电路电子软件仿真实验报告

...电路电子软件仿真实验报告学号：XXXXXXX姓名：XXXX实验报告纲要1：电路电子基本知识小结常用电阻、电容、电感常用仪器的认识测量概念的初步认识2：Multisim的认识3：实验6-2-----6-54：常用电器的分析5：常用电器的部分电路的仿真与故障排除6：实验的反思与体会一、电阻器的基本知识电阻器的作用电阻器主要用来控制电压和电流，即起降压、分压、限流、分流、隔离、信号幅度调节等作用。电阻器的电路图形符号电阻器在电路中以R表示，常用的电路符号如下电阻器的种类电阻器有多种分类方法，以下是几种常用的分类方法：1、按用途的不同分类，电阻器可以分为通用电阻器、高阻电阻器、高压电阻器、高频电阻器和精密电阻器等。2、按制作材料的不同，电阻器可分为线绕型电阻器和非线绕型电阻器。其中线绕型电阻器又可以分为普通线绕型电阻器、被釉型线绕电阻器、陶瓷绝缘线绕型电阻器等；非线绕型电阻器又可以分为合成式线绕电阻器和膜式电阻器。3、按结构形式不同，电阻器可为分圆柱型电阻器、管型电阻器、圆盘型电阻器和平面状电阻器（贴片式电阻器）。4、按引线的不同，电阻可分为轴向引线型电阻器、径向引线型电阻器、无引线电阻器等。5、按电阻器的特性，通常可分为固定电阻器、可变电阻器、敏感电阻器、熔断电阻器和电阻排等几大类。其中，固定电阻器可分为碳膜电阻器、金属膜电阻器、金属氧化膜电阻器、合成碳膜电阻器、有机实心电阻器、无机实心电阻器、金属玻璃釉电阻器、线绕电阻器、片式电阻器等；敏感电阻器可分为热敏电阻器、压敏电阻器、光敏电阻器、湿敏电阻器、磁敏电阻器、气敏电阻器、力敏电阻器等电容器的基本知识电容器的结构特性与作用电容器是由两个相互靠近的金属电极中间夹一层绝缘介质构成的，具有通交流、隔直流的特性。电容器广泛应用于各种高、低频及电源等电路中，起退耦、耦合、滤波、旁路、谐振等作用。电容器的电路图形符号电容器在电路中用字母“C”表示，常用的图形符号如下：电容器的分类电容器有多种分类方法，以下是几种常用的分类方法：按电容量是否可调，电容器可以分为固定电容器和可变电容器。按电容器的介质不同分类1）固体有机介质电容器用有机薄膜为介质材料制成的电容器，这种电容器多是卷绕式结构，其电极有金属箔电极和金属化电极两种，有机介质电容器按所用有机材料又可分非极性和极性有机介质电容器，非极性有机介质电容器有：聚乙烯、聚苯乙烯、聚四氟乙烯、聚丙烯等，有极性有机介质电容器有：纸介、涤纶、聚碳酸脂等。2）固体无机介质电容器用固体无机介质制成的电容器，如云母电容器、陶瓷电容器、玻璃釉电容器等。电解电容以金属氧化膜为介质制成的器，它以各种金属箔带为正极，在金属箔带上形成一层氧化膜做介质，介质与正极是不可分离的整体，负极是非固体电解质或固体电解质，电解质是电解电容器中最重要的材料之一，它起到电解电容器阴极的功能，它能赋予电容器在工作过程中的"自愈"能力，电解电容器在工作和储存过程中，阳极氧化膜由于某些原因局部受到损坏，使电容器的漏电流增大，此时在外加电压的作用下，非固体电解质放出氧，在氧化膜破坏处重新形成氧化膜，起到自行修补作用，而使电解电容器恢复其正常工作能力；电解电容器按其极性分有极性、无极性和交流电解电容器，按正极的金属材料和形状可分铝、钽、铌、钛、钽-铌合金型，以及箔式、烧结式和丝式等；电解电容器在电路中主要起滤波、旁路、耦合、隔直流、贮能等作用。电感的基本知识电感器的结构和作用电感器是用漆包线、纱包线等绝缘线在绝缘内架或磁心、铁心上线制或采用烧结的方式制成的。电感器具有通直流隔交流的元件。主要用于对交流信号进行隔离、滤波或与其它元件组成谐振电路。（二）电感器的电路图形符号：它在电路中用字母“L”表示。其电路符号如下：电感器的分类电感器有多种分类方式：1、按结构分类：电感器按其结构的不同可分为线绕式电感器和非线绕式电感器（多层片状、印刷电感等），还可分为固定电感器与可变电感器。而固定电感器又分为空心电感器、磁心电感器、铁心电感器等，根据其结构外形和引脚方式还可分为立式同向引脚电感器、卧式轴向引脚电感器、大中型电感器、小型电感器和片状电感器等。可调式电感器又分为磁心可调电感器、铜心可调电感器、滑动接点可调电感器、多抽头可调电感器等。2、按用途分类：电感器按用途可分为振荡电感器、校正电感器、阻流电感器、滤波电感器、隔离电感器、补偿电感器等。二、示波器示波器是一种用途十分广泛的电子测量仪器。它能把肉眼看不见的电信号变换成看得见的图像，便于人们研究各种电现象的变化过程。示波器利用狭窄的、由高速电子组成的电子束，打在涂有荧光物质的屏面上，就可产生细小的光点（这是传统的模拟示波器的工作原理）。在被测信号的作用下，电子束就好像一支笔的笔尖，可以在屏面上描绘出被测信号的瞬时值的变化曲线。利用示波器能观察各种不同信号幅度随时间变化的波形曲线，还可以用它测试各种不同的电量，如电压、电流、频率、相位差、调幅度等等。作用用来测量交流电或脉冲电流波的形状的仪器，由电子管放大器、扫描振荡器、阴极射线管等组成。除观测电流的波形外，还可以测定频率、电压强度等。凡可以变为电效应的周期性物理过程都可以用示波器进行观测Multisim的认识Multisim是美国国家仪器（NI）有限公司推出的以Windows为基础的仿真工具，适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。工程师们可以使用Multisim交互式地搭建电路原理图，并对电路进行仿真。Multisim提炼了SPICE仿真的复杂内容，这样工程师无需懂得深入的SPICE技术就可以很快地进行捕获、仿真和分析新的设计，这也使其更适合电子学教育。通过Multisim和虚拟仪器技术，PCB设计工程师和电子学教育工作者可以完成从理论到原理图捕获与仿真再到原型设计和测试这样一个完整的综合设计流程。特点如下：可以根据自己的需求制造出真正属于自己的仪器；所有的虚拟信号都可以通过计算机输出到实际的硬件电路上;所有硬件电路产生的结果都可以输回到计算机中进行处理和分析实验一负反馈放大器电路负反馈放大器电路工作原理图1带有电压串联负反馈的两级阻容耦合放大器图1所示为带有负反馈的两级阻容耦合放大电路，在电路中通过R13把输出电压引回到输入端，加在晶体管Q1的发射极上，在发射极电阻R6上形成反馈电压。根据反馈的判断法可知，它属于电压串联负反馈。闭环电压放大倍数其中式中，为基本放大器（无反馈）的电压放大倍数，既开环电压放大倍数；为反馈深度，其大小决定了负反馈对放大器性能改善的程度。反馈系数输入电阻式中，为基本放大器的输入电阻。输出电阻式中，为基本放大器的输出电阻；为基本放大器时的电压放大倍数。实验现象（a）无负反馈（b）有负反馈图2负反馈对放大器失真的改善（a）中示波器输出信号失真较严重，通过开关Key=A的闭合，（b）中输出波形失真得到很明显的改善。图3未加负反馈时放大电路的幅频特性图4加入负反馈放大电路的幅频特性引入负反馈后，放大电路总得通频带得到了展宽。实验二反相比例运算电路理想运算放大器的基本特性理想运算放大器特性理想运算放大器特性如下：开环电压增益；输入阻抗；输出阻抗；带宽；失调与漂移均为零等。理想运放在线性应用时的两个重要特性（1）输出电压与输入电压之间满足关系式由于，而为有限值，因此，，即，称为“虚短”。（2）由于，故流进运放两个输入端的电流可视为零，即，称为“虚断”。3.反相比例运算电路原理图图1反相比例运算电路二、实验现象图2测得电压值电路分析：该电路的输出电压与输入电压之间的关系为为了减小输入级偏置电流引起的运算误差，在同相输入端接入平衡电阻。XMM1显示电压值符合上式计算值。实验三电压比较器电压比较器工作原理电压比较器是集成运算放大器的非线性应用。一个简单的电压比较器电路如图1所示，图中，为参考电压，加在运放的同相输入端，输入电压加在反相输入端。图1电压比较器当时，运放输出高电平，稳压管反相稳压工作，输出端电位被钳位在稳压管的稳定电压，即。当时，运放输出低电平，正向导通，输出电压等于稳压管的正向压降，即。常用的电压比较器有过零比较器、具有滞回特性的过零比较器、双限比较器等。二.滞回比较器图2所示为具有滞回特性的过零比较器，从输出端引一个电阻分压正反馈支路到同相输入端，若改变状态，点也随着改变电位。当为正，。当后，即由正变负，此时变为。故只有当下降到以下，才能使再次升到。与的差别称为回差。图2滞回比较器电路图3示波器电路分析：改变的数值，可以改变回差大小。图3测得回差电压。对于收音机的产品分析收音机原理与结构就是把从天线接收到的高频信号经检波（解调）还原成音频信号，送到耳机或喇叭变成音波。由于科技进步，天空中有了很多不同频率的无线电波。如果把这许多电波全都接收下来，音频信号就会象处于闹市之中一样，许多声音混杂在一起，结果什么也听不清了。为了设法选择所需要的节目，在接收天线后，有一个选择性电路，它的作用是把所需的信号（电台）挑选出来，并把不要的信号“滤掉”，以免产生干扰，这就是我们收听广播时，所使用的“选台”按钮。选择性电路的输出是选出某个电台的高频调幅信号，利用它直接推动耳机（电声器）是不行的，还必须把它恢复成原来的音频信号，这种还原电路称为解调，把解调的音频信号送到耳机，就可以收到广播。中波的频率范围为525—1605kHz。短波的频率范围为3500—18000kHz收音机分类常用的收音机是超外差式收音机，主要有调幅收音机、调频收音机和调频立体声收音机三类。按体积：从体积大小上可基本分为袖珍型、便携式、台式收音机。按功能：从功能上可以基本分为传统机械指针式收音机、非存储模拟调谐数显收音机、能存储电台频率的PLL合成数字调谐收音机、DSP电子数调机。按波段：从波段上基本分为调频与中波二波段收音机、短波与调频二波段收音机、短波与中波二波段收音机、3-4多波段收音机（调频|中波|1-2短波）、5-14多波段收音机（调频|中波|3-12个短波）、全波段。目前市场上单波段、二波段收音机较少，融调频、中波与短波为一体的多波段收音机为多。原理分析原理方框图电路分析输入电路：又称输入调谐回路或选择电路，其作用是从天线上接收到的各种高频信号中选择出所需要的电台信号并送到变频级。输入电路是收音机的大门，它的灵敏度和选择性对整机的灵敏度和选择性都有重要影响。变频电路：又称变频器，由本机振荡器和混频器组成，其作用是将输入电路选出的信号（载波频率为fs的高频信号）与本机振荡器产生的振荡信号（频率为fr）在混频器中进行混频，结果得到一个固定频率（465kHz）的中频信号。这个过程称为“变频”，它只是将信号的载波频率降低了，而信号的调制特性并没有改变，仍属于调幅波。由于混频管的非线性作用，fs与fr在混频过程中，产生的信号除原信号频率外，还有二次谐波及两个频率的和频和差频分量。其中差频分量（fr—fs）就是我们需要的中频信号，可以用谐振回路选择出来，而将其它不需要的信号滤除掉。因为465kHz中频信号的频率是固定的，所以本机振荡信号的频率始终比接收到的外来信号频率高出465kHz，这也是“超外差”得名的原因。（3）中频放大电路：又叫中频放大器，其作用是将变频级送来的中频信号进行放大，一般采用变压器耦合的多级放大器。中频放大器是超外差式收音机的重要组成部分，直接影响着收音机的主要性能指标。质量好的中频放大器应有较高的增益，足够的通频带和阻带（使通频带以外的频率全部衰减），以保证整机良好的灵敏度、选择性和频率响应特性。检波和自动增益控制电路：检波的作用是从中频调幅信号中取出音频信号，常利用二极管来实现。由于二极管的单向导电性，中频调幅信号通过检波二极管后将得到包含有多种频率成份的脉动电压，然后经过滤波电路滤除不要的成份，取出音频信号和直流分量。音频信号通过音量控制电位器送往音频放大器，而直流分量与信号强弱成正比，可将其反馈至中放级实现自动增益控制（简称AGC）。收音机中设计AGC电路的目的是：接收弱信号时，使收音机的中放电路增益增高，而接收强信号时自动使其增益降低，从而使检波前的放大增益随输入信号的强弱变化而自动增减，以保持输出的相对稳定。（5）音频放大电路：又叫音频放大器，它包括低频电压放大器和功率放大器。一般收音机中有一至两级低频电压放大。两级中的第一级称为前置低频放大器，第二级称为末级低频放大器。低频电压放大级应有足够的增益和频带宽度，同时要求其非线性失真和噪声都要小。功率放大器是用来对音频信号进行功率放大，用以推动扬声器还原声音，要求它的输出功率大，频率响应宽，效率高，而且非线性失真小。实验小结在这个实验中，交流电源通过几个电路作用变成了电路需要的直流电源，从这，我学到电路元件可以组成很多功能的电路，掌握这许多电路可以让我们在各种变换中找到乐趣，自己也可以试着去探索和设计多功能的电路。这些有助于更好的掌握电子软件技术方面的知识，我们应该不断的实践和学习，电子技术的知识是广阔无边的。电子技术软件仿真在电路实验和生活中的应用很广泛，学好这门课能提高我们自身的素质，有助于我们今后步入社会。所以，我们首先应该好好掌握老师辛勤教授的知识平时自己能够多做实验。经过一个学期对电路仿真及应用的学习以及上机实验，对multi