模电课程设计

主要内容跟本科实验关系很大，可以用来借鉴。

包含文件有：实验报告、Multisim仿真文件，资料很全，有问题可以私信

目录

1、模电课设：用Multisim简单了解二极管

2、模电课设：用Multisim简析三极管与场效应管放大电路

3、模电课设：用Multisim了解三极管特性及计算静态工作点

4、模电课设：用Multisim认识运算放大器及其简单应用电路

5、模电课设：用Multisim设计和分析差分放大电路

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1、模电课设：用Multisim简单了解二极管

1 课设内容

1）测试二极管伏安特性电路；

2）二极管的整流电路及负载对输出电压和纹波的影响；

2 模型搭建

电路一：测试二极管伏安特性的电路如下图所示，结构十分简单，直流电源串联上二极管组成一个回路即可，这里二极管选择1N3064型号的。

电路图搭建完成之后，采用Simulate的DC Sweep工具设置直流电压源扫描范围，即可得到二极管的伏安特性曲线。这里设置电压源的扫描范围为0—1.4V。

运行之后得到的伏安特性曲线如下图所示。

电路二：二极管的半波整流电路如下图所示。输入电源为幅值为5V，频率为50Hz的交流电压源，内阻为100欧姆，直接串联二极管然后接上负载电阻和电容。这里二极管的型号仍然是1N3064。

先看看负载电阻为10k欧姆，负载电容为0的波形。从波形中可以看出，输出电压只有正半周而没有负半周的波形，这样输出电压的平均值很小，不适合直接拿来当作直流电源应用。

再看看加上负载电容后的波形，以负载电容为10微法为例。从波形中可以看出，输出电压在一条水平线上振荡，该水平线可以近似其平均电压，上下振荡的幅值就是其纹波电压。加上负载电容后，正半周和负半周都能输出电压，平均电压立刻就提高了。

一般来说，二极管的半波整流电路的负载电阻越大，输出电压平均值越大，纹波电压越小；负载电容越大，输出电压平均值也越大，纹波电压也越小。可以通过改变上面电路的负载电阻和电容的参数去验证，这里不再列举。

2、模电课设：用Multisim简析三极管与场效应管放大电路

1 课设内容

1）利用Multisim搭建基于晶体三极管的放大电路；

2）利用Multisim搭建基于场效应管的放大电路；

2 模型搭建

       我们首先要认清放大电路的概念。它指的是把输入微弱的电信号的功率放大，因为在多数情况下，需要把小功率的微弱电信号放大到一定功率，具有一定的能量，才能被使用。电路中的放大，一般指的都是线性放大，也就是说放大电路输出信号中包含的信息与输入信号完全相同，只改变信号的幅度或功率。

       放大电路的本质就是能量的转换，把外供电源的能量转换为放大的信号。放大电路的必要条件是需要有源元件用小信号的输入控制大信号的输出，这个大信号的能量是由外加电源给的。比如晶体三极管中体现的是iB对iC的控制，在场效应管中体现的是uGS对iD的控制。放大的基本要求是不失真。

然后，我们开始搭建基于晶体三极管和场效应管的放大电路。

省略了很多公式和中间过程，因为word格式不好上传，需要资料私聊我，仿真的结果如下图所示。其中，输入电压峰峰值为99.08mV，输出电压峰峰值为9.73V，电压增益为98.2。

电路二：

基于场效应管的放大电路如下图所示。同样因为格式问题省略了公式和中间过程，需要资料私聊。

根据静态分析计算结果计算理论电压增益，静态分析如下图所示，计算所得的电压增益为9.45。

仿真的结果如下图所示。其中，输入电压峰峰值为9.84mV，输出电压峰峰值为300.62mV，电压增益为30.55。可以看出，仿真结果得出的电压增益和理论计算所得的电压增益差得还挺大的。

3、模电课设：用Multisim了解三极管特性及计算静态工作点

1 课设内容

1）绘制三极管输入特性曲线、输出特性曲线、放大倍数的幅频特性；

2）测试三极管放大倍数β与VBE的关系、放大倍数与温度的关系；

3）利用Multisim计算静态工作点。

2 模型搭建

电路一：绘制三极管输入、输出特性曲线的电路如下图所示，这里的三极管型号选择2N3094。

搭建电路完成后，采用Multisim的Analyses and Simulation中的Parameter Sweep功能，并设置输入电压V1扫描范围为0.4V到1V，输出电压V2分为0、0.3V和10V三种情况。具体配置信息如下图所示。

最终得到输入特性曲线如下图所示。

同理绘制出输出特性曲线。设置输出电压V2扫描范围为0V到4V，输入电压V1分为0、0.6667V、1.3333V和2V四种情况

至于三极管放大倍数β与VBE的曲线，也是在该电路的基础之上，采用DC Sweep工具，设置输入电压扫描范围在500mV—900mV之间，输出为ic/ib。

至于放大倍数的幅频特性，在该电路的基础上采用AC Sweep工具，设置频率范围为1Hz到60GHz。绘制出放大倍数的幅频特性曲线。

电路二：绘制放大倍数与温度的关系、放大倍数的幅频特性的电路如下图所示，这里的三极管型号仍选择2N3094。

采用Temperature Sweep工具，设置工作范围为-50°C --125°C。测试其放大倍数β与温度的关系曲线如下图所示。

电路三：搭建计算静态工作点的电路图，如下图所示。

采用Multisim中的DC Operating Point工具，选择需要计算的发射极电压、集电极电压、基极电流和集电极电流。计算结果如下图所示。

4、模电课设：用Multisim认识运算放大器及其简单应用电路

1 课设内容

1）简单介绍运算放大器；

2）基于运算放大器的电压转换电路和整流电路；

3）基于运算放大器的三角波发生器电路和方波发生器电路。

2 模型搭建

（1）运算放大器简介：运算放大器，由集成运算放大电路发展过来，它是把晶体管、场效应管、二极管、电阻和电容等元件及它们的连线所组成的完整电路制作在一起，使之具有特定的功能。集成运算放大电路最初多用于各种模拟信号的运算，故被称为集成运算放大电路，简称集成运放。

（2）基于运算放大器的电压转换电路和整流电路：

下图为基于运算放大器的电压转换电路，它由一个运放、一个三极管和R1和R2组成的反馈网络构成。三极管的作用是作为开关，控制输出快速开断。输出电压与输入电压的关系为：

下图为基于运算放大器的整流电路，它由两个运放，两个二极管和一些电阻构成。此为高输入阻抗(输入信号进入N1、N2的同相输入端，输入信号电流近于零)全波整流电路，输入正半波期间，D1通，D2断，N2(此时为电压跟随器)将输入正半波送至Vo端；输入负半波期间，D1断，D2通，N1此时变身为2倍压同相放大器，其输出信号电压向Vi信号同时送入N2(此时变身为减法器)，经相减后输出负向的全波整流电压。

（3）基于运算放大器的三角波发生器电路和方波发生器电路：

方波发生电路由一个RC充放电电路和一个比较器组成，这里两个二极管是为了区分充放电回路，从而可以调节占空比。不过刚开始的时候需要提供一个起始振荡电压，这里使用一个开关控制，按下开关后立马关断即可正常工作。

角波发生电路是在方波发生电路的基础上加一个积分电路即可：

5、模电课设：用Multisim设计和分析差分放大电路

1 课设内容

1）设计一个差分放大器电路；

2）用电流源替换发射极电阻，看看会发生什么？

3）差分放大器电路特性之差模传输特性。

2 模型搭建

1）设计一个差分放大器电路。

差分放大器电路是由对称的两个基本放大电路，通过射极公共电阻耦合构成，其典型构成如下图所示。构成两个基本放大电路的三极管特性、电路参数必须一致。差分放大电路可以有效稳定静态工作点，抑制零漂盒共模信号，放大差模信号，通常应用于电路输入端。

这里以一个已经设计好的差分放大器电路为例，通过其参数的计算过程来说明设计差分放大器电路的思路。该电路图如下图所示。晶体管的导通电压VBE(on)=0.55, β=500。

其计算过程如下。

首先以差分放大器电路一端来进行静态分析，如下图所示。得出静态工作点等参数。

计算过程比较多，由于格式问题懒得截图了，需要资料私聊我。

然后看看设计的差分放大器电路的波形。差分放大器电路的输入输出情况分为四种：单端输入单端输出、单端输入双端输出、双端输入单端输出、双端输入双端输出。

我们其实只需看单端输入和双端输入1、2两端的电压波形即可。这里输入电压为10mV，频率10kHz。

单端输入时1、2两端波形如下图所示。

从波形中可以清晰看出，1、2两端相位相差180度，峰峰值为2.34V和2.4V。

双端输入时1、2两端波形如下图所示。

从波形中可以清晰看出，1、2两端相位相差180度，峰峰值为4.61V和4.61V。

这里别的情况的波形就不多描述了，只要改变输入信号即可验证计算的结果。

2）用电流源替换发射极电阻，看看会发生什么。

用电流源替换发射极电阻，可以稳定电路直流工作点，同时理想电流源的等效内阻无穷大，这样也能提高电路共模抑制比。其电路如下图所示。

用电流源替换后的波形也以单端输入和双端输入的1、2端输出波形为例。

单端输入时1、2两端波形如下图所示。

双端输入时1、2两端波形如下图所示。

3）差分放大器电路特性之差模传输特性。

差模传输特性，按照一般定义，指的是差放电路输出的差模电压（或差模电流）随着差模输入电压的变化情况。了解差模传输特性，就能知道在输入信号变化时，输出受到的影响。差模传输特性是描述一个基本差分放大器电路最重要的方式，下面就以上面差分放大器电路的基本电路（如下图所示）来看看其差模传输特性。

这里不以标准的差模输出电压和差模输出电流来描述其差模传输特性，输出波形设置为R2和R3两端的电流以及4、5两脚的电压作为输出，输入用到Multisim的DC SWEEP扫描V2的电压，其范围为2.35V到2.75V，之所以这个范围是因为设置了V3为2.55V，让输出范围以2.55为中心两端对称。最后得出其差模传输特性如下图所示。

R2和R3两端的电流随输入的变化

4、5两脚的电压随输入的变化

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