EDA设计 914104480117 胡剑

1、 EDA设计（1）院系： 电光学院 班号： 9141044801 姓名： 胡剑 学号： 914104480117 指导教师： 吴少琴 实验日期： 2016.9 成绩： 实验一：单级放大电路一实验目的：1.掌握放大电路静态工作点的调整和测试方法。2.掌握放大电路的动态参数的测试方法。3.观察静态工作点的选择对输出波形及电压放大倍数的影响。二实验要求：1.设计一个分压偏置的单管电压放大路，要求电压增益大于100，输出电阻小于5k，带宽大于500kHz.已知供电电源为12V，三极管型号为2N3904，负载电阻为10k。输入信号为：频率为10kHz，峰值1mV5mV的正弦信号。2.放大器指标测量：在放

2、大器中输入端接入正弦信号，调节电路静态工作点（调节偏置电阻）,观测电路输出信号，使输出波形不失真。在此状态下测量：(1)电路静态工作点值：(2)三极管的输入、输出特性曲线的Rbe、和Rce值；（3）电路的输入电阻、输出电阻和电压增益。（4）电路的频率响应曲线和Fh、fH值。3.观测失真波形：调节电路静态工作点（调节偏置电阻），观察电路出现饱和失真和截止失真的输出信号波形，并测试对应的静态工作点值。三设计原理图如下四、实验工程与数据测量1、电压增益由图可知电压增益Av=218.572.静态工作点的确定与测量图中可以看出静态工作点IB=24.93A IC=3.91mA Vce=2.59V Vbe=

3、701.66mV=56.843.三极管的输入输出特性曲线（1）输入特性曲线：（2）、输出特性曲线（3）求Rbe和Rce由图可知Rbe=dx/dy=1291K Rce=dx/dy=19.29K4.求输入电阻电路图和测试数据如下：由图可知Ri=U/I=1.09K5.求输出电阻电路图和测试数据如下：可知Ro=U/I=1.81K6.电路的频率特性曲线由图可知，fL=49.35Hz,fH=16.76MHz 带宽：16.767.失真时的参数测量（1）.饱和失真调节电位器至25%时得到饱和失真，由图可得此时静态工作点IB=52.45A IC=4.83mA Vce=156.94mV 饱和失真原因分析：当静态工

4、作点Q点过高时，输入信号正半周期靠近峰值的某段时间晶体进入饱和区，导致了Ic产生顶部失真，输出电压的负半周期被截止在一个固定的负电压，产生底部饱和失真。(2)截止失真电位器调到最大(100%)后，截止失真任然不明显。因此将电压小信号峰值调到20mv，得到如下的截止失真图形。由图可得：Ib=12.66A ，Ic=1.96m，Vce=7.27V截止失真原因分析：当Q点过低时，在输入信号的负半周靠近峰值的某段时间内，三极管be之间的总电压小于其开启电压 Uon,晶体管处于截止状态。输出电压被截止在一个固定的正电压，产生截止失真。8.数据表格9.误差分析（1）.电压增益Av 测量值：218.57 理论

5、值： 201.20 误差：8.60%（2）.输入电阻Ri 测量值：1.09 k 理论值：1.21k 误差：9.91%（3）.输出电阻Ro 测量值：1.81k 理论值：1.93k 误差：6.21% 五实验反思与体会实验一考察了我们对分压偏置的放大电路的掌握情况，通过软件Mulitisim进行元器件的放置和电路图的设计对我来说是比较新的电路实验方法。由于对软件的不熟悉，在实验前期我花了大量时间去熟悉软件的使用方法和电路设计技巧。在放大电路设计方面我遇到的主要问题是如何将增益调到100以上。电路的设计完成后，对静态工作点的测量很重要。后面需要用到工作点静态的数据。让我体会很深的是对Rbe和Rce的测

6、量。之前我一直不清楚怎么在电路中测试虚拟参数电阻，后来在老师的指导下才知道可以通过输入输出特性曲线来求。在细节处理方面我也有感触，电路布线细节必须做好，否则就会导致电路设计失败，花费大量时间重新布线。实验一让我熟悉了放大电路的工作原理和失真情况。让我初步熟悉了仿真软件的使用，为之后的其他实验打下了基础。实验二：差动放大电路设计与仿真一、 实验目的1 掌握差动放大电路的静态工作点的调试方法。2 给出双端输入直流小信号时电路的AVD、AVD1、AVC、AVC1的值，并与理论值作比较。二、 实验要求1. 设计一个长尾式差动放大电路，要求空载时的AVD 大于20。 尾部公共电阻REE取10k。2. 测

7、试电路两个三极管的静态工作点值和以及在该静态工作点的、rbe、rce的值。3. 空载下给电路分别输入差模和共模直流小信号，分别测试电路的双端输出的差模增益AVD 、单端输出的差模增益AVD1 、双端输出的共模增益AVC 以及单端输出的共模增益AVC1值。三、 设计原理图四、 实验过程与数据测量1. 静态工作点测量由图可得IB= 4.16A IC=549.51A VCE=7.15V =132.092. 三极管的Rbe和Rce测量输入特性曲线如下：输出特性曲线如下：数据详情如下图：由以上两图可得 Rbe=dx/xy= 235.96KHz Rce=dx/dy= 146.84k3 求电路双端输入直流小

8、信号时各项电压增益。（1） 单端共模增益Avc1电路如下：由图可得，Avc1=-0.498（2） 双端共模增益Avc，测量电路如下由图可得：Avc=0(3)单端差模增益Avd1电路图如下：由图可得。Avd1=-8.97（4）双端差模增益Avd电路图如下：由图可得，Avd=35.834、误差分析（1）单端共模电压增益Avc1测量值：-0.50 理论值： - *R2/Rbe+(+1)*2Ree=-误差：（2）双端共模电压增益Avc测量值：0 理论值：0误差为0（3）单端差模电压增益Avd1测量值： -8.97 理论值：-*R2/2(Rbe+R1)误差：(4)双端差模电压增益Avd测量值:-35.8

9、3 理论值：-*R2/(Rbe+R1)=-34.54误差：3.73%五、 数据表格六、 实验感受与体悟差动电路是我在学习模电时的困难点，我在做这个实验时也遇到了许多问题。在解决这些问题的过程中，我体会到了仔细思考带来的收获。我遇到的主要问题是在进行单端共模和单端差模的测量。我之前不清楚单端具体怎么实现，在差模和公模的区分上也不清楚。在经过查阅模电书和询问同学后，我解决了这个问题。误差分析也是一个重要的过程，计算理论值时务必计算小心。因为这直接影响到实验的真实性和可信度。实验三：负反馈放大电路的设计与仿真一、 实验目的1. 掌握两种耦合方式的多级放大电路静态工作点的调试。2. 掌握多级放大电路的

10、电压放大倍数、输入电阻、输出电阻的测试放法。3. 了解反馈对电压增益、输入输出电阻以及非线性失真的影响。二、 实验要求1. 设计一个阻容耦合两级电压放大电路，要 求信号源频率10kHz(有效值1mv)，负载电阻 10k，电压增益在100200倍之间。2. 给电路引入电压串联负反馈：测试负反馈接入前后电路的放大倍数、输入、输出电阻和频率特性。改变输入信号幅度，观察负反馈对电路非线性失真的影响。三、 实验过程1.设计原理图如下无负反馈2.未接负反馈的电路放大倍数可得电压增益Av=145.203. 接入负反馈后电路的放大倍数可得电压增益Av=24.454. 求接入负反馈后输入输出电阻由图可知输入电阻

11、Ri=22.72k由图可知输出电阻Ro=0.27k5. 求未接入负反馈电路的输入输出电阻。由图可知输入电阻Ri=20.32k由图可知输出电阻Ro=22.72k6. 求反馈系数F，并验证Af=1/FF=25.70 1/F=0.039由上可知Av=24.45 Af=1/Av=0.040所以Af=1/F是成立的7. 频率特性曲线和fL、fH。不接入负载时fL=812.67HzfH=389.54KHz接入负反馈时fL=156.80HzfH=3.03MHz8. 最大不失真时的输入信号幅度由图可知不介入反馈时最大不失真幅度为8.5mv由图可知接入负反馈时最大不失真幅度为45mv四、 数据表格五、 实验感受

12、与体悟负反馈放大电路的关键在于设计反馈类型。这次我们选择的是电压串联负反馈电路。电路设计中主要问题集中在元器件数值的选择上。若要结果满足实验要求，即电压增益要在100到200之间。经过我多次的修改实验数据，最终确认好电压增益在150左右，满足实验条件。输出电阻的测量也遇到了问题，在电路的改动上我出现了疑惑。本次实验最大的体悟就在于设计电路时歌元器件之间的关系和元器件数值的设计对实验结果的影响。这将有利于我对电路的理解。实验四：阶梯波发生器电路的设计与仿真一、 实验目的1. 掌握阶梯波发生器电路的结构特点。2. 掌握阶梯波发生器电路的工作原理3. 学习复杂的集成运算放大电路的设计。二、 实验要求

13、1 设计一个能产生周期性阶梯波的电路，要求阶梯波周期在20ms左右，输出电压范围10V，阶梯个数4个。（注意：电路中均采用模拟、真实器件，不可以选用计数器、555定时器、D/A转换等数字器件，也不可选用虚拟器件。）2 对电路进行分析测试和调节，直至输出合适的阶梯波。3 改变电路元器件参数，观察输出波形的变化，确定影响阶梯波电压范围和周期的元器件。三、 设计原理和工作原理首先由一个方波电路产生，其次，经过微分电路输出得到上、下都有的尖脉冲，然后经过限幅电路，只留下所需的正脉冲，在通过积分电路后，因脉冲作用时间很短，积分器输出就是一个负阶梯。对应一个尖脉冲就是一个阶梯，在没有尖脉冲时，积分器的输出

14、不变，在下一个尖脉冲到来时，积分器在原来的基础上进行积分，因此，积分器就起到了积分和累加的作用。当积分器累加到比较器的比较电压，比较器翻转，比较器输出正值电压，使震荡控制电路起作用，方波停振。同时，这正值电压使电子开关导通，时积分电容放电，积分器输出对地短路，恢复到起始状态，完成一次阶梯波输出。积分器输出负值向零跳变的过程，又使比较器发生翻转，比较器输出变为负值，这样振荡控制电路不起作用，方波输出，同时使电子开关截止，积分器进行积分累加，如此循环往复，就完成了一系列阶梯波。原理图如下：四、 实验过程1. 方波电路（首先设计电路产生方波，使用一个运算放大器构成滞回比较器。调整电容改变方波的周期使

15、其达到6ms左右。）2. 微分电路3. 滤波电路 4.积分电路 调节C3和R4使得下降阶梯个数增多，如下图5.阶梯波电路由图可得周期为20.27ms，压降为9.34v将三极管由2N3824替换为2N3955后得到如下图像6.两个三极管的特性曲线更换后的三极管2N3955的接法如下进行直流扫描，调节合适的扫描范围、增量。得到如下特性曲线可得IDSS2=3.2996mA同理，更换前的三极管扫描图像如下：由图可得 2N3824的IDSS1=2.099mA五 实验结果讨论与分析1.调节电路中哪些元器件可以改变阶梯波的周期答：阶梯波的周期和方波的周期相关。根据实验原理可知，方波的一个周期等于一个台阶的周

16、期。所以可以通过改变方波的周期调整阶梯波的周期，可以调节R1、R2、R3、R9和C1的值。2.调节电路中哪些元器件可以改变阶梯波的输出电压范围。 答：（1）可以改变方波的阀值电压，所以可以调节R1、R2、R3、R9和C1的值。（2）积分电路的电阻和电容可以影响到输出电压的值，所以可以调节C3和R4的值。（3）改变比较器上的电阻R6、R7、R8的值。3.调节电路中哪些元器件值可以改变阶梯波的阶梯个数。 可以通过改变C3和R4的值以改变阶梯波个数。六、实验感受与体悟实验四是整个EDA实验中最具难度和挑战性的一个实验，这是一个考察学生综合能力的实验。包括了许多电路的设计，一个阶梯波电路的需要很多小电路的合成。包括方波电路、微分电路、滤波电路、积分电路和阶梯波电路的组合。这些电路的设计对我来说都是比较困难的，在设计过程中遇到了很多问题。这些问题大多数都在于电路的组合和连接。在方波电路的设计过程中，我的电路总是出现不了方波电路。后来在老师的指导下，才修正了电路。完成了第一步，后面的几个电路也比较容易的设计出来了。在实验问题的回答上，我改动了很多元器件的值去调试其对阶梯波电路的影响。结论： 经过本次EDA实验，让我重新学习掌握了