合数字电路和低频电子线路2们学科的知识，让我对数字电路和低频电

10、子线路的结合使用有了一点概念实验13场效应管放大器电路设计一、实验目的：1、场效应管电路模型、工作点、参数调整、行为特征观察方法 2、研究场效应放大电路的放大特性及元件参数的计算 3、进一步熟悉放大器性能指标的测量方法 二、实验原理： 1场效应管的特点 场效应管与双极型晶体管比较有如下特点：(1)场效应管为电压控制型元件；(2)输入阻抗高(尤其是MOS场效应管)；(3)噪声系数小；(4)温度稳定性好，抗辐射能力强；(5)结型管的源极(S)和漏极(D)可以互换使用，但切勿将栅(G)源(S)极电压的极性接反，以免PN结因正偏过流而烧坏。对于耗尽型MOS管，其栅源偏压可正可负，使用较灵活。和双极型晶

11、体管相比场效应管的不足之处是共源跨导gm。值较低(只有ms级)，MOS管的绝缘层很薄，极容易被感应电荷所击穿。因此，在用仪器测量其参数或用烙铁进行焊接时，都必须使仪器、烙铁或电路本身具有良好的接地。焊接时，一般先焊S极，再焊其他极。不用时应将所有电极短接。2偏置电路和静态工作点的确定 与双极型晶体管放大器一样，为使场效应管放大器正常工作，也需选择恰当的直流偏置电路以建立合适的静态工作点。 场效应管放大器的偏置电路形式主要有自偏压电路和分压器式自偏压电路(增强型 MOS管不能采用自偏压电路)两种。 三、实验内容及步骤 1场效应管共源放大器的调试 (1)连接电路。按图2.4.1在模拟电路实验板上插

12、接好电路，场效应管选用N沟道结型管3DJ6D，静态工作点的设置方式为自偏压式。直流稳压电源调至18V并接好(注意:共地) (2)测量静态工作点 调节电阻R使 VD为2.43V左右，并测量此时的 Vg、Vs ，填入表2.4.1，并计算。VD9.12VVG886uVVS1.18VID1.28uA(3)测量电压放大倍数 将函数发生器的输出端接到电路的输入端。使函数发生器输出正弦波并调=2mV，f=lkHz。用示波器观察输出波形，(若有失真，应重调静态工作点，使波形不失真)，并用示波器测量输出电压 Vo，计算Av(4)测量输入及输出阻抗 用换算法测量放大器的输入电阻，在输入回路串接已知阻值的电阻R，但

13、必须注意，由于场效应管放大器的输入阻抗很高，若仍用直接测量电阻R两端对地电Vs 和Vi进行换算的方法，将会产生两个问题： (1)由于场效应管放大器 Ri高，测量时会引人干扰； (2)测量所用的电压表的内阻必须远大于放大器的输入电阻 Ri，否则将会产生较大的测量误差。为了消除上述干扰和误差，可以利用被测放大器的隔离作用，通过测量放大器输出电压来进行换算得到 Ri。图为测量高输入阻抗的原理图。方法是：先闭合开关S(R=0)，输入信号电压Vs，测出相应的输出电压V01，然后断开S，测出相应的输出电压V02，因为两次测量中和是基本不变的，所以 Ri=VO2/(VO1-VO2)R 输出电阻测量:在放大器输入端加入一个固定信号电压 Vs ，分别测量当已知负载RL断开和接上的输出电压V0和V0L。则 R0=（ V0 / V0L -1）RL四、实验仪器 Multisim虚拟仪器库中的示波器、交流电源、N沟道耗尽型MOS管BSS129、直流电源、电阻、电容、开关等。 五、实验总结： 1、实验原理图如下图2、仿真结果下如图3、实验数据如下表 RLvi(VOL)vo1vo2VOAVRiRo50k4mV180mV90.3mv189mv4510.07k2.5k30k4mV175mV87.6mV189mv43.7510.02k2.4k20k4mV169mV84.5mV189mv42.251