電路與模擬電子技術實驗指導(1)

1、實驗一、電位的測定及基爾霍夫定律驗證一、實驗目的（1）學習Multisim軟件作為虛擬電子工作臺的使用方法，掌握原理圖的輸入、模擬和數(shù)字仿真的方法。（2）加深理解電位、電位差概念，加深對基爾霍夫定律的理解；（3）學會利用Multisim驗證基爾霍夫定律；二、實驗要求學會使用數(shù)字萬用表測量各點電位，電路中各支路的電流，多個元件兩端的電壓，各支路電流及元件兩端的電壓應能分別滿足基爾霍夫電流定律和電壓定律，即對電路中任一節(jié)點而言，應有；對任一閉合回路而言，應有。三、實驗原理在一個確定的閉合電路中，各點電位的高低視所選的電位參考點的不同而變，但任意兩點間的電位差（即電壓）則是絕對的，他不因參考點電位的

2、變動而改變。四、實驗步驟（1） 按圖1接好電路。圖1 電位測量電路（2）以點A作為電位參考點，分別測出點B、C、D、E、F的電位值及相鄰兩點之間的電壓值UAB、UBC、UCD、UDE、UEF及UFA，數(shù)據(jù)列于表1中。（3）以點D作為電位參考點，重復（2）的測量，數(shù)據(jù)列于表1中。表1電位參考點U/VUAUBUCUDUEUFUABUBCUCDUDEUEFUFAAD（4）任意選定三條支路和三個閉合回路的電路的電流參考方向，三個閉合回路的電流參考方向為ADEFA，BADCB和FBCEF。（5）把數(shù)字萬用表插入電路中。（6）用數(shù)字萬用表分別測量兩電源電壓值V1和V2、電路中的電流及電阻元件的電壓值，并填

3、入表2中。表2I1I2I3V1V2UFAUABUADUCDUDE實驗二、等效電源定理的應用一、實驗目的1） 通過實驗驗證戴維寧定理，加深對戴維寧定理的理解和認識。2） 通過用Multisim 2001對線性單口網(wǎng)絡參數(shù)的測試加深對戴維寧定理的認識。二、實驗要求實驗前復習戴維寧定理，預習好本次實驗內(nèi)容；實驗時記錄實驗結(jié)果；實驗結(jié)束后給出實驗總結(jié)與分析，并及時做好本次實驗報告。三、實驗電路實驗電路一為含直流獨立源的線性單口網(wǎng)絡，如圖1所示。 圖1 含直流獨立源的線性單口網(wǎng)絡二、 實驗內(nèi)容及步驟1、 含直流獨立源單口網(wǎng)絡參數(shù)的測量啟動Multisim,打開Multisim工作界面。1）建立實驗電路：

4、按照實驗電路，在基本器件庫中選取相應的電阻，設置好其參數(shù)后，將其放置到電路工作區(qū)中。在電源庫中取出直流電壓源V1。點擊儀器庫中的數(shù)字萬用表，將其放置到電路窗口中，連接電路如圖1所示。類似可以建立實驗電路圖2。注：此時可先不將負載電阻R6和數(shù)字萬用表XMM3接入電路。2）測量線性單口網(wǎng)絡參數(shù)；分別對于電路圖1和圖2，雙擊數(shù)字萬用表XMM1圖標，打開其控制面板。單擊仿真開關開始仿真，待數(shù)字萬用表上有顯示后，關閉仿真開關。將顯示的線性單口網(wǎng)絡的開路電壓值記入表1中。改變數(shù)字萬用表的測量對象為電流，重新仿真，將數(shù)字萬用表顯示的短路電流值也記入表1中。圖3 含交流獨立源的線性單口網(wǎng)絡表1 線性單口網(wǎng)絡的

5、參數(shù)測量測量電路開路電壓短路電流計算等效電阻含直流獨立源單口網(wǎng)絡含交流獨立源單口網(wǎng)絡3）測量線性單口網(wǎng)絡的外特性：將實驗電路圖1和圖2中的負載電阻接入電路，設置圖1中表XMM3的測試對象為直流電流，表XMM1測試對象為直流電壓，圖2中表XMM1的測試對象為直流電流，表XMM2測試對象為直流電壓，重新仿真。分別將測得的負載電壓和負載電流記入表2中。4）改變負載電阻的阻值，重新仿真并將測量值記入表2中。表2 線性單口網(wǎng)絡外特性的測量參數(shù)測量參數(shù)含直流獨立源單口網(wǎng)絡含交流獨立源單口網(wǎng)絡5）分別畫出電路圖1和電路圖2的戴維寧等效電路，單擊仿真開關開始仿真，將測得的負載電壓、電流值記入表3中。表3 戴維

6、寧等效電路測試參數(shù)測量參數(shù)含直流獨立源單口網(wǎng)絡含交流獨立源單口網(wǎng)絡實驗三、單管共射放大電路的研究一、實驗目的掌握放大電路靜態(tài)工作點的調(diào)試方法及其對放大電路性能的影響，學習測量放大電路的靜態(tài)工作點及的方法，了解共發(fā)射極電路的特性，學習放大電路的動態(tài)特性的測試方法。二、實驗要求實驗前做好充分準備，事先預習好本次實驗內(nèi)容；實驗時記錄實驗結(jié)果；實驗結(jié)束后給出實驗總結(jié)與分析，并及時做好本次實驗報告。三、實驗內(nèi)容仿真電路：分壓式工作點穩(wěn)定電路Multisim仿真。在Multisim中構(gòu)建分壓式工作點穩(wěn)定電路如圖1所示。圖1 單管分壓偏置放大電路（1） 可利用Multisim的虛擬儀表測量靜態(tài)工作點。在半導

7、體三極管放大器中，為了獲得最大不失真的輸出電壓，靜態(tài)工作點應選擇輸出特性曲線上交流負載線的中點。若工作點選得過高，易引起飽和失真，而選得過低，又易引起截止失真。本設計中調(diào)節(jié)R6使三極管工作在放大狀態(tài)，將虛擬儀表分別設置為直流電壓表或直流電流表，可測得，和，將結(jié)果記錄到表1中。表1 數(shù)據(jù)記錄表測量參數(shù)也可以利用軟件對電路進行直流工作點分析（包括三極管各電極電壓和電流）。如圖2所示。圖2 靜態(tài)工作點（2）在設定的工作點情況下，輸入（f=1000Hz，V=10 mV ）正弦波，虛擬數(shù)字萬用表設置為交流電壓表，測得和，電壓增益為，將數(shù)據(jù)、和記錄到表2中。示波器觀察圖3輸入和輸出信號的變化，畫出輸入和輸

8、出信號的波形。圖3 測量交流電壓（3） 利用Multisim 10 軟件把圖3 更改為輸入電阻測量電路，在放大器的輸入回路接虛擬電壓表和電流表，根據(jù)測量值可求出輸入電阻為。測量圖如圖4 所示。計算輸入電阻的結(jié)果記錄到表2中。圖4 測量輸入電阻（4） 輸出電阻的大小表征電路帶負載能力的大小。輸出電阻越小，帶負載能力越強。用傳統(tǒng)方法測量放大器的開路電壓和負載電阻上的電壓，再利用，測量圖如圖5和圖6 所示?？捎嬎爿敵鲭娮栌涗浀奖?中。 圖5 放大器的開路電壓 圖6 負載電阻上的電壓（5） 也可以采用外加激勵法測量輸出電阻仿真電路圖7 所示。由公式計算輸出電阻，看計算結(jié)果跟傳統(tǒng)測量方法是否一樣。圖5

9、測量輸出電阻電路表2 數(shù)據(jù)記錄表測量參數(shù)實驗四、負反饋放大器性能的測量一、實驗目的 研究負反饋對電路放大性能的影響，掌握反饋放大電路性能的測試方法，熟悉Multisim的直流工作點的分析和交流頻率分析。二、實驗要求實驗前做好充分準備，事先預習好本次實驗內(nèi)容；實驗時記錄實驗結(jié)果；實驗結(jié)束后給出實驗總結(jié)與分析，并及時做好本次實驗報告。三、實驗內(nèi)容在Multisim中構(gòu)建如下電路如圖1所示。圖1 電壓串聯(lián)負反饋電路1）將開關J斷開，電路中暫不引入級間反饋利用Multisim的直流工作點分析功能，測量無級間反饋時兩級放大電路的靜態(tài)工作點，分析結(jié)果填入表1中。表1 數(shù)據(jù)記錄表測量參數(shù)加入正弦輸入電壓，利

10、用虛擬示波器可觀察到第一級輸出電壓波形與輸入電壓反相，而第二級輸出電壓波形與輸入電壓同相。兩個放大級的輸出波形均無明顯的非線性失真。當Vi=4.999mv時，利用虛擬儀表可測得Vo。無級間反饋時，兩級放大電路總的電壓放大倍數(shù)為由虛擬儀表測得，當Vi=4.999mv時,測得。則無級間反饋時放大電路的輸入電阻為將負載電阻RL開路，測得，則放大電路無級間反饋時的輸出電阻為將、和數(shù)據(jù)記錄到表2中。表2 數(shù)據(jù)記錄表測量參數(shù)用示波器觀察圖輸入和輸出信號的變化，畫出輸入和輸出信號的波形。2）將圖中的開關J合上，引入電壓串聯(lián)負反饋加上正弦輸入電壓，由虛擬示波器看到，同樣的輸入電壓之下，輸出電壓的幅度明顯下降，

11、但波形更好。由虛擬儀表測得，當Vi=4.999mv時，測得，則引入電壓串聯(lián)負反饋后，電壓放大倍數(shù)為由虛擬儀表測得，當Vi=4.999mv時，則將負載電阻RL開路，測得，則將、和數(shù)據(jù)記錄到表3中。表3 數(shù)據(jù)記錄表測量參數(shù)用示波器觀察圖輸入和輸出信號的變化，畫出輸入和輸出信號的波形。實驗五：集成運放應用信號運算電路一、實驗目的1、 熟悉基本運算放大電路輸出電壓波形的觀察方法；2、 掌握運算放大電路輸出電壓的測量方法；3、 掌握用Multisim對含有運算放大器電路進行分析的方法。二、實驗要求1、分別設計比例、加減運算電路，掌握運算放大器的使用方法。2、將所有實驗數(shù)據(jù)均以表格形式記錄，注意表格設計的

12、合理性。三、實驗內(nèi)容1、反相比例運算電路1）按圖1接好電路。輸入5V的直流信號，測得相應的V0，將結(jié)果填入表1中。2）按圖2接好電路，輸入f100Hz，Uim0.7的正弦交流信號，由示波器觀察u0與ui的相位關系。圖1 直流反相比例運算圖2 交流反相比例運算2、同相比例運算電路1）按圖3接好電路。實驗步驟同上，將結(jié)果填入表1中，并畫出u0與ui的波形。2）電壓跟隨器如圖4所示，重復反相比例運算電路（1）和（2），將結(jié)果填入表1中，并畫出u0與ui的波形。圖3 同相比例運算電路圖4 電壓跟隨器表1 數(shù)據(jù)記錄與計算（Ui5V）項目Ui/VU0/VAV=U0/Ui反相比例同相比例電壓跟隨當f100Hz，Uim0.707V時，請畫出反相比例、同相比例、電壓跟隨器的輸入、輸出波形。