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实验一CMOS共源级放大电路验证一、实验目的1、掌握mutisim11.0软件的使用，主要包括器件调用、直流工作点分析、交流分析和瞬态分析的设置；2、学习共源极放大电路调试和一般测量方法；二、实验任务1、记录直流工作点分析得到的电压及电流；2、记录瞬态分析Vout节点的时域输出响应；3、记录交流分析Vout节点的幅频特性曲线；三、电路的基本原理1、电路图2、直流工作点的计算𝑉𝐺𝑄=𝑅1𝑅1+𝑅4𝑉𝑑𝑐𝑉𝑆𝑄=𝐼𝐷𝑄𝑅𝑆𝑉𝐺𝑆𝑄=𝑉𝐺𝑄−𝑉𝑆𝑄𝐼𝐷𝑄=𝐾𝑛（𝑉𝐺𝑆𝑄−𝑉𝑇𝑁）2𝑉𝐷𝑄=𝑉𝑑𝑐−𝐼𝐷𝑄𝑅𝑑3、N沟道增强型MOS管输出特性曲线I：可变电阻区（非饱和区），𝑣𝐺𝑆𝑉𝑇𝑁，但𝑣𝐷𝑆(𝑣𝐺𝑆−𝑉𝑇𝑁)II：饱和区（恒流区、放大区），𝑣𝐺𝑆𝑉𝑇𝑁，且𝑣𝐷𝑆(𝑣𝐺𝑆−𝑉𝑇𝑁)III：截至区，𝑣𝐺𝑆𝑉𝑇𝑁四、实验步骤1、原理图的编辑：在Sources库中的POWER_SOURCES中调用直流电压源Vdc（15V）、SIGNAL_VOLTAGE_SOURCES中调用交流小信号源Vin（峰峰值1mv、1kHz直流偏置为0、AC=1mv）和接地符；在Basic库中的RESISTOR和CAPACITOR中分别调用电阻和电容；在Transistor库的MOS_ENH_N中调用BS170；将所调用的器件按照图1中的结构进行连线，并且设置相关值；2、分析设置：a)直流工作点分析（DCoperatingPoint）：要求观察MOS管各个引脚的电压和电流，VG,VD,VS,ID并判断该电路工作于饱和区、还是非饱和区（计算时取参数Vth=1.824V）；b)瞬态分析（TransientAnalysis）：要求观察5个周期的节点Vout的瞬态响应曲线，并记录波形数据（峰峰值）；c)频率分析（ACAnalysis）：要求观察1hz到100MegHz的节点Vout幅频响应曲线，Sweeptype为Decade，NumberofPointsperdecade为10，Veritalscale为Linear；分别保存幅度相位特性曲线，并求得上下限截止频率。五、实验结果分析1、过直流工作点分析得：直流工作点物理量𝑉𝐺𝑉𝐷𝑉𝑆𝐼𝐷数值7.5V9.44797V5.55203V0.0925mA𝑉𝐺𝑆=𝑉𝐺−𝑉𝑆=1.948V𝑉𝐷𝑆=𝑉𝐷−𝑉𝑆=3.896V𝑉𝐺𝑆𝑉𝑇𝑁=1.824𝑉且𝑉𝐷𝑆(𝑉𝐺𝑆−𝑉𝑇𝑁)=0.124V，所以该电路工作在饱和区。2、该电路瞬态分析得：输出电压𝑉𝑜𝑢𝑡:𝑉𝑜𝑝𝑝=17.2965mV周期T=1ms。3、该电路频率分析（交流分析）得：由图像得：𝑓𝐿=2.3741KHz𝑓𝐻=6.7059MHz。实验二BJT共发射极放大电路验证一、实验目的1、掌握mutisim11.0软件的使用，主要包括器件调用、直流工作点分析、交流分析和瞬态分析的设置；2、学习共发射级放大电路调试和测量方法；二、实验任务1、记录三极管直流工作点的电压及电流；2、记录瞬态分析Vout节点的时域输出响应；3、记录交流分析的幅频特性曲线；4、记录输入、输出电阻阻值。三、电路的基本原理1、电路图2、直流工作点的理论计算：𝑉𝐵=𝑅𝑏2𝑅𝑏1+𝑅𝑏2𝑉2𝑉𝐸=𝑉𝐵−𝑉𝐵𝐸𝐼𝐶≈𝐼𝐸=𝑉𝐸𝑅𝑒3、NPN型BJT输出特性曲线I：饱和区，当加在三极管发射结的电压大于PN结的导通电压，并当基极电流增大到一定程度时，集电极电流不再随着基极电流的增大而增大，而是处于某一定值附近不怎么变化，这时三极管失去电流放大作用，集电极与发射极之间的电压很小，集电极和发射极之间相当于开关的导通状态。三极管的这种状态我们称之为饱和导通状态。II：放大区，饱和导通状态：当加在三极管发射结的电压大于PN结的导通电压，并当基极电流增大到一定程度时，集电极电流不再随着基极电流的增大而增大，而是处于某一定值附近不怎么变化，这时三极管失去电流放大作用，集电极与发射极之间的电压很小，集电极和发射极之间相当于开关的导通状态。三极管的这种状态我们称之为饱和导通状态。III：截至区，当加在三极管发射结的电压小于PN结的导通电压，基极电流为零，集电极电流和发射极电流都为零，三极管这时失去了电流放大作用，集电极和发射极之间相当于开关的断开状态，我们称三极管处于截止状态。四、实验步骤1、原理图的编辑：在Sources库中的POWER_SOURCES中调用直流电压源Vdc（9V）、SIGNAL_VOLTAGE_SOURCES中调用交流小信号源Vin（峰峰值1mv、1kHz直流偏置为0）和接地符；在Basic库中的RESISTOR和CAPACITOR中分别调用电阻和电容；在Transistor库的BJT_NPN中调用2N2222；将所调用的器件按照图1中的结构进行连线；2、分析设置：直流工作点分析（DCoperatingPoint）：Simulate-analyses-DCoperatingPontAnalysis要求观察三极管各个管脚的电压和电流，（IE,IC,VE,VC,VB）并判断三极管的工作状态；瞬态分析（TransientAnalysis）：要求观察5个周期的节点Vi和Vout的瞬态响应曲线，并通过计算得到增益Av=UOutUin；频率分析（ACAnalysis）：要求观察1hz到100MegHz的节点Vout幅频响应曲线，Sweeptype为Decade，NumberofPointsperdecade为10，Veritalscale为Linear；分别保存幅度相位特性曲线，并求得上下限截止频率。3、电阻测量对电路原理图做适当的修改，添加AC电压表、AC电流表以及虚拟开关。步骤：a、在Indicators库调用VOLTMETER（电压表）和AMMETER（电流表），选中所调用仪器，单击鼠标右键选择properties,在弹出对话框中的Mode中选择AC；b、在Basic库中选择SWITCH中的DIPSW1，将其并入负载直路中，在运行期间通过控制键A，控制开关的断开和闭合分别测出UO1（电阻RL接入时的输出电压）和UO2(电阻RL开路时的输出电压)。c、计算方法：在输入、输出端分别接入交流模式电流表和电压表测量Ii、Ui、UO1（电阻RL接入时的输出电压）和UO2(电阻RL开路时的输出电压)。输入电阻：𝑅𝑖=𝑈𝑖𝐼𝑖输出电阻：𝑅𝑜=(𝑈𝑜2𝑈𝑜1−1)∗𝑅𝐿五、实验结果分析1、直流工作分析得：直流工作点物理量𝑉𝐵𝑉𝐸𝑉𝐶𝐼𝐶𝐼𝐸V29VV11mVpk1kHz0°Ri10kΩRb127kΩRb215kΩRc2.2kΩRe1.2kΩRL2.2kΩC11µFC31µFC2100µFQ12N2222ce7bU2AC10MOhm0V+-U3AC10MOhm0V+-U1AC1e-009Ohm0A+-voutJ1键=A0数值3.04674V2.39884V4.64035V1.982mA1.999mA𝐼𝐵=𝐼𝐸−𝐼𝐶=0.017mA0𝑉𝐶𝐸=𝑉𝐶−𝑉𝐸=2.241V𝑉𝐵𝐸=𝑉𝐵−𝑉𝐸=0.648V𝑉𝐶𝐸𝑉𝐵𝐸，所以三极管工作在放大区。2、瞬态分析：Vout：Vopp=15.8541mVVin：Vipp=227.7966uV|Au|=𝑈𝑜𝑝𝑝𝑈𝑖𝑝𝑝=69.5983、频率分析（交流分析）由图像得：𝑓𝐿=62.3757Hz𝑓𝐻=260.6374KHz4、电阻的测量Ui=0.707mVIi=0.063uV闭合开关：Uo1=5.672mV断开开关：Uo2=9.394mV输入电阻：𝑅𝑖=𝑈𝑖𝐼𝑖=11.22KΩ输出电阻：𝑅𝑜=(𝑈𝑜2𝑈𝑜1−1)∗𝑅𝐿=1.44KΩ实验三二阶巴特沃兹低通有源滤波器设计一、实验目的1、熟悉mutisim11.0软件的使用，主要包括器件调用、瞬态分析、频域分析的设置；2、掌握基于巴特沃兹低通滤波器设计的原理；二、实验任务1、记录波形（直接选中结果使用Ctrl+C，在word文档中使用Ctrl+V）；2、使用光标（Cursor）分析波形并记录数据；3、转折频率点设置为10KHz，该电路参数应该如何设置，并通过AC分析说明结果；三、电路的原理1、电路图2、二阶巴特沃兹低通滤波器的传递函数电阻R1=R2,可得到A(s)=𝑉𝑜𝑉𝑖=11+𝑠𝑅𝐶1(2+𝑠𝑅𝐶2)当C2=2C1时，取s=jω传递函数的幅值为：|A|=1√1+4(ω𝑅𝐶1)4因此，转折频率点为（3dB频率）：ω3𝑑𝐵=1√2𝑅𝐶1四、实验步骤1、原理图的编辑：在Sources族中的SIGNAL_VOLTAGE_SOURCES库中调用AC_VOLTAGE信号源；在Basic族中的RESISTOR库和CAPACITOR库中分别调用电阻和电容；在Analog族中的ANALOG_VIRTUAL库中调用OPAMP_3T_VIRTUAL；将所调用的器件按照图1中的结构进行连线；2、参数设置：分别双击电阻、电容器件设置参数如图1所示。需要特别注意：信号源V1需要设置AC电压（见图）。3、分析设置：瞬态分析（TransientAnalysis）：信号源V1的频率分别为1KHz、10KHz、20KHz、30KHz时，记录输出信号的峰峰值。幅频特性分析（ACAnalysis）：横坐标起始频率设置为1Hz，截止频率设置为100Khz，扫描模式设置为10倍频程扫描，每十倍扫描点数为10，纵坐标模式选为线性，记录转折频谱点（3dB衰减横坐标值）。V1频率1kHZ10kHZ20kHZ30kHZ40kHZ50kHZ峰峰值五、实验结果分析1、瞬态分析a、信号源频率为1KHz时b、信号源频率为10KHz时c、信号源频率为20KHz时d、信号源频率为30KHz时e、信号源频率为40KHz时f、信号源频率为50KHz时V1频率1kHZ10kHZ20kHZ30kHZ40kHZ50kHZ峰峰值1.9849V1.8969V1.4231V798.2032mV472.2222mV307.3656mV2、频率分析（交流分析）由公式ω3𝑑𝐵=1√2𝑅𝐶1得，𝑓3𝑑𝐵=12√2𝜋𝑅𝐶1a、当𝑓3𝑑𝐵=20KHz时，C1=56.2pF，C2=2C1=113pF电路图如下𝑓3𝑑𝐵=20.0469KHz≈20KHz，则该电路满足设计要求。b、当𝑓3𝑑𝐵=10KHz时，C1=113pFC2=226pF电路图如下𝑓3𝑑𝐵=9.9703KHz≈10KHz，则该电路满足设计要求。实验四基于RC型正弦波信号发生器的设计一、实验目的1、熟悉mutisim11.0软件的使用，主要包括器件调用、器件初始状态值的设定、瞬态分析的设置；2、掌握基于RC型正弦波信号发生器的原理；二、实验任务1、记录Vout波形（直接选中结果使用Ctrl+C，在word文档中使用Ctrl+V）2、使用光标（Cursor）分析波形周期；3、更改选频网络，用于产生2kHz的正弦波信号；4、更改放大电路中R4的值，观察输出信号的变化；三、电路的原理1、电路图2、选频电路原理分析𝐵̇=𝑈𝑓̇𝑈̇𝑂=𝑅//1𝑗ωC(𝑅+1𝑗ωC)+𝑅//1𝑗ωC=13+𝑗(ωCR−1ωCR)取ω0=1𝑅𝐶，可以得到幅频特性B=1√32+(ωω0−ω0ω)选频网络幅频特性选频网络相频特性四、实验步骤1、原理图的编辑：在Sources族中的POWER_SOURCES库中调用接地符；在Basic族中的RESISTOR库和CAPACITOR库中分别调用电阻和电容；在Analog族中的ANALOG_VIRT