实验十三基于Multisim的场效应管放大器电路设计
基于Multisim的三极管放大电路仿真分析
基于Multisim的三极管放大电路仿真分析来源:大比特半导体器件网引言放大电路是构成各种功能模拟电路的基本电路，能实现对模拟信号最基本的处理--放大，因此掌握基本的放大电路的分析对电子电路的学习起着至关重要的作用。
三极管放大电路是含有半导体器件三极管的放大电路，是构成各种实用放大电路的基础电路，是《模拟电子技术》课程中的重点内容。
在课程学习中，一再向学生强调，放大电路放大的对象是动态信号，但放大电路能进行放大的前提是必须设置合适的静态工作点，如果静态工作点不合适，输出的波形将会出现失真，这样的“放大”就毫无意义。
什么样的静态工作点是合适的静态工作点;电路中的参数对静态工作点及动态输出会产生怎样的影响;正常放大的输出波形与失真的输出波形有什么区别;这些问题单靠课堂上的推理及语言描述往往很难让学生有一个直观的认识。
在课堂教学中引入Multisim仿真技术，即时地以图形、数字或曲线的形式来显示那些难以通过语言、文字表达令人理解的现象及复杂的变化过程，有助于学生对电子电路中的各种现象形成直观的认识，加深学生对于电子电路本质的理解，提高课堂教学的效果。
实现在有限的课堂教学中，化简单抽象为具体形象，化枯燥乏味为生动有趣，充分调动学生的学习兴趣和自主性。
1 Multisim 10 简介Multisim 10 是美国国家仪器公司(NI公司)推出的功能强大的电子电路仿真设计软件，其集电路设计和功能测试于一体，为设计者提供了一个功能强大、仪器齐全的虚拟电子工作平台，设计者可以利用大量的虚拟电子元器件和仪器仪表，进行模拟电路、数字电路、单片机和射频电子线路的仿真和调试。
Multisim 10 的主窗口如同一个实际的电子实验台。
屏幕中央区域最大的窗口就是电路工作区，电路工作窗口两边是设计工具栏和仪器仪表栏。
设计工具栏存放着各种电子元器件，仪器仪表栏存放着各种测试仪器仪表，可从中方便地选择所需的各种电子元器件和测试仪器仪表在电路工作区连接成实验电路，并通过“仿真”菜单选择相应的仿真项目得到需要的仿真数据。
低频电子线路实验报告
实验十、基于Multisim 数字电路仿真实验一、实验目的：1、掌握虚拟仪器库中关于测试数字电路仪器的使用方法，如数字信号发生器和逻辑分析仪的使用。
2、进一步了解Multisim 仿真软件基本操作和分析方法。
二、实验内容：用数字信号发生器和逻辑分析仪测试74LS138译码器逻辑功能。
三、实验步骤:1、将数字信号发生器接138译码器地址端，逻辑分析仪接138译码器输出端，连接电路如下图：2、设置字信号发生器，改变其输入138译码器的值，观察逻辑分析仪的结果，可验证译码器的逻辑功能。
四、实验结果：1、设置字信号发生器输入138译码器的值为000，如下图所示从逻辑分析仪上得到的结果为即当输入000时，00=Y ，17654321=======Y Y Y Y Y Y Y查138译码器的真值表可知，结果是正确的。
2、设置字信号发生器输入138译码器的值为011，如下图所示从逻辑分析仪上得到的结果为即当输入011时，03=Y ，17654210=======Y Y Y Y Y Y Y查138译码器的真值表可知，结果是正确的。
3、设置字信号发生器输入138译码器的值为111，如下图所示从逻辑分析仪上得到的结果为即当输入111时，07=Y ，16543210=======Y Y Y Y Y Y Y查138译码器的真值表可知，结果是正确的。
由上述结果，即验证了138译码器的逻辑功能。
实验十一、基于Multisim 的仪器放大器设计一、实验目的：1、掌握仪器放大器的设计方法；2、理解仪器放大器对共模信号的抑制能力；3、熟悉仪器放大器的调试方法；4、掌握虚拟仪器库中关于测试模拟电路仪器的使用方法，如示波器、毫伏表、函数信号发生器等虚拟仪器的使用。
二、实验基本原理：仪器放大器是用来放大差值信号的高精度放大器，它具有很大的共模抑制比，极高的输入电阻，且其增益能在大范围内可调。
下图是由三个集成运放构成的仪器放大器电路。
其中，集成运放U3组成减法电路，即差值放大器，集成运放U1和U2各对其相应的信号源组成对称的同相放大器，且21R R =，63R R =，74R R = 令R R R ==21时，))(21(2121V V R R U U Go o -+=- 集成运放U3的输入信号是1o U 和2o U ，由于63R R =，74R R = 所以))(21()(21342134V V R R R R U U R R U Go o o -+-=--= 仪器放大器的差值电压增益因此改变电阻的值可以改变仪器放大器的差值电压增益，此仪器放大器的增益是负的，要使增益为正的，则可在输出时加一个反相器，即可得到增益为正的仪器放大器。
场效应管放大器电路设计
场效应管放大器电路设计一、实验设计滑动变阻器R4取30%时波形学生姓名：杨宝宝学号：6100209170 专业班级：卓越（通信）091班实验类型：□验证□综合□设计□创新实验日期：实验成绩：如上图，对于耗尽型场效应管，通过仿真可以看到通过调节漏极电压，输出电压也会变化，也即是增益会变化，波形会出现失真。
调节R4使波不失真。
滑动变阻器R4取20%时波形在波形不失真的情况下调节负载电阻R5，观察输出波形。
1.当滑动变阻器调到60%时用直流电压表测输入和输出电压，用直流电流表测输入和输出电流。
当其当其输入有交流信号时，根据电压表和电流表所示数据可算出：学生姓名：杨宝宝学号：6100209170 专业班级：卓越（通信）091班实验类型：□验证□综合□设计□创新实验日期：实验成绩：输入电阻Ri= 0.035V/0.992uA=35.282kῼ输出电阻Ro= 0.733V/3.096uA=236.76kῼ电压增益Av=0.733V/0.035V=20.94输出波形如下图所，红色线条为输入波形，绿色线条为输出波形：学生姓名：杨宝宝学号：6100209170 专业班级：卓越（通信）091班实验类型：□验证□综合□设计□创新实验日期：实验成绩：2、当滑动变阻器R5调到30%时。
学生姓名：杨宝宝学号：6100209170 专业班级：卓越（通信）091班实验类型：□验证□综合□设计□创新实验日期：实验成绩：用用直流电压表测输入和输出电压，用直流电流表测输入和输出电流。
当其当其输入有交流信号时，根据电压表和电流表所示数据可算出：输入电阻Ri=0.035V/0.992uA=35.28kῼ输出电阻Ro= 0.721V/6.177uA=116.7kῼ电压增益Av=0.721V/0.035V=20.6输出波形如下图所，红色线条为输入波形，绿色线条为输出波形：此外还可利用波特图示仪观察场效应管的幅频特性和想频特性，如下图；学生姓名：杨宝宝学号：6100209170 专业班级：卓越（通信）091班实验类型：□验证□综合□设计□创新实验日期：实验成绩：二、实验总结本实验对场效应管在共源模式下的放大性能作了简单的测试。
放大电路multisim实验报告
放大电路multisim实验报告1. 实验目的通过实验，熟悉和掌握放大电路的基本原理和放大倍数的计算方法。
2. 实验原理放大电路是指用于增大输入信号的电压、电流或功率的电路。
常用的放大电路有共射放大电路、共集放大电路和共基放大电路等。
本实验以共射放大电路为例进行研究。
共射放大电路是一种常见的放大电路，其特点是输入信号加在基极上，输出信号从集电极取出。
放大电路的放大倍数可通过直流负载线和交流负载线的交点来确定。
3. 实验器材和仪器- Multisim电路仿真软件- 电脑4. 实验步骤4.1 搭建电路在Multisim电路仿真软件中，选择适当的元件并搭建共射放大电路。
4.2 设置输入信号为电路添加一个函数信号发生器，设置输入信号的振幅和频率。
4.3 测量输出信号连接示波器，测量输出信号的波形。
4.4 计算放大倍数根据示波器上的波形，测量输入信号和输出信号的幅值，然后计算放大倍数。
5. 实验结果将示波器上测得的信号波形截图作为实验结果。
6. 实验讨论分析实验结果，讨论放大倍数是否符合预期，有无改进的空间。
7. 实验结论通过实验，我们成功搭建了共射放大电路，并计算出放大倍数。
实验结果和预期的结果相符。
通过这次实验，我们对放大电路的原理和计算方法有了更深入的了解。
8. 实验总结本次实验通过Multisim电路仿真软件，从搭建电路到测量输出信号，并计算出放大倍数。
实验过程中我们掌握了放大电路的基本原理和计算方法。
通过实验，我们发现实际电路中可能存在误差，因此在实际应用中应对放大电路进行优化和调整，以获得理想的放大效果。
基于Multisim的场效应管放大器电路设计
基于Multisim的场效应管放大器电路设计场效应管放大器是一种基于场效应管的电路，可以将输入信号的幅度放大到更大的值。
在此处，我们将通过Multisim软件进行场效应管放大器电路的设计。
首先，我们需要选择电路的目标放大倍数。
在这个例子中，我们希望达到一个放大倍数为20的目标。
接着，我们需要选择场效应管的型号。
我们选择了2N7000型的场效应管，但实际上有许多不同的型号可以选择。
接下来，我们需要画出电路图。
我们使用Multisim软件进行画图，选择添加器件，包括两个2N7000型的场效应管，电阻器和DC电源。
我们选择将一个场效应管放置在放大器的输入端，将另一个场效应管放置在输出端。
接着，我们需要设置电路的参数值。
我们需要设定DC电源的电压，电阻器的阻值和场效应管的偏置电压。
在这个例子中，我们设置DC电源的电压为10V，电阻器的阻值为1kΩ，场效应管的偏置电压为5V。
接下来，我们需要运行电路模拟来检查电路的性能。
我们通过Multisim中的模拟器来模拟电路，使用示波器来观察电路的输入信号和输出信号。
如果模拟的结果符合我们的预期，我们可以继续优化电路。
我们可以尝试改变场效应管的型号或者改变偏置电压来进一步优化电路的性能。
最后，我们需要绘制电路的PCB布局图。
我们需要将电路图转换成布局图，使用Multisim软件进行布局。
在布局中，我们需要安排器件的位置，并连接各个器件。
总的来说，基于Multisim的场效应管放大器电路设计非常简单。
通过选择合适的器件并对电路进行设置，我们可以准确地设计出符合要求的电路，并且能够通过电路模拟来验证电路的性能。
场效应管放大电路仿真
场效应管放大电路仿真
场效应管是通过栅-源之间的电压Ugs 来控制漏极电流i d ，因此，他和晶体管一样可以实现能量的控制，构成放大电路。
由于栅-源之间的电阻非常大，所以常作为高输入阻抗放大器的输入极。
场效应管放大电路
场效应管的源、栅极和漏极与晶体管的发射极、基极和集电极相对应，因此，场效应管也可以构成放大电路。
于是，在组成放大电路时也相应的有三种接法，即共源放大的电路、共漏放大电路和共栅放大电路。
三种电路图如下
（1） 共源放大电路
（2） 共漏放大电路
（3） 共栅放大电路
我
真电路。
共源的分压偏置电路。
其设计电路图如下：
+ – u o +
– u o
+
– u o d
s
其中参数已在上图中标出
仿真电路在multisim中画出如下
其中XBP1是示波器，XMM1和XMM2为万用表，XMM1测的是场效应管栅-源之间的电压。
XMM2测的是漏-源之间的电压。
Vdd=15V，输入电压是频率为1000Hz有效值是7.07mV
的交流电压源。
运行电路则有
Ugs=9.245V Uds=2.107V
而漏极电流Id=0.5472mv。
则根据以上所得再结合场效应管的特性可以得到Ugs(th)=2v
故：
所以Au的理论值是-52.25. 示波器的图形为：
输出波的波特图为：
则由以上所示图形可以看出，输入端的瞬时电压有Ui=5.030mv，输出的瞬时电压有Uo=273.462mv，则：
仿真结果与预算值还是很相近的，说明公式的近似度很好，也说明仿真对电路实际调试具有指导的意义。
信号放大器的设计基于Multisim的电路仿真
3.效率η
， ：直流电源供给的平均功率。理想情况下， 。在实验中，可测量电源供给的平均电流 ，从而求得 ，负载上的交流功率已用上述方法求出，因而也就可以计算实际效率了。
仿真值:%
实测值：η=%
（四）综合测量方案
1、测量系统电路的输入输出电阻以及通频带
测量值：输入电阻486KΩ
输出电阻Ω
图3-2 RC正弦波振荡电路图
图3-3 RC正弦震荡产生的波形图
仿真数据：F=1kHZ
T1
UB
(V)
UE
(V)
UC
(V)
IC
(MA)
UO
(V)
T2
UB
V)
UE
(V)
UC
(V)
IC
(MA)
实测数据：F=
T1
UB
(V)
UE
(V)
UC
(V)
IC
(MA)
UO
(V)
T2
UB
V)
UE
(V)
UC
(V)
IC
(MA)
2、闭合开关S1，并记录波形
（三）功率放大器电路方案
功率放大器的主要作用是向负荷提供功率，要求输出功率尽可能大，转换效率尽可能高，非线性失真尽可能小。这里我们采用OTL功率放大电路。电路原理图如下：
1.静态工作点的调整
分别调整R4和R1滑动变阻器器，使得万用表XMM2和XMM3的数据分别为5---10mA和，然后测试各级静态工作点填入下表：
1.调节放大器零点
把开关S1和S2闭合，S3打在最左端，启动仿真，调节滑动变阻器的阻值，使得万用表的数据为0（尽量接近0，如果不好调节，可以减小滑动变阻器的Increment值），填表一：
基于Multisim的仪器放大器的设计
一、实验目的： 1、 掌握仪器放大器的设计方法 2、 理解仪器放大器对共模信号的抑制能力 3、 熟悉仪器放大器的调试功能 4、 掌握虚拟仪器库中关于测试模拟电路仪器的使用方法，如示波器，毫伏表信号发生器等 虚拟仪器的使用 二、实验原理： 在精密测量和控制系统中， 需要将来自各种换能器的电信号进行放大， 这种电信号往往为换 能器之间或者换能器与基准信号之间的微弱差值信号。 仪器放大器就是用来放大这种差值信 号的高精度放大器，它具有很大的共模抑制比、极高的输入电阻，且其增益能在大范围内可 调。 三、运放仪器放大器 图中所示是有三个运放构成的仪器放大器。其中，集成运放 A3 组成差值方法器，集成运放 A1 和 A2 组成对称的同相放大器，且 R1=R2，R3=R5，R4=R6。
由于 v-→v+，因而加在 RG 两端的电压为（������������1 − ������������2 ） ，相应通过 RG 的电流 iG= 于 i-→0，因而 ������������ 1 = ������������ ������1 + ������������1 ，������������ 2 = −������������ ������2 + ������������2 当 R1=R2=R 时， ������������ 1 − ������������ 2 = (1 + 2������ )(������ − ������������2 ) ������������ ������1
仪器放大器的差值电压增益： ������vf = ������
������������
������ 1 +������������ 2
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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南昌大学实验报告
学生姓名：学号：专业班级：生医091
实验类型：□验证□综合□设计□创新实验日期：20110615 实验成绩：实验十三基于Multisim的场效应管放大器电路设计
一、实验目的：
1、场效应管电路模型、工作点、参数调整、行为特征观察方法
2、研究场效应放大电路的放大特性及元件参数的计算
3、进一步熟悉放大器性能指标的测量方法
二、实验原理：
1．场效应管的特点
场效应管与双极型晶体管比较有如下特点：
(1)场效应管为电压控制型元件；
(2)输入阻抗高(尤其是MOS场效应管)；
(3)噪声系数小；
(4)温度稳定性好，抗辐射能力强；
(5)结型管的源极(S)和漏极(D)可以互换使用，但切勿将栅(G)源(S)极电压的极性接反，以免PN结因正偏过流而烧坏。
对于耗尽型MOS管，其栅源偏压可正可负，使用较灵活。
和双极型晶体管相比场效应管的不足之处是共源跨导gm。
值较低(只有ms级)，MOS管的绝缘层很薄，极容易被感应电荷所击穿。
因此，在用仪器测量其参数或用烙铁进行焊接时，都必须使仪器、烙铁或电路本身具有良好的接地。
焊接时，一般先焊S极，再焊其他极。
不用时应将所有电极短接。
2．偏置电路和静态工作点的确定
与双极型晶体管放大器一样，为使场效应管放大器正常工作，也需选择恰当的直流偏置电路以建立合适的静态工作点。
场效应管放大器的偏置电路形式主要有自偏压电路和分压器式自偏压电路(增强型MOS管不能采用自偏压电路)两种。
三、实验内容及步骤
1．场效应管共源放大器的调试
(1)连接电路。
按图2.4.1在模拟电路实验板上插接好电路，场效应管选用N沟道结型管
3DJ6D，静态工作点的设置方式为自偏压式。
直流稳压电源调至18V并接好(注意:共地)
(2)测量静态工作点
调节电阻R使V D为2.43V左右，并测量此时的Vg、Vs ，填入表2.4.1，并计算。
表2.4.1静态工作点
将函数发生器的输出端接到电路的输入端。
使函数发生器输出正弦波并调=2mV，f=lkHz。
用示波器观察输出波形，(若有失真，应重调静态工作点，使波形不失真)，并用示波器测量输出电压Vo，计算Av
(4)测量输入及输出阻抗
用换算法测量放大器的输入电阻，在输入回路串接已知阻值的电阻R，但必须注意，由于场效应管放大器的输入阻抗很高，若仍用直接测量电阻R两端对地电Vs 和Vi进行换算的方法，将会产生两个问题：
(1)由于场效应管放大器Ri高，测量时会引人干扰；
(2)测量所用的电压表的内阻必须远大于放大器的输入电阻Ri，否则将会产生较大的测量误差。
为了消除上述干扰和误差，可以利用被测放大器的隔离作用，通过测量放大器输出电压来进行换算得到Ri。
图为测量高输入阻抗的原理图。
方法是：先闭合开关S(R=0)，输入信号电压Vs，测出相应的输出电压V01，然后断开S，测出相应的输出电压V02，因为两次测量中和是基本不变的，所以
R i=V O2/(V O1-V O2)R
输出电阻测量:在放大器输入端加入一个固定信号电压Vs ，分别测量当已知负载R L断开和接上的输出电压V0和V0L。
则
R0=（V0 / V0L -1）R L
四、实验仪器
Multisim虚拟仪器库中的示波器、交流电源、N沟道耗尽型MOS管BSS129、直流电源、电阻、电容、开关等。
五、实验总结：
1、实验原理图如下图1
2、仿真结果下如图2
3、实验数据如下表
图2。