实验一 单级放大电路
一、实验目的
1、 熟悉multisim软件的使用方法
2、 掌握放大器静态工作点的仿真方法及其对放大器性能的影响
3、 学习放大器静态工作点、放大电压倍数、输入电阻、输出电阻的仿真方法，了解共射极电路的特性
二、虚拟实验仪器及器材
双踪示波器、信号发生器、交流毫伏表、数字万用表 三、实验步骤
4、 静态数据仿真 电路图如下：
R51100kΩ10 %Key=A2R151kΩC110µF4V110mVrms 1000 Hz 0° R7100Ω80R320kΩC347µF32N2222A7XMM1R61.5kΩR25.1kΩ6Q1C210µF5V212 V R41.8kΩ当滑动变阻器阻值为最大值的10%时，万用表示数为。
1
仿真得到三处节点电压如下：
则记录数据，填入下表： 仿真数据（对地数据）单位：V 基极V（3）
5、 动态仿真一
(1)单击仪器表工具栏中的第四个（即示波器Oscilloscope），放置如图所示，并且连
R51100kΩ10 %Key=A2R151kΩC110µF32N2222A7R7100Ω8R61.5kΩAB_+_计算数据 单位：V Vbe Vce Rp 10KΩ 集电极V（6） 发射级V（7） R25.1kΩ6Q1C210µFExt Trig+_+V212 V XSC154V110mVrms 1000 Hz 0° R320kΩR41.8kΩC347µF02
接电路。
（注意：示波器分为两个通道，每个通道有+和-，连接时只需要连接+即可，示波器默认的地已经接好。观察波形图时会出现不知道哪个波形是哪个通道的，解决方法是更改连接的导线颜色，即：右键单击导线，弹出，单击wire color，可以更改颜色，同时示波器中波形颜色也随之改变）
(2)右键V1，出现properties，单击，出现
对话框，把voltage的数据改为10mV，
Frequency的数据改为1KHz，确定。
(3)单击工具栏中按钮，便可以进行数据仿真。 (4)双击
XSC1Ext Trig+_A+_+B_运行
图标，得到如下波形：
电路图如下：
示波器波形如下：
3
由图形可知：输入与输出相位相反。
6、 动态仿真二
(1)删除负载电阻R6，重新连接示波器如图所示
R51100kΩ10 %Key=A2R151kΩC110µF32N2222A7R7100Ω8AB_+_R25.1kΩ6Q1C210µFExt Trig+_+V212 V XSC154V110mVrms 1000 Hz 0° R320kΩR41.8kΩC347µF0(2)重新启动仿真，波形如下：
4
记录数据如下表：（注：此表RL为无穷） 仿真数据（注意 填写单位） Vi有效值 Vo有效值 计算 Av XSC1Ext Trig+_A+_+B_(3)加上RL，分别将RL换为千欧和300欧，记录数据填表： 4R6100kΩ10%Key=A3R251kΩQ1R15.1kΩ5C210uFXMM17V212 V 2V110mVrms 1kHz 0° C110uF12N2222A8R7100Ω6R55.1kΩ0R320kΩR41.8kΩC347uF 仿真数据（注意填写单位） RL Ω 330Ω (4)其他不变，增大和减小滑动变阻器的值，观察Vo的变化，并记录波形：
5
Vi Vo 计算 Av
综上可得到下列表格： Vb Rp增大 Rp减小
动态仿真三
1、 测输入电阻Ri，电路图如下 在输入端串联一个千欧的电阻，如图所示，并且连接一个万用表，如图连接。启动仿真，记录数据，并填表。
R51100kΩ25 %Key=A36R151kΩR85.1kΩ5V1XMM110mVrms 1kHz 0° R320kΩ10C14Q1C310µF9R25.1kΩV212 V Vc 增大 减小 Ve 减小 增大 波形变化 先向上平移再恢复原处（a1、b1图） 先向下平移再恢复原处（a2、b2图） 减小 增大 10µF2N2222A7R7100Ω8R65.1kΩR41.8kΩ0C247µF万用表的示数如下：则填表如下： 仿真数据（注意填写单位） 信号发生器有效电压值 10mV 2、 测量输出电阻Ro
如图所示：*万用表要打在交流档才能测试数据，其数据为VL。电路图及万用表示数如下：
万用表的有效数据 计算 Ri Ω 6
4R6100kΩ50%Key=A3R251kΩQ112N2222A8R7100Ω6R320kΩR41.8kΩC347uFR15.1kΩ5C210uF7XMM1V212 V R595.1kΩV12C110uF10mVrms 1kHz 0° R85.1kΩ0
如图所示：*万用表要打在交流档才能测试数据，其数据为V0 则可得下表：
仿真数据 VL 思考题：
1、 画出电路如下：
XSC10V215 V -Ext Trig+_A+_+B_计算 VO RO Ω 0.294+VU2DC 10MW4Q1XFG12N390402R175ΩQ2R2100Ω0+61U1DC 10MW0.403-V2N39063V115 V 0
2、 第
一
个
单
击
7
，
第二个单击
3、 双击该原件，进行参数修改。 4、 波形如下：
。
实验心得：通过本次实验学会了Multisim 基本操作，学到如何翻转元件、连线以及一
些测试工具如示波器、万用表等。借助于这个软件，以后很多现象可以不用通过实际实验进行验证，直接在计算机上就可以完成，较为方便。
8
实验二 射极跟随器
画出电路图如下：
3R182kΩV212 V Q1C110uF1V13000mVrms 1kHz 0° 22N2222A5C210uFR21.8kΩ6R31.8kΩ0
射极输出波形如下：
选取一个区域放大如下：
9
设备扫描参数如下：
10
则max y和min y差距最小时rr1=138667Ω，则将R1阻值更改为138KΩ。改后图如下：
3R1138kΩV212 V Q1C110uF1V13000mVrms 1kHz 0° 22N2222AC25R21.8kΩ10uF6R31.8kΩ0
直流仿真得如下图：
则可填写下表： Vb Vc Ve Ie=Ve/Re 接下来测量放大倍数，如下图:
11
万用表档位在交流档上，数据填入下表：
Vi 3V 下一步，测输入电阻，如下图：
Vo Av=Vo/Vi
根据分压公式可以计算输入电阻，得到下表：
Vs 3V 下一步，测输出电阻，如下图：
Vi Ri=Vi*Rs/（Vs-Vi） Ω
12
（开关断开时，测Vo）
（开关闭合时，测VL） 记录到下表： Vo 思考题：
1、
电路图如下：
XSC1Ext Trig+_A+_+B_VL Ro=(Vo-VL)*RL/VL Ω 032D115V11120 Vrms 60 Hz 0° 2T10TS_PQ4_104431B4B42C110uFR11kΩ0 输入与输出的波形如下：
13
2、 分析射极跟随器的性能和特点：
射极跟随器件可以将输入电压近似保留的输出，即电压增益Av为1，输出电阻很小大概几十欧，输入电阻很大大概几十千欧。
实验心得：本次实验模拟了射极跟随器，更好地理解了射极跟随器的性能和特点，了解了如何估算集电极静态工作点的电阻，并得到了电压增益，输入、输出电阻等值同时对Multisim软件的操作更加熟练了。
实验三 负反馈放大电路
画出电路图如下：
14
5R33kΩ4R151kΩR1015.1kΩV15mVrms 1kHz 0° R224kΩ2C110uFQ13J12N2222A6Key = A R5100Ω7R41.8kΩC210uF14R747kΩC310uFR93kΩ9Q282N2222A10R13100ΩR620kΩ11R81kΩC410uFR111.5kΩ13J215Key = A V212 V C510uF0C610uF12R123kΩ静态直流仿真结果如下图：
则记录到下表：
三极管Q1 Vb Vc Ve Vb 三极管Q2 Vc Ve 下一步进行交流测试： 开环RL=∞电路图和万用表示数如下：
15
开环RL=电路图和万用表示数如下：
闭环RL=无穷电路图和万用表示数如下：
16
闭环RL=电路图和万用表示数如下：
则记录下表：
开环 RL图中R11 RL=无穷（S2开） RL=（S2闭） 闭环 RL=无穷（S2开） RL=（S2闭）
17 Vi Vo Av 下一步检查负反馈对失真的改善，将记录到的波形填入下表： 在开环情况下适当加大Vi的大小，使其输出失真，记录波形 波形 闭合开关S1，并记录波形 可见负反馈使输出增益减小，但是可以提高不失真度。
下一步测试放大频率特性,得到输出端的幅频特性如下：
开环时：
闭环时：
18
则填入下表：
开环 图形 形 图闭环 fL
思考题：
分析如下的幅频特性和输出波形。
开关接电阻时，输出波形与幅频特性如下：
Rc110kΩ42Rb110kΩR151Ω0J1Key = SpaceR251Ω3Rb210kΩR710kΩ11132N2714R936kΩ1214Q3Q11R62N271410kΩ7Key=A1092N271450%8R1068kΩ+ fH fL fH Rc210kΩ6Q25V212 V 0XSC1Ext Trig+_A_+B_V112 Vrms 1kHz 0° 15R85.1kΩV3-12 V 0
19
开关接三极管时，波形和幅频特性如下：
V212 V 5Q2XSC1R62N271410kΩ7Key=A109J1Key = SpaceR251Ω3Rb210kΩR710kΩ11132N2714R936kΩ1214Q32N271450%8R1068kΩ+Ext Trig+_A_+B_Rc110kΩ42Rb110kΩR151Ω0Q11Rc210kΩ60V112 Vrms 1kHz 0° 15R85.1kΩV3-12 V 0
20
实验心得：学会了用Multisim进行幅频特性分析，并且更好地理解了负反馈的作用，即牺牲增益来换取更大的频带，使输出尽量不失真。
实验四 差动放大电路
调节放大器零点。
电路图以及万用表示数如下：
XMM1R110kΩ3R61J1Key = A 010kΩQ12R82N2222A100Ω7Key=A50%68J3Key = Space911Q315R910kΩ102N2222AR436kΩ1200V212 V R210kΩ5Q213R7R568kΩ04V112 V 10kΩJ2142N2222AKey = A R35.1kΩ
万用表示数较接近于0
21
当开关S3在左端时，静态电压仿真如下：
当开关S3在第二时，静态电压仿真如下：
将所测数据填入下表： 测量值 S3在左端 S3在第C B Q1 E 22
C Q2 B E R9 U 0 二 下一步，测量差模电压放大倍数。 更改后电路如下：
（1） 典型差动放大电路单端输入：
XMM1R110kΩ3R6110kΩV3100mVrms 1kHz 0° 0Q12R82N2222A100ΩKey=A50%768J3Key = Space911Q315R910kΩ102N2222AR436kΩ1200V212 V XMM2R210kΩ5Q213R7R568kΩ0400V112 V 10kΩJ2142N2222AKey = A R35.1kΩ
万用表示数如下：
（2）、恒流源差动放大电路单端输入：
23
XMM1R110kΩ3R6110kΩV3100mVrms 1kHz 0° 0Q12XMM2R210kΩ5Q2R82N2222A100ΩKey=A50%768J3Key = Space911Q315R910kΩ102N2222AR436kΩ12013R7R568kΩ400V112 V 010kΩJ2142N2222AKey = A 0V212 V R35.1kΩ
万用表示数如下：
（3）、典型差动放大电路共模输入：
XMM1R110kΩ3R610kΩV31 Vrms 1kHz 0° 0Q12R82N2222A100ΩKey=A50%768J3Key = Space911Q315R910kΩ102N2222AR436kΩ1200V212 V XMM2R210kΩ5Q213R7R568kΩ0400V112 V 10kΩJ2142N2222AKey = A R35.1kΩ24
万用表示数如下：
（4）、恒流源差动放大电路共模输入：
XMM1R110kΩ3R610kΩV31 Vrms 1kHz 0° 0Q12R82N2222A100ΩKey=A50%768J3Key = Space911Q315R910kΩ102N2222AR436kΩ1200V212 V XMM2R210kΩ5Q213R7R568kΩ0400V112 V 10kΩJ2142N2222AKey = A R35.1kΩ
万用表示数如下：
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综上，可得到以下表格：
Ui Uc1 Uc2 Ad1=Uc1/Ui Ad=Uo/Ui Ac1=Uc1/Ui Ac=Uo/Ui CMRR=|Ad1/Ac1| 思考题：
1、 由上表可知，当差动放大电路接入恒流源时，CMRR将有明显的提高。 2、 电路图及幅频特性如下：
4R110kΩ3Q1R210kΩ5Q292N2222AR42V1120 Vrms 60 Hz 0° 0R310kΩ72N2222A0V212 V 典型差动放大电路 单端输入 100mV 无 无 共模输入 1V 无 无 0 恒流源差动放大电路 单端输入 100mV 无 无 共模输入 1V 无 无 0 6100ΩJ1Key=A50%Key = A 010V312 V 8
26
如图可知，通频带约为。
实验心得：通过本次实验，了解了差分放大器的相关性能，并且了解到接入恒流源对差分放大器有提高CMRR的作用。进一步加深画图及频率分析的方法。
实验五 OTL功率放大器
首先调整静态工作点，电路图如下，调整R1和R2的值，使万用表的示数分别为5——10mV和，然后测试各级静态工作点，电路图和万用表示数如下：
5R5650ΩC1100uFQ1R132N39041kΩ60%Key=AR210kΩ40%Key=S24D11N30646R42.4kΩ1Q32N3906Q2XMM213R88ΩC2Ext Trig+R6510ΩXMM110V25 V 120XSC11mF+_A_+B_8V1C410uFXMM37R33.3kΩ0mVrms 1kHz 0°2N390411R7100ΩC3100uF0
可得Ic1=Ic3=，U4=
进行直流仿真，可得以下图表：
27
将数据填入下表： Ub Uc Ue Q1 Q2 Q3 测试负载实际功率：
最大不失真的理想输入电压约为20mV，此时测量负载两端交流电压约为
则Pom=Uo²/RL=²/8=（W）
测试效率η=Pom/PE*100％=Pom/（Ucc*Idc）*100％=（*5）*100％=%
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输入灵敏度为20mV左右；
频率响应测试： Ui=20mV；
F（Hz） Uo（V） Av fL fH 通频带 思考题
1、 根据本实验的结果，实际输出功率并不大，若要获得较大的实际功率，应该允许适当失真。
2、 特点：在波形振幅最大不失真的情况下，输出功率达到最大。
29
测量方法：详见上述测量过程，先将输入电源置零，调节静态工作点，之后再调节输入信号，使输出最大且波形不失真，再测负载两端的电压，得出实际功率。
实验心得：通过本次实验加深了对功率放大器的特点和测试方法的了解，并且对Multisim的使用方法更加熟练了。
实验六 基础运算放大器的测量
电路图如下：
V2414 V 7150XSC1Ext Trig+2V11mVrms 1kHz 0° 0Rp10kΩU16_A+_+B_1Rf110kΩ033245741V3014 V Rf2100kΩ6
静态工作点测试如下：
项目 同相输入端电压 反相输入端电压 输出端电压 正偏电源电压 反偏电源电压
30
值 下一步进行最大功率测试，在输出端接一8Ω的负载电阻，经调整，电压振幅最大且不失真时，输入电压Us约为12mV，
电路图如下：
V2414 V 7150XSC1Ext Trig+2V112mVrms 1kHz 0° 0Rp10kΩU161Rf110kΩ0336+_A_+B_245741V3014 V Rf2100kΩR18Ω0 用万用表交流当测得输出负载两端的交流电压如下：
则最大功率为Pom=²/8=（mV） 下一步进行频率响应测试：
交流仿真得到的输出端幅频特性如下：
31
可知fH=，通频带为
下一步，进行输出波形观察，输出端波形如下：
显然，输出端波形为最大不失真。
下一步，进行放大倍数测量，Vi与Vo的值如下图：
则Vi=，Vo=。
则放大倍数Av=Vo/Vi==
实验心得：本次实验在指导书无任何指导的情况下独立完成的，是对前面几个实验学到的测试方法的测试、巩固和总结。通过本次实验，对Multisim的操作更加熟悉了，并且对一般的集成放大电路有了更深的了解。
32
实验七 波形发生器应用的测量
实验1
电路图如下：
D141N4007GPD21N4007GPR42.2kΩV1312 V 42R515kΩR610kΩ50%Key=AXSC10Ext Trig+_B_+_R1010kΩU1+A12637157R26R310kΩ010kΩC210nF8741V205C112 V 10nF 未调电位器时，Rw=10k*50%=5k，波形失真，如下：
当电位器调节到40%时，即此时Rw=10k*40%=4K，波形刚好不失真，波形如下：
33
当电位器为29%时，即Rw=10k*29%=，输出端刚刚起振，波形如下：
分析：根据上述的波形和数据易知，负反馈越强，起振越难，波形失真越；负反馈越弱，起振越容易，波形失真越大。
在输出最大不失真的情况下，测得输出电压，反馈电压如下：
34
则可看到，振荡条件为Vo/Vf=略大于3。
断开D1、D2，重复以上实验，得到下列信息： 最大不失真Rw=10k*29%=，波形如下：
临界起振的Rw=10k*28%=，波形如下：
任意将Rw调到60%，波形失真失真时，波形如下：
35
Vf与Vo示数如下：
则Vo/Vf=略大于3。
分析：可见去掉整流装置后，临界振荡和起振的条件区分度变的不那么明显了。但是输出电压增益变大了，失真度也变大了。
实验2 方波发生器
36
电路图如下：
R520kΩ842637151XSC1V1U112 V +0A_+B_Ext Trig+_7R22Ω57410R110kΩ46C110nF0V212 V 2R610kΩ100%Key=A3R310kΩD11N57580示波器显示波形如下，输入为三角波，输出为方波，对应关系如下：
37
改变Rw的位置，测试波形的频率范围，为精确测量，引入频率计数器，分别测量电位计为0%、50%、100%时的波形频率，测试结果如下：
Rw为0%时：
9XFC2123R520kΩ84263715XSC1V1U112 V +0A_+B_Ext Trig+_7R22Ω10XFC11237410R110kΩ4R66C110nF0V212 V 210kΩ0%Key=A3R310kΩD11N57580
Rw为50%时：
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9XFC2123R520kΩ84263715XSC1V1U112 V +0A_+B_Ext Trig+_7R22Ω10XFC11237410R110kΩ4R66C110nF0V212 V 210kΩ50%Key=A3R310kΩD11N57580
Rw为100%时：
39
9XFC2123R520kΩ84263715XSC1V1U112 V +0A_+B_Ext Trig+_7R22Ω10XFC11237410R110kΩ4R66C110nF0V212 V 210kΩ100%Key=A3R310kΩD11N57580
则由上图易知，波形的频率范围为：~
将D1改为单向稳压管，电路和输出波形以及频率如下：
40
9XFC2123R520kΩ84263715XSC1V1U112 V +0A_+B_Ext Trig+_7R22ΩXFC11237410R110kΩ4R6106C110nF0V212 V 210kΩ100%Key=A3R310kΩD11N4007GP0
41
分析：由以上数据和图像可以看出，双向稳压管可以使振幅上下两部分完整输出，而单向稳压管会滤掉某一部分的波形；此外双向稳压器的波形频率范围明显要高于单向稳压管。
实验3 三角波和方波发生器 电路图如下：
XSC1Ext Trig+_A+_+B_C1V1212 V 411V30U11R22kΩ622nF10400R110kΩ32637157R550kΩ50%Key=AR427kΩ12 V U29267410037154V212 V R320kΩ74108V412 V D11N575805
图中Rw在50%的位置时，示波器波形如下：
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则从示波器的波形可知
方波的幅值约为2=，频率约为1/（**2）=
三角波幅值约为2=，频率均约为1/（**2）=。
接下来，分别将Rw调至0%和100%位置，其电路图和波形示波器波形如下： Rw在0%处：
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XSC1Ext Trig+_A+_+B_C1V1212 V 40U11R22kΩ622nF104V3050R110kΩ32637157R550kΩ0%Key=AR427kΩ12 V U29267410037154V212 V R320kΩ74108V412 V D11N57580
可见，Rw在0%处时，幅值几乎保持不变，但是周期增大，频率减小。
Rw在100%时：
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XSC1Ext Trig+_A+_+B_C1V1212 V 40U11R22kΩ622nF104V3050R110kΩ32637157R550kΩ100%Key=AR427kΩ12 V U29267410037154V212 V R320kΩ74108V412 V D11N57580
可见，Rw在100%处时，幅值几乎保持不变，但是周期减小，频率增大。
实验心得：本次实验设计了三种不同类型的信号发生器，对如何产生不同类型的波形的有了更深入的了解。此外，掌握了一种新的工具——频率计数器，对Multisim这个软件的使用也有了更深的了解。
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本次所有实验结束的心得体会：
本次使用的Multisim软件相对于前面使用的Pspice和Matlab软件来看，操作
更加简单易懂，软件提供的仿真仪器也有很多，这次7个实验下来，已经学会使用的仪器有：万用表、双踪示波器、频率计数器以及探测针。个人认为，这款软件可以帮助我们对电路的学习有更多感性的了解。唯一不方便的地方就是每次要进行更改都必须停止仿真，较为麻烦，但是这在现实生活中却很有帮助，可以让我们养成不带电操作的习惯，每次对电路进行改造时，必须切断电源，停止工作，以防触电或电路短路。电路课本上一些平时了解不太深的定理和公式也可以通过Mulitisim软件帮助加深理解。总之，本次实验下来，在电路和模电知识上收获甚多，唯一不足之处就是指导书有些许错误以及含义不清之处，有时更正这些错误很占用时间。
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