电子电路仿真实验2

1、实验一 电压源与电流源的等效变换一、实验目的1.学会电源外特性的测试方法。2.验证电压源与电流源的等效变换条件。3.验证理想电压源与理想电流源不能等效变换。二、实验原理1.恒压源的输出电压恒定不变；电压源（恒压源US与内阻R0串联）的输出电压随负载电流的增大而减小。2.恒流源的输出电流恒定不变；电流源（恒流源IS与内阻r0并联）的输出电流随负载电压的增大而减小。3.一个实际的电源既可以用电压源模型表示,也可以用电流源模型表示。若它们向同样大小的负载提供同样大小的电流和端电压，则称这两个电源是等效的。电压源与电流源的等效变换条件为：IS=US/R0 US=IS*r0 r0=R0 三、实验器材1.

2、直流电压源2.直流电流源3.直流电流表4. 直流电压表5.电阻四、实验步骤1.测试理想电压源的外特性。按图3-1连接线路，测量负载电压和电流，按表3-1改变负载阻值，点击运行按扭，将数据记入表3-1。图3-1 理想电压源的外特性测试表3-1 （理想电压源）2.测试电压源的外特性。按图3-2连接线路，测量负载电压和电流，按表3-2改变负载阻值，点击运行按扭，将数据记入表3-2中，并与表3-1进行对比。图3-2 电压源的外特性测试表3-2（电压源）3.测试理想电流源的外特性。按图3-3连接线路，测量负载电压和电流，按表3-3改变负载阻值，点击运行按扭，将数据记入表3-3中。图3-3 理想电流源的外

3、特性测试表3-3（理想电流源）4.测试电流源的外特性。按图3-4连接线路，测量负载电压和电流，按表3-4改变负载阻值，点击运行按扭，将数据记入表3-4中，并与表3-3进行对比图3-4 电流源的外特性测试表3-4五、思考题分析对比表3-1与表3-3，说明理想电压源与理想电流源的外特性有何不同？它们能否等效？分析对比表3-1与表3-2，说明理想电压源与电压源的外特性有何不同？分析对比表3-2与表3-4，说明电压源与电流源能否等效？等效条件是什么？电压源与电流源等效变换对内部是否正确？怎样确定它们的方向？分析对比表3-3与表3-4，说明理想电流源与电流源的外特性有何不同？实验二 放大器静态工作点对动

4、态范围的影响一、实验目的1. 学习创建、编辑EWB电路的方法。2. 练习虚拟模拟仪器的使用。3通过观察和测试不同静态工作点下动态范围的不同，了解静态工作点的设置对晶体管放大电路动态范围的影响。二、实验说明放大器要求静态工作点设置合理，尽量静态工作点靠近饱和区和截止区，这样放大器的动态范围才较大。三、预习要求1复习放大器的静态工作点设置原则。2复习使用、创建、编辑EWB电路的方法。四、实验电路五、实验内容 1. 创建如图5.2.1所示的仿真实验电路。实验电路中晶体管的参数选用默认值，电位器阻值变化一次的幅度设置为5。2. 令输入信号源为0，调节 使它等于3k，运行电路，测出静态、；加上频率为1k

5、Hz、大小合适的正弦波信号，用示波器观察输出电压波形，并测量输出电压的最大动态杰范围。将所测数据填入自拟表格。3. 令输入信号源为0，调节 使它分别等于1.5k、15k、30k，测出相应的静态、；加上频率为1kHz、大小合适的正弦波信号，测量输出电压最大动态范围，并将所测数据填入自拟表格。六、思考题1. 输出波形失真的原因有哪些？怎样克服？2. 如果短路，放大器会出现什么故障？七、实验报告1. 自拟表格，整理实验数据。2. 认真整理和处理实验数据，并列出表格或画出曲线。3. 分析总结放大器静态工作点对动态范围的影响。4. 回答思考题。5. 认真写出对本次实验的心得体会及意见。 实验三 两级放大

6、器一、实验目的1. 进一步学习创建、编辑EWB电路的方法。2了解对两极放大器组成的一般方法。3掌握对两极放大器性能指标的调试方法。二、实验说明 合理设置放大器的静态工作点，如电路图中的，的隔直流作用，各级之间的支流工作状态是完全独立的，因此可以分别调整。两极放大器的总电压放大倍数等于各级放大倍数的乘积，同时后级的输入阻抗也就是前级的负载。三、预习要求1复习两极放大器的静态工作点的设置原则和性能调试方法。2复习创建、编辑和使用EWB电路的方法。四、实验电路五、实验内容1创建如图5.2.2所示的仿真实验电路图，并设置好电路中个器件的参数。2测量放大器的静态工作点，把测量数据记入表中。（V）（V）（

7、mA）Q1Q23测量放大器的电压放大倍数，自己选择输入信号的频率f和幅度，测出放大器在不同电源下的输出电压值并填入表中。（V）（mV）（mV）810124测量放大器的频率特性。采用三点法，只测三个特殊频率点。即、。输入信号的频率和幅度由自己选择，用毫伏表测出中频时的输出电压，然后分别降低或增大信号源的频率，是输出幅度下降到，记下此时的信号源频率，并将测试数据填入表中。（mV）（mV）（mV）（kHz）（kHz）六、思考题1测量放大器输入、输出阻抗应注意什么？2影响放大器低频响应的是哪些元件？七、实验报告1认真完成实验，整理实验数据，并填入表格中。2认真整理实验数据，画出幅频特性曲线。 3. 完

8、成思考题。4. 写出心得体会。实验四 负反馈放大器一、 实验目的1继续学习创建、编辑EWB电路的方法。2了解负反馈对放大器性能指标的改善。3掌握负反馈放大器性能指标的调试方法.4加深对负反馈放大器工作原理的理解。二、实验说明 负反馈能有效地改善放大器的性能,主要体现在输入电阻、输出电阻、频带宽度、非线性失真、稳定性等方面。但是放大器性能的改善是以降低其增益为代价的，因而在应用负反馈电路时，必须考虑电路性能改善的同时会引起电路增益的减小。三、预习要求1复习负反馈电路的四种基本形式：电压串联负反馈；电压并联负反馈；电流串联负反馈；电流并联负反馈。 2复习测量放大器的频率特性的基本方法三点法。四、实

9、验电路五、实验内容1创建如上图所示的仿真实验电路图，并设置好电路中个器件的参数。2测量开环电压放大倍数其中电路的反馈系数:将开关K2断开，输入正弦电压峰值为20mV，频率为1kHz，用示波器测量输入、输出电压的峰值和放大器开环输入、输出电压波形。3测量闭环电压放大倍数将开关K2闭合，输入正弦电压峰值为20mV，频率为1kHz用示波器测量输入、输出电压的峰值和放大器闭环输入、输出电压波形。六、思考题1在分析放大器的反馈时，应注意那些基本要素？2调试中发现哪些元件对放大器的性能影响最明显？为什么？3负反馈对放大器性能的改善程度取决于反馈深度，反馈深度是不是越大越好？为什么？七、实验报告1认真完成实

10、验，整理实验数据，并填入自制表格中。2画出幅频特性曲线。3说明放大器引入负反馈后有和优缺点。4完成思考题，写出心得体会。实验五 场效应管放大器一、实验目的1深入学习EWB电路的创建、编辑的方法。2掌握场效应管放大器静态参数的测试方法。.3了解场效应管放大器的性能特点，分析场效应管放大电路的性能。二、实验说明场效应管是利用电场来控制半导体中多数载流子运动的一种晶体管器件，它在大规模集成电路中有着极其重要的应用。图5.2.4为结型场效应管共源放大电路。结型场效应管采用理想模型，直流偏置采用分压偏置电路。栅极输入信号，漏极输出信号。源极为输入回路和输出回路的公共端。三、预习要求1复习场效应管的工作原

11、理和性能特点。2复习使用、创建、编辑EWB电路的方法。四、实验电路五、实验内容1创建图5.2.4所示的结型场效应管共源放大电路，结型场效应管取理想模式。用信号发生器产生频率为1kHz、幅度为10mV的正弦信号。2打开仿真开关，用示波器观察场效应管放大电路的输入波形和输出波形。测量输出波形的幅值，计算电压放大倍数。用示波器观察到的结型场效应管共源放大电路输入波形和输出波形如图5.2.6所示，可见输入波形和输出波形反相，测到的输出波形幅值约为36mV，而输入电压的幅值为10mV，因此电压放大倍数为3.6。3建立如图5.2.5所示的场效应管放大电路的直流通路。打开仿真开关，利用电压表和电流表测量电路

12、的静态参数。利用电流表和电流表测到的栅极电压=-0.16V，漏极电流=9.95V，漏极电流=0.336mA。六、思考题1场效应管放大器与双极性晶体管放大器比较，有什么优点？2场效应管放大器有哪几种基本的组态？七、实验报告 1认真完成实验，整理并核对实验数据。2回答思考题。3列出场效应管放大器与双极性晶体管放大器的不同点。4写出本次实验的心得体会，提出实验改进意见。 实验六 差分放大电路一、实验目的1通过实验加深理解差分放大电路的性能特点。2掌握差分放大器的调整及性能指标的测量方法。3提高独立完成EWB电路实验仿真的能力。二、实验说明 差分放大器具有很高的共模抑制比，被广泛地应用于集成电路中，常

13、作为输入级。三、预习要求1复习差分放大电路的特点。 2复习使用EWB电路进行仿真的方法。四、实验电路 五、实验内容1测量静态工作点将K1断开，K2置于左边的“恒阻”位置，接通正负电源，调节使Q1、Q2两管集电极电压相等。然后测量各管静态工作点，将测量结果填入下表中。将K2置于右边“恒管”位置，以同样的方法测量各管的静态工作点，并将测量结果填入同一表中。测试值对地电压恒阻恒管Q1Q2Q1Q2Q3Q4（V）（V）（V）2测量差模放大倍数（1）K2置于“恒阻”，信号源端输入1kHz、=50mV的信号，再分别测出单端输出电压和，并将它们填入下表中，并用示波器观察二者的相位关系。（2）K置于“恒管”，重

14、复（1）。测试值电路形式差 模（mV）（mV）（mV）恒 阻恒 管3测量共模放大倍数（1）K2置于“恒阻”，K1短接，信号源端输入1kHz、=50mV的信号，再分别测出单端输出共模电压和，填入下表中。（2）K2置于“恒管”，重复以上步骤，记下有关数据。并利用以上测试数据极计算出“恒管”和“恒阻”两种电路形式的共模抑制比（），填入下表中。测试值电路形式共 模（mV）（mV）（mV）恒 阻恒 管六、思考题1为什么不直接测量差分放大器的双端输出电压，而必须借助测量和再计算得到？2为什么单端输入的差分放大器的另一端还要接一个与信号源内阻数值一样大小的电阻？3差分放大器有什么特点？总结一下。七、实验报告

15、1. 认真完成实验，整理实验数据，并填入表格中。2. 比较“恒管”与“恒阻”时的的大小，由此得出什么结论？3. 完成思考题。4. 写出心得体会。 实验七RC低通滤波器电路的仿真     在电路工作区输入如下图电路。其中包含两个正弦交流电压源，一个为1V 2kHz, 一个为5v 60Hz，另有一个周期脉冲电压源（时钟源），幅度5V, 频率50Hz, 占空比50%，两组电源用开关来切换。电路的输入为节点8，输出为节点3。如图连接波特图仪、示波器和电压表。 (1)测试电路的频率特性曲线  &

16、#160;  双击波特图仪图标打开其面板，然后单击仿真启动开关，在波特图仪的显示屏幕上可以观看电路的幅度频率特性和相位频率特性曲线。曲线如下两图所示。 幅度频率特性     相位频率特性(2)观测电路的滤波效果     按空格键将开关连接到两个正弦交流信号源上。双击连接示波器输入的导线，将两个通道的输入导线设置成不同的眼色以便于波形的观察。打开示波器面板，启动电路仿真开关，这时在示波器上可以看到两个波形（下图）。输入波形为60H正弦波与2kHz小幅度正弦波的叠加波形。输出波形中，2kHz正弦波成分已经基本上被滤除。

17、 (3)观察电路对周期脉冲序列的瞬态响应     按空格键将开关连接到周期脉冲信号源上。启动电路仿真开关，这时在示波器上可以看到两个波形（下图）。输入波形为周期方波，输出波形为按指数规律上升、下降的脉冲序列。改变输入脉冲波的频率，可以看到输出波形的形状发生变化。 2.共发射极单级放大电路的仿真      （1）电路的创建     电路图如下图示。采取前文提到的方法连接电路、设置元器件参数并连接仪器，同时设置连接到示波器输入端的导线为不同颜色，这样可区分两路不同的波形。 （2）

18、 电路文件的保存     电路创建好以后可将其保存，以备调用。 （3）电路的仿真实验 双击有关仪器的图标打开其面板，准备观察被测试点的波形。 按下电路启动/停止开关，仿真实验开始。如果要使实验过程暂停，可单击右上角的Pause（暂停）按钮，再次单击Pause按钮，实验恢复运行。 调整示波器的时基和通道控制，使波形显示正常。     一般情况下，示波器连续显示并自动刷新所测量的波形。如果希望仔细观察和读取波形数据，可以设置Analysis/Analysis Options/Instruments对话框中Pa

19、use after each screen（示波器屏幕满暂停）选项。 从波特图仪的面板上观测电路的幅频特性和相频特性。如果对波特图仪面板参数进行修改，修改后建议重新启动电路，以保证曲线的精确显示。 （4）电路的描述     选择Window/Description命令可打开电路描述窗口，可以在改窗口中输入有关实验电路的描述内容。 （5）实验结果的输出    最终测试电路的保存。    输出电路图或仪器面板（包括显示波形）到其它文字或图形编辑软件，这主要用于实验报告的编写。该操

20、作可通过选择Edit/Copy as Bitmap命令来完成，具体操作方法请参阅EWB的帮助文件。       打印输出。 实验八 晶体管放大电路通频带扩展一、实验目的1通过观察和测量电压串联负反馈放大电路的频率特性，了解负反馈电路能够扩展通频带的特性。2练习EWB的交流分析和参数扫描分析功能。二、实验说明放大电路中引入负反馈后，其增益将下降，但放大电路的频带特性将得到改良，增益与带宽的乘积不变。三、预习要求1复习放大电路中引入负反馈的原则和方法。2复习使用、创建、编辑EWB电路的方法。四、实验电路五、实验内容1创建如图5.

21、2.8所示的仿真实验电路。实验电路中的晶体管参数选用默认值。2开关打向“2”断开反馈支路，选择分析菜单中的AC frequency项对实验电路进行交流分析，从幅频特性上测出通频带，将所测数据填入自拟表格。3开关打向“1”，接通反馈支路，重复2的测量。4选择分析菜单的Parameter Sweep项，对实验电路进行参数扫描分析，选择待扫描分析的元件为。参数的起始值为1 k，终值为50 k。扫描类型为线型，扫描步长为10 k。待分析节点为输出节点，扫描类型选为交流分析。观察不同时的幅频特性，并将所测数据填入自拟表格。六、思考题1负反馈放大电路频带的展宽是以牺牲放大器的什么为代价的？它能无限展宽频带

22、吗？2改变信号源幅度的大小，影响放大电路的幅频特性吗？为什么？七、 实验报告1整理实验数据，分析反馈支路开路和接通时，不同的原因。2对参数扫描分析的结果进行总结。3回答思考题。 实验九 试设计一个路灯控制逻辑电路，要求在四个不同的地方都能独立的控制路灯的亮灭解：设该逻辑电路四个输入变量为：A，B，C，D，分别由E，F，G，H四个开关控制，接入高电平（+5V）作为逻辑“1”，接入低电平（“地”）作为逻辑“0”。逻辑电路输出端L接一指示灯模拟所控制的路灯，输出高电平（逻辑“1”）时指示灯亮，输出低电平（逻辑“0”）时指示灯灭。（1）打开逻辑转换仪面板，在真值表区电击A，B，C，D四个逻辑变量建立一

23、个四变量真值表，根据逻辑控制要求在真值表区输出变量列中填入相应逻辑值（2）点击逻辑转换仪面板上“真值表简化逻辑表达式”按钮，求得简化的逻辑表达式。（3）点击逻辑转换仪面板上“表达示电路”按钮，获得逻辑电路如图8.2-2（虚线以下部分）所示。（4）逻辑功能测试：在通过逻辑转换仪获得的逻辑电路四个输入端接入四个开关，用来选择“+5V）或“地”，输出端L接指示灯，如图8.2-2虚线以上部分所示。按上述方式选择不同的开关状态组合，观察指示灯的亮灭可对真值表的状态逐一验证。实验就交通信号灯自动定时控制系统交通信号灯自动定时控制系统用中小规模数字集成电路实现非常方便，而且便于在EWB内进行仿真实验。设系统

24、工作的不十字路口由主、支两条道构成，四路口均设红、黄、绿三色信号灯和用于计时的两位由数码管显示的十进制计数器，其示意图由图9.5-1所示，系统设计与仿真过程如下。1. 系统功能要求（1） 主、支干道交替通行，通行时间均可在099秒内任意设定。（2） 每次绿灯换红灯前，黄灯先亮较短时间（也可在099秒内任意设定），用以等待十字路口内滞留车通过。（3） 主支干道通行时间和黄灯的时间均由同一计数器按减计数方式计数（零状态为无效态）（4） 在减计数器回零瞬间完成十字路口通行状态的转换（换灯）。（5） 计数器的状态由显示器件库中的带译码七段数码管显示，红、黄、绿三色信号灯由显示器件库中的指示灯模拟。2.

25、 系统工作流程图设主干道通行时间为N1，支干道通行时间为N2，主、支干、道黄灯亮的时间均为N3，通常设置为N1N2 N3。系统工作流程图如图9.5-2所示。3. 系统硬件结构框图根据系统工作流程要求，设计硬件结构框图如图9.5-3所示. 4. 系统单元电路设计（1） 状态控制器。 由流程图可见，系统有4种不同的工作状态（S0S3），选用四位二进制递增集成计数器74163作状态控制器，74163的功能表见图9.5-4，电路符号参见图9.5-5，取低两位输出QB、QA作状态控制器的输出。状态编码S0、S1、S2、S3分别为00、01、10、11。（2）状态译码器。 以状态控制器输出（QA、QB）作

26、译码器的输入变量，根据四个不同通行状态对助、支干道信三色号灯的控制要求，列出灯控函数真值表，如表9.5-1所示。经化简获得六个灯控函数:根据灯控函数逻辑表达式，可画出状态译码器电路（见9.5-5）。将状态控制器、状态译码器以及模拟三色信号灯相连接，构成信号灯转换控制电路如图9.5-5所示。需要特别指出的是；上述获得状态译码电路的过程完全可以借助EWB自动进行，在EWB主界面下，打开仪器库调出逻辑转换仪。在逻辑转换仪面板上的真值表内填入某灯控函数值，按下“真值表简化逻辑函数”按钮，即可得到简化的灯控逻辑函数。为了便于调试和画系统总图简便，我们将图9.5-5中虚线荒内电路用子电路KZQ表示。用子电

27、路表示的色信号灯转换控制电路如图9.5-6所示。（3）递减计时系统。 选用两片74190十进制可逆计数器（功能表参见8.5节图8.5-1）构成2位十进制可预置数的递减计数器（如图9.5-7所示）。两片计数器之间采用异步级连方式，利用个位计数器的借位输出脉冲（RCO）直接作为十位计数器的计数脉冲（CLK），个位计数器输入秒脉冲作为计数脉冲。选用两只带译码功能的七段显示数码管实现两位十进制数显示。D1、C1、B1、A1、和D0、C0、B0、A0是十位和个位计数器的8421码置数输入端。由74190功能表可知，该计数器在零状态时RCO端输出低电平。我们将个位与十位计数器的RCO端通过或门 控制两片计数器的置数控制端LOAD（低电平有效），从而实现了计数器减计数至“00”状态瞬间完成置数的要求。通过8421码置数输入端，可以选择100以内自由选择的定时要求。 同样，为了简化系统，我们将图9.5-7中虚线框内部分电路用子电路JFJSQ替代。将减计数器中或门（OR）输出的置数控制信号由ZS端引出作为状态控制器的状态转换控制脉冲。用子电路表示的具有预置数功能的减计数器如图9.5-8所示。（4） 递减计数器的分时置数控制。 为使系统简化，我们用同一递减计数器分时显示主、支干道通行时间（即之、支