电子电工仿真训练报告

案例分析1工作任务二极管单向导电性性能测试及分析任务名称二极管单向导电性性能测试及分析测试方法仿真实现课时安排2原理电路二极管单向导电性的测试及分析说明：电路图中的V3电压参数设置为负值时，表示电压反向。建议二极管选用：1N4007，R2设置成1K欧姆。任务要求（1）掌握绘制电路图的方法，熟练使用虚拟仪器仪表。（2）验证二极管的单向导电性。（3）确定二极管的开启电压、绘制二极管伏安特性曲线。虚拟仪器双踪示波器、信号发生器、交流毫伏表、数字万用表等测试步骤1.打开Multisim或其它相关软件。2.点击Place/Componet，准备放置元件，如图。3.改变直流电源的电压值，测量二极管两极的电压值及相应通过的电流值，参考表1-1。表1-1仿真数据V3/V（电源）VD/mV（二极管两端电压）ID//mA（通过二极的电流）性能说明(工作状态)-0.2-0.3-0.4-0.5D2DIODE_VIRTUALV31VJ1Key=AR2500kΩKey=A50%R31kΩX14V_0.5WXMM456789102-0.7-0.9-1-2-5-100.5122.535104.根据表中数据绘制二极管的“伏安特性”曲线。伏安特性曲线：（u为横轴，i为纵轴）曲线图：分析思考(1)电阻R2、R3的作用是什么？(2)二极管开启电压为多少？根据实验数据分析二极管的单向导电性？(3)分析伏安特性曲线，是否可得出如下结论，并说明理由。结论：①二极管直流电流越大，其交流管压降越小，随着静态电流增大，二极管的动态电阻减小；②二极管导通后，虽然直流输入电压变化较大，但负载电阻的交流压降变化不大，均接近交流输入电压，即二极管的动态电阻很小。请说明理由？(4)拓展：请构建一个二极管半波整流电路，完成仿真电路，并使用双踪示波器观察输入、输出波形，画出示意图。总结与体会完成日期完成人案例分析2工作任务三极管性能测试及分析任务名称三极管性能测试及分析测试方法仿真实现课时安排2原理电路三极管性能测试及分析任务要求（1）掌握正确绘制电路图的方法，完成三极管静态工作电路。（2）正确使用万用表测试三极管b极、c极的电流值。（3）确定三极管b极、c极电流的放大关系。虚拟仪器双踪示波器、数字万用表等测试步骤1.打开Multisim或其它相关软件。2.根据图完成三极管静态工作电路。3.仿真运行，用万用表测试b、c极流过的电流，并在表1-2中进行记录。表1-2静态工作数据记录BI/mACI/mAEI/mA静态电流关系拓展思考请参考图构造三极管动态工作电路，测试、记录bI、cI的数值，并估算其动态电流关系。（1）画出仿真电路图：Q12N2221VCC12VR14kΩR2200kΩ10XMM1XMM2VCC324（2）仿真运行，用万用表测试b、c极流过的电流，并在表1-3中进行记录。表1-3动态工作数据记录bI/mAcI/mAeI/mA动态电流关系（3）结合静态工作电路测试结果，请列出三极管三个电极之间的电流关系：总结与体会完成日期完成人案例分析3工作任务基本放大电路性能测试及分析任务名称基本放大电路性能测试及分析测试方法仿真实现课时安排2原理电路图2-1三极管性能测试及分析任务要求（1）掌握基本放大器静态工作点的仿真方法及其对放大器性能的影响。（2）学习放大器静态工作点、电压放大倍数、输入电阻、输出电阻的仿真方法，了解基本共射极电路特性。虚拟仪器双踪示波器、信号发生器、交流毫伏表、数字万用表等测试步骤1.打开Multisim或其它相关软件。2.根据图2-1完成三极管基本放大电路。选择菜单栏options/sheetproperties，在弹出的对话框中选取showall，此时，电路中每条线路出上便出现编号，以便仿真分析。3.单击仪表工具栏中的第一个（即：万用表），放置在三极管的发射极与地电位之间，即万用表的位置与4R并联。4.打开仿真按钮，进行数据的仿真。双击万用表图标，就可以观察三极管e端对地的直流电压。单击滑动变阻器，按键盘上的“A”键，就可以增加滑动变阻器的阻值，“shift+A”便可以降低其阻值。5.静态数据仿真（1）、调节滑动变阻器的阻值，使万用表的数据为2.2V。（2）、执行菜单栏中simulate/analyses/DCOperatingPoint…（3）、如下所示操作V110mVpk1kHz0¡ãV212VR11kΩR25.1k¦¸R31.5k¦¸R41kΩR51.5k¦¸C110uFC210uFC347uFR6200k¦¸Key=A45%Q12N222112456730(4)、点击对话框上的Simulate，结果如图所示：（5）记录数据，填表2-1。表2-1仿真结果记录仿真数据（对地数据）单位：V计算数据单位：V基极集电极发射极beVceVpR★Rp的值，等于滑动变阻器的最大阻值乘上百分比。6.动态仿真一（1）、在电路中加入示波器Oscilloscope，连接电路。(注意：示波器分为2个通道，每个通道有+和—，连接时只需用+即可，示波器默认的地已经连接好的。观察波形图时会出现不知道那个波形是那个通道的，解决方法是更改连接通道的导线颜色，即：右键击导线，单击wirecolor，可以更改颜色，同时示波器中波形颜色也随之改变。）（2）、注意把Voltage的数据改为10mV，Freguency的数据改为1kHz。（3）、单击工具栏中运行按钮，便进行数据的仿真。（4）、双击示波器图标，画出所得波形：（5）、记录波形，并分析他们的相位有何不同？7.动态仿真二（1）、删除负载电阻R5，重新连接示波器，同时观察V1、C2端口波形。记录波形：（2）、记录数据如表2-2：表2-2动态仿真结果记录（注：此表LR为无穷）仿真数据（注意：填写单位）计算iV有效值oV有效值VA（3）、其他不变，将负载电路分别改为5.1k和330，分析输入、输出电压关系，填表2-3：仿真数据（注意：填写单位）计算LRiVoVVA5.1KΩ330Ω（5）、其他不变，增大和减小滑动变阻器的值，观察oV的变化，并在表2-4中记录波形：表2-4改变滑动变阻器时的数据及波形bVcVeV画出oV波形pR增大pR减小★如果效果不明显，可以适当增大输入信号8.动态仿真三（1）、测量输入电阻iR在输入端（V1与C1之间）串联一个5.1k的电阻，并且连接万用表测试分析V1、C2端的输出波形。启动仿真，记录数据，并填表2-5。☆万用表要打在交流档才能测试数据填表：表2-5测量输入电阻iR结果记录仿真数据（注意：填写单位）计算信号发生器有效电压值万用表的有效数据iR（2）、测量输出电阻0R☆万用表要打在交流档才能测试数据，其数据为LV☆万用表要打在交流档才能测试数据，其数据为0V完成表2-6：表2-6测量输出电阻0R仿真数据计算LV0V0R拓展思考1、Multisim中如何更改元件的参数？V110mVpk1kHz0¡ãV212VR15.1kΩR220kΩR35.1kΩR41.8kΩR55.1kΩC110uFC210uFC347uFR6200k¦¸Key=A45%Q12N222124563R71.5kΩ18XMM170V110mVpk1kHz0¡ãV212VR15.1kΩR220kΩR35.1kΩR41.8kΩC110uFC210uFC347uFR6200k¦¸Key=A45%Q12N222124563R71.5kΩ18XMM1072、元件库中有些元件带有VIRTUAL，它表示什么意思？3、如何改变元件的位置：垂直翻转、水平翻转1800？自己动手做一做。总结与体会完成日期完成人Q12N2221Q22N2221Q32N2221案例分析5工作任务集成运算放大器的基本运算功能测试及分析任务名称集成运算放大器的基本运算测试及分析测试方法仿真实现课时安排2基本原理集成运算放大器是一种具有高电压放大倍数的直接耦合多级放大电路。当外部接入不同的线性或非线性元器件组成输入和负反馈电路时，可以灵活地实现各种特定的函数关系。在线性应用方面，可组成比例、加法、减法、积分、微分、对数等模拟信号运算电路。在线性应用方面，可组成比例、加法、减法的模拟运算电路。任务要求（1）学习集成运算放大器的使用方法。（2）熟悉集成运算放大器组成的基本运算电路。（3）研究有集成运算放大器组成的比例、加法和减法等基本运算电路的功能。（4）了解运算放大器在实际应用时应考虑的一些问题。虚拟仪器双踪示波器、信号发生器、数字万用表等测试步骤1.反相比例运算电路构建电路如图2-2所示。对于理想运放，该电路的输出与输入电压之间的关系为：iFouRRu1。为减小输入级偏置电流引起的运算误差，在同相输入端应接入平衡电阻：FRRR//12。图2-2反相比例运算电路（1）按图2-2正确连接电路。（2）输入VuHzfi5.0100，（峰峰值）的正弦交流信号，打开直流开关，用毫伏表测量iu、ou值，并用示波器观察iu和ou的相位关系，记入下表2-7：表2-7反相比例运算电路仿真数据iu/Vou/Viu波形ou波形uA如图如图实测值计算值R110kΩR29.1kΩRf100kΩU1741324765110234uiuo画出iu波形：画出ou波形2.反相加法电路电路如图2-3，输出电压与输入电压之间的关系为：)(2211iFiFouRRuRRu，FRRRR////213图2-3反相加法运算电路(1)按图2-4连接电路。(2)输入信号采用直流信号源，图2-5所示电路为简易直流信号源1iu、2iu：图2-5简易可调直流信号源用万用表测量输入电压1iu、2iu（且要求均大于0小于0.5V）及输出R420kΩR56.2kΩRf100kΩU27413247651ui2uo87056R710kΩui1910Ui1Ui2电压ou，记入下表2-8：1iu（V）2iu（V）ou（V）3.同相比例运算电路图2-6（a）是同相比例运算电路。它的输出电压与输入电压之间关系为：iFouRRu)1(1，FRRR//12图2-6(a)同相比例运算电路按图2-6(a)构造电路。实验步骤同上，将结果记入下表2-9：VuHzfi5.0100，（峰峰值）表2-9同相比例运算电路iu/Vou/Viu波形ou波形uA如图如图实测值计算值画出iu波形：画出ou波形当1R时，iouu，即得到如图2-7(b)所示的电压跟随器。图中FRR2，用以减小漂移和起保护作用。一般FR取10KΩ，FR太小起R110kΩR29.1kΩRf100kΩU17413247651213ui04uo不到保护作用，太大则影响跟随性。图2-6(b)电压跟随器按图2-6(b)构造电路。实验步骤同上，将结果记入下表2-10：VuHzfi5.0100，（峰峰值）表2-10电压跟随器电路iu/Vou/Viu波形ou波形uA如图如图实测值计算值画出iu波形：画出ou波形4.差动放大电路（减法器）对于图2-7所示的减法运算电路，当FRRRR321，时，有如下关系式：)(122iiFouuRRu。图2-7减法器R510kΩRf10kΩU27413247651uiuo8756U17413247651R110kΩR210kΩR3100kΩRf100kΩ234015ui1ui2uo（1）按图2-7正确连接电路。（2）采用直流输入信号，实验步骤同内容3，记入下表2-11：1iu（V）2iu（V）ou（V）拓展思考1、请验证理想集成运算放大器的“虚短”、“虚断”特性。2、请自行设计分析下图运算电路，画出输出波形图。（1）写出输入ui1、ui2、ui3与uo之间的关系：（2）画出输出波形：总结与体会完成日期完成人U17413247651R110kΩR210kΩR310kΩRf50kΩui1ui2uo501R410kΩ423ui36案例分析7工作任务数字逻辑基本运算的测试及验证任务名称数字逻辑基本运算的测试及验证测试方法仿真实现课时安排2任务要求（1）测试基本逻辑运算的逻辑功能：与非、或非、异或逻辑。（2）并用Multisim或同类软件仿真