赵雪英 10版《电子线路设计cad》实验讲 55页

实验一静态工作点分析和直流灵敏度分析一实验目的1.掌握静态工作点分析2.掌握直流灵敏度分析二实验内容（一）静态工作点分析***1.对图1.1所示阻容耦合共射放大电路进行直流工作点分析并记录数据。(gongzuodian)图1.1阻容耦合共射放大电路步骤：（1）用Capture画好电路图1.1（2）建立模拟类型分组：PSPICE/NewSimulationProfile55 输入Name：gongzuodian，然后点击Create。（3）设置分析类型和参数（4）运行PSPICE菜单：PSPICE/Run或命令按钮（5）查看分析结果Capture窗口中，命令按钮和详细分析结果可查看输出文件.OUT：PSPICEA/D中，View/OutputFile或命令按钮。静态工作点为：55 （二）直流灵敏度分析1.对图1.2进行直流灵敏度分析并记录数据(linmindu)。图1.2直流灵敏度分析步骤：（1）用Capture软件画好电路图。（2）建立模拟类型分组并设置参数。（3）运行并查看分析结果。55 ***2.设计电路：用灵敏度分析设计单管放大电路的静态工作点。初始电路如图1.3所示，要求调整适当的元件参数，使晶体管Q1的ICQ≈(1±0.1)mA(li2_3_1)图1.355 实验二直流传输特性分析和直流特性扫描分析一实验目的1.掌握直流传输特性分析2.掌握直流特性扫描分析二实验内容（一）直流传输特性分析***1.求图2.1电路的直流小信号传输特性：即电压放大倍数、输入电阻、输出电阻。（zhiliuchuanshu）图2.1直流传输特性分析步骤：（1）用Capture软件画好电路图。（2）建立模拟类型分组并设置参数。55 （3）运行并查看结果。（二）直流特性扫描分析1.单管放大电路如图2.2所示，求：调节Vbb，使。(li2_2_1)图2.2直流特性扫描分析步骤：（1）用Capture软件画好电路图。55 （2）建立模拟类型分组并设置参数。（3）运行并查看结果。当Vbb=0.782V时，。2.三极管的输出特性曲线测试。（shuchutexing）图2.3三极管的输出特性曲线测试55 3.三极管的输入特性曲线测试(shurutexing)图2.4三极管的输入特性曲线测试***4.一个单管放大电路如图2.5所示，求：①调节Vbb,使ICQ1≈2mA；②计算ICQ1≈2mA时电路的直流工作点；③计算电路的电压增益和输入、输出电阻；④求out节点电压的直流灵敏度。（li2_2_1）图2.555 实验三交流小信号频率特性分析和噪声分析一实验目的1.掌握交流小信号频率特性分析2.了解噪声分析二实验内容（一）交流小信号频率特性分析1.分析图3.1差动放大电路的频率特性。（ac）图3.1差动放大电路步骤：（1）用Capture软件画好电路图。信号源Vs选交流电压源VAC，幅值为1V。（2）建立模拟类型分组并设置参数。55 （3）运行并查看曲线。☺幅频响应：在Probe窗口中，Trace→AddTrace（），在“TraceExpression”文本框中键入v（vo1，vo2），即显示双端输出的幅频响应。或放置器件。分贝图：在Probe窗口中，Trace→AddTrace（），在“TraceExpression”文本框中键入vdb（vo1，vo2），即显示以分贝为单位的幅频响应。☺相频响应：点选Plot→AddYAxis，增加一个纵轴。P178在“TraceExpression”文本框中键vp（vo1，vo2），即显示出相频响应。***2.计算图3.2电路的上限截止频率、电压增益和输入、输出阻抗。(li2_4_1)55 图3.23．电路如图3.3，计算电路的电压增益、通频带、输入、输出阻抗。(li6_1_2)图3.34.分析计算理想对称55 差动放大电路的基本特性，包括小信号差模特性和共模特性。电路如图3.4，输入为正弦信号。(li6_2_1)（1）设差模输入，求的幅频特性，确定低频电压增益及,观察的值。（2）设共模输入，求的幅频特性，确定低频电压增益,观察的值。图3.4理想对称差动放大电路5.分析计算非理想对称差动放大电路的基本特性。电路如图3.5。(li6_2_2)55 （1）作直流分析，求静态工作点，观察ICQ1和ICQ2的值。（2）设，求。若下一级电路也是差放电路，该结果会产生什么影响。（3）设，求。若下一级电路也是差放电路，该结果会产生什么影响。图3.5非理想对称差动放大电路***6．有源负载的共发射极放大电路如图3.6所示。要求：55 （1）求电路的直流传输特性，确定电压Vbb处在什么范围电路工作在线性放大状态；（2）调节Vbb使静态输出电压约为Vcc/2，并求此时的静态工作点；（3）求电路的电压增益，输出电阻RO、上限截止频率；（4）若输出端接有负载电阻RL=100kΩ,重复以上计算。（li6_1_4）图3.6有源负载共发射极放大电路（二）噪声分析55 1.对图3.7所示差动放大电路进行噪声分析。(zaosheng)图3.7噪声分析步骤：（1）用Capture软件画好电路图。建立模拟类型分组并设置参数。意思是以Vo1作为输出节点，以Vs作为等效噪声源，每隔30个频率点输出一份噪声资料。设置完后按“确定”键。（2）运行PSPICE。（3）查看分析结果。在Probe窗口中，执行Trace/Add55 Trace命令，用光标点选V（INOISE）、V（ONOISE），即显示出指定输入端、输出端的等效噪声电压与频率的关系曲线。点选Trace/AddYAxis，增加一个纵轴。在“TraceExpression”文本框中键DB（V（INOISE））、DB（V（ONOISE））即显示出噪声电压幅频特性。实验四瞬态特性分析一实验目的55 1.掌握用于瞬态分析的3种激励信号源2.掌握瞬态分析方法二实验内容***1.一个阻尼振荡电路如图4.1，求其振荡波形。(li2_5_1)图4.1阻尼振荡电路步骤：（1）用Capture软件画好电路图。正确设置输入信号。（2）建立模拟类型分组并设置参数。（3）运行PSPICE并查看分析结果。55 2.单管放大电路如图4.2所示。(li2_6_1)求：(1)调节偏置电压Vbb使晶体管的静态电流ICQ≈1mA。(2)输入信号为,求输出电压的波形。图4.2单管放大电路步骤：（1）用Capture软件画好电路图。建立模拟类型分组并设置参数。55 当Vbb=0.642V时，ICQ≈1mA（2）正确设置输入信号。，建立模拟类型分组并设置参数。55 3．二极管双向限幅电路如图4.3。((li5_1_2))求：（1）作电路的直流传输特性，说明二极管的工作状态变化。（2）设输入信号是幅度为1V，频率为1KHz的正弦电压，求Vo的波形。（3）设输入信号是幅度为4V，频率为1KHz的正弦电压，求Vo的波形。图4.3二极管双向限幅电路4．二极管半波整流滤波电路如图4.4。(ti5_1_6)（1）设电容C1=0,求Vout及iD的波形。（2）设电容C1=10uF,求Vout及iD的波形。图4.4二极管半波整流滤波电路55 5．二极管全波整流电路如图4.5。(ti5_1_7)（1）设电容C1=0,求Vout及iD的波形。（2）设电容C1=10uF,求Vout及iD的波形。图4.5二极管全波整流电路***6．电路如图4.6。（1）调节Vbb,使ICQ≈2.5mA,并求此时的静态工作点。（2）求输出电压的幅频响应和相频响应。（3）设，求ic、Vout的波形。（ti5_2_8）图4.655 实验五温度分析和参数扫描分析一实验目的1.了解温度分析2.掌握参数扫描分析二实验内容（一）温度分析***1.电路如图5.1。求当输入信号为，温度为-50℃、0℃、27℃、100℃时的双端输出电压波形。(wendu)图5.1温度分析步骤：用Capture软件画好电路图。建立模拟类型分组并设置参数。55 运行PSPICE并查看分析结果。（二）参数扫描分析1.基本放大电路如图5.2。(1)输入端加一正弦信号，分析当基极电阻Rb变化时，对输出波形的影响；(2)求Rb为多大,,并求此时电路的静态工作点。(canshusaomiao)55 图5.2参数扫描分析步骤：（1）用Capture软件画好电路图，并作如下修改：①将基极电阻Rb设置为全局参数。用鼠标左键双击Rb的阻值360k，在出现的“DisplayProperties”设置框中，将其值改为{Rval}(注：大括号不能省略)。②用参数符号设置阻值参数。从SPECIAL库中调出名为PARAM的符号，放在Rb旁。双击该符号，屏幕上出现元器件属性编辑器。按New按钮，在新增属性参数对话框的Proprety栏中键入Rval和阻值（表示进行其它分析时的阻值为10k）并按OK按钮。55 基本分析类型参数设置：参数扫描分析类型参数设置：运行PSPICE并查看分析结果。55 （2）分析类型参数设置：当Rb=654K时，静态工作点为：55 ***2.电路如图5.3，求：(1)当Re=100Ω时,调节直流电压Vbb,使ICQ≈1mA；(2)输入信号为幅度为0.1V,频率为1KHz的正弦波,求Re=50Ω,100Ω时的输出电压波形；(3)Re=50，100时，求此电路的放大倍数,，Ri,Ro,考察此电路的带负载能力。（ti6_1_2）图5.355 实验六蒙托卡诺分析和最坏情况分析一实验目的1.掌握蒙托卡诺分析2.掌握最坏情况分析二实验内容（一）蒙托卡诺分析步骤：(1)将电路中的元器件采用BREAKOUT库中的符号；(2)设置元器件模型参数变化；(3)基本分析类型参数设置；(4)MC分析参数设置；(5)MC分析和结果显示。***1．一个带通滤波网络如图6.1所示。网络中三个电容的容值为0.0039uF，容差为±15%，试用蒙托卡诺分析计算输出电压的频率响应的变化。（mengtuokanuo）图6.1蒙托卡诺分析步骤：（1）用Capture软件画好电路图。55 ①C1、C2、C3为BREAKOUT库中的元件Cbreak。②对C1、C2、C3作如下修改：选中整个电容，Edit/PSPICEModel，并作如下修改：③双击整个电容进行属性设置，将其值设置为0.0039u并将其显示：（2）建立模拟类型分组并设置参数。基本分析类型参数设置：55 蒙托卡诺分析参数设置：（3）运行PSPICE并查看分析结果。55 （二）最坏情况分析步骤：(1)首先进行一次标称值分析。(2)对要模型参数值发生变化的元器件分别进行一次灵敏分析，确定该元器件值变化时引起电路特性变化的大小和方向。(3)按照使电路特性变坏的方向，确定每一个元器件值的变化方向。(4)根据上步分析结果，使每个元器件均按其最大可能范围向“最坏方向”变化，然后进行电路分析，得到最坏情况分析结果并与标称值分析结果进行比较。***1.对图6.2所示滤波器电路的频率响应进行最坏情况分析，滤波器中三个电容值为0.0039uF,容差为±15%，电感值为19.1H,容差为±20%。(zuihuai)55 图6.2最坏情况分析步骤：（1）用Capture软件画好电路图。①C1、C2、C3为BREAKOUT库中的元件Cbreak；L为BREAKOUT库中的元件Lbreak。②对C1、C2、C3、L进行修改：选中整个器件，Edit/PSPICEModel，并修改如下：③双击整个电容进行属性设置，将其值设置为0.0039u，并在电路图中显示；双击整个电感进行属性设置，将其值设置为19.1，并在电路图中显示。（2）建立模拟类型分组并设置参数。基本分析类型参数设置：55 最坏情况分析参数设置：（3）运行PSPICE并查看分析结果。55 2．差动放大电路如图6.3，电阻Rbias的阻值为20KΩ，误差为10%，求最坏情况时，输出有多大的偏移量。(zuihuai2）55 图6.355 实验七综合实验（一）一、实验目的1.掌握基本电路特性分析2.掌握参数扫描分析及统计特性分析二、实验内容***1．电路如图7，求：zonghe1（li6_1_2）（1）求电路的直流工作点；（2）求节点out1的直流灵敏度；（3）求电压增益、输入电阻、输出电阻、通频带；（4）已知信号源：幅度为10mV,频率为1KHz的正弦波，求out节点的输出电压波形；（5）调节电阻Rb1，使电路直流工作点ICQ≈2mA；（6）电阻Rb1的误差为±10%，电阻Rb2的误差为±5%，V(out)减小为最坏方向，求电路元件取标称值和最坏情况时的输出电压幅值；（7）求RL为1k—50k时，输出电压的幅频响应与RL的关系曲线。55 图755 实验八综合实验（二）一、实验目的1.掌握基本运算电路的分析与设计2.掌握有源滤波电路的分析与设计3.掌握电压比较电路的分析与设计二、实验内容（一）基本运算电路***8.1.1反相电压放大电路如图8.1.1，求：（1）V(Vo1)和V(Vo)；（2）计算电路的开环电压增益、闭环电压增益，上限截止频率、输入电阻Ri；如不加第一级跟随器，求电路的输入电阻Ri。（3）若输入信号是高、低电平分别为+1V，-1V，周期为80us的方波脉冲，求输出电压Vo1、Vo波形，确定其转换速率SR（li8_2_1）55 图8.1.1反相电压放大电路8.1.2在实际应用中，为了使用阻值较小的电阻，达到数值较大的比例系数，并且具有较大的输入电阻，可采用T型网络反相比例电路，电路如图8.1.2。运放工作电压为±12V。(tixingfanxiangbili)图8.1.2T型网络反相比例电路（1）求电阻R4为多少时，电路的放大倍数为100倍。（2）若用R2代替T型网络，当放大倍数为100时，R2=？55 8.1.3图8.1.3是采用自举扩展原理组成的高输入电阻反相电压放大电路，运放U1组成反相比例运算电路，U2为辅助放大电路，它在电路内部提供部分信号电流(i2)，以减少输入电流ii，提高输入电阻Ri。试计算电阻R7开路和分别为15KΩ、12KΩ、11KΩ、10.5KΩ时的电压增益及输入电阻。若R7=10KΩ和小于10KΩ会发生什么现象？（ti8_2_2）图8.1.3高输入电阻反相电压放大电路55 ***8.1.4积分电路如图8.1.4，求电阻R1分别为2KΩ和4KΩ时，（1）设输入信号是幅度为1V，持续时间分别为1ms、4ms的阶跃信号，求输出电压波形。（2）设输入信号是幅度为1V，频率为1KHz的正弦波，求输出电压波形。（3）设输入信号是高、低电平分别为+1V、-1V，周期为2ms的方波电压，求输出电压波形和上升、下降速率。（4）若将上述输入方波电压的周期改为12ms，求输出电压波形。（5）设R1=10K，C1=5nF，设输入信号为下图，求输出电压波形，。(li8_2_2)图8.1.4积分电路55 8.1.5图8.1.5所示为同相积分电路。（1）设输入电压，求输出电压波形，确定其峰峰值。（2）设输入电压是高、低电平分别为+1V和-1V，周期为2ms的方波，求输出电压波形，确定该波形的峰峰值及上升、下降速率。（ti8_2_6）图8.1.5同相积分电路55 8.1.6图8.1.6所示为积分时间常数取值范围很宽的积分电路，通常取R1=R3，R2=Rf，它可实现的运算。（1）作直流分析，求电路的直流工作点；（2）设输入信号，求vo的波形；（3）设输入信号是高、低电平分别为+1V，-1V，周期为2ms的方波，求输出电压波形，确定其幅度及上升、下降速率；（4）如果输入信号是高电平为1V，低电平为0V，周期为2ms的方波（t=0时为低电平），将会发生什么现象？(ti8_2_7)图8.1.6宽范围积分电路55 8.1.7积分电路如图8.1.7，运放选用uA741，供电电源为±12V。已知初始状态时Vc(0)=0。(1)当R=100kΩ，c=2uF时，若突然加入vi(t)=1的阶跃电压，求1s后输出电压vo的值；（2）当R=100kΩ，c=0.47uF时，输入电压波形如图，求输出电压vo的波形，并标出vo的幅值和回零时间。（ti2_4_8）图8.1.755 ***8.1.8如图8.1.8所示为一微分电路，运放选用uA741。（ti8_2_8）（1）设电阻R1=0,输入信号vi分别是：①高、低电平分别为+1V,-1V，周期为20s的方波；②幅度为1V，周期为40ms的三角波，求输出电压的波形。（2）设电阻R1=1K，2.5K，5K，输入信号不变，求这三种情况下输出电压的波形。通过上述计算，观察电阻R1的补偿作用。（3）设输入信号为正弦波：，求输出波形？图8.1.8微分电路55 8.1.9电路如图8.1.9，运放为uA741，若输入电压vi1,vi2的波形如图，求t=0-1s和t=1-2s时输出电压的波形。(weifen2)图8.1.98.1.10图8.1.10所示是增益可调的差动放大电路，调节电阻R7可以改变电压增益。计算电阻R7从1—10KΩ变化时（低频）电压增益的变化曲线，确定增益的调节范围。(ti8_2_5)图8.1.10增益可调的差动放大电路55 （二）有源滤波电路8.2.1二阶有源低通滤波器如图8.2.1。求截止角频率和通带电压增益，并画出其波特图。(erjieyouyuanditong)图8.2.1二阶有源低通滤波器8.2.2四阶巴特沃思低通滤波器如图8.2.2。求通带增益、截止频率和幅频特性曲线。(sijiebatewosiditong)图8.2.2四阶巴特沃思低通滤波器55 8.2.3二阶有源高通滤波器如图8.2.3。求截止角频率和通带电压增益，并画出其波特图。(erjieyouyuangaotong)图8.2.3二阶有源高通滤波器8.2.4四阶巴特沃思高通滤波器如图8.2.4。求通带增益、截止频率和幅频特性曲线。(sijiebatewosigaotong)图8.2.4四阶巴特沃思高通滤波器55 8.2.5二阶有源带通滤波器电路如图8.2.5。求中心频率和带宽BW，以及电路的幅频特性曲线。(erjieyouyuandaitong)图8.2.5二阶有源带通滤波器8.2.6二阶有源带通滤波器如图8.2.6。求带宽BW及电路的幅频特性曲线。(erjieyouyuandaitong2)图8.2.6二阶有源带通滤波器55 8.2.7二阶压控电压源低通滤波器电路如图8.2.7所示，一般取R1=R2=R，C1=C2=C。运放选用uA741，工作电压为±12V。(li8_2_3)（1）设R=10KΩ，C=0.01uF，RF=7.5KΩ，R3=10KΩ。计算电路的频率响应特性，确定通带电压增益，截止频率。（2）设R3=10KΩ，反馈电阻RF分别为0,10KΩ,15KΩ,18KΩ,求电路的频响特性，简单讨论Q值的大小对频率响应特性的影响。图8.2.7二阶压控电压源LPF8.2.8如图8.2.8为全通滤波器。设。求电路幅频特性与相频特性曲线，说明电路的功能及特点。（ti8_2_11）图8.2.8全通滤波器55 （三）电压比较器8.3.1如图8.3.1所示是用通用集成运放和集成电压比较器构成的简单比较器电路。其中，运放型号为uA741，比较器型号为LM111。（1）设基准电压Vref=2V，vi是高电平为3V，低电平为0V，周期为60us的方波脉冲，分别求输出电压vo1,vo2的波形，观察二者的响应时间有何不同。（2）设基准电压Vref=2V，输入电压vi是一直流扫描电压，作直流传输特性，观察二者的灵敏度有何不同。（3）设基准电压Vref=0V，输入电压是幅度为2V，频率为1KHz的正弦波，求输出电压vo1,vo2的波形，说明电路的功能。（li8_3_1）图8.3.1简单电压比较器55 ***8.3.2图8.3.2是由LM111组成的滞回比较器的原理图。(li8_3_2)（1）设R1=R2=10KΩ,输入电压Vi是幅度为10V，周期为20us的三角波，求基准电压Vref分别为2V、-2V时的输出电压波形，确定其上、下阈值电压Vth1、Vth2，讨论Vref对传输特性的影响。（2）设Vref=0，R1=10KΩ，Vi波形同（1），求R2分别为10KΩ，5KΩ时的输出电压波形，确定其上、下阈值电压Vth1、Vth2，讨论反馈系数Fv=R1/(R1+R2)对传输特性的影响。(3)设Vref=2V，R1=R2=10KΩ，输入电压是低电平为-5V，高电平是5V，上升沿与下降沿均为1us，周期为10us的脉冲，求输出电压Vo的波形,观察电路的波形整形作用。图8.3.2滞回比较器55 8.3.3如图8.3.3所示为窗口检测电路(窗口比较器)的原理图,电压比较器选LM111。设Vref1=4V,Vref2=-4V,求电路的直流传输特性,说明电路的功能。（li8_3_3）图8.3.3窗口检测电路(窗口比较器)55 8.3.4电路如图8.3.4。它的输出具有高、低及零三种电平，称为三态比较器。设，求电路的直流传输特性，说明其特点。(ti8_3_12)图8.3.4三态比较器55 ***8.3.5电路如图8.3.5。运放电源电压为±12V。设输入电压为，VM是幅度为16V(-8V→8V),频率为100Hz的理想锯齿波，求vo1，vo2，vo的波形，分析电路功能。(ti8_3_5)图8.3.555