实验1_聂聪

实验报告1——聂聪
一、实验目的和实验步骤
1、实验目的：
1）掌握Proteus基本操作规范，能够使用其绘制简单原理图，进行电路模拟仿真；
2）掌握简单带通滤波、放大电路的设计原理及特性。
2、实验步骤：
1）启动并创建文件：双击打开proteus8 professional.exe，通过File>>New project新建一个
文件，出现提示，定义文件名NieCong1.pdsprj与文件路径；
2）选择一种模板，如选择LandscapeA4可选择横向A4图纸模板，这样生成的图纸为横向
A4大小，并且图纸右下方包含一些文件名、修改日期等信息。再保持默认选项直至生
成 .pdsprj文件（空白），到达可绘制原理图（schematic）的窗口；
3）单击蓝色“P”按键可在窗口中放置元件，在弹出的界面中根据元件名挑选需要的元件，
双击该元件即将元件放入列表中；
4）依次挑选好需要的元件，单击元件列表中元件（选择元件），再在编辑窗口中合适位置
单击，即可将其并摆放在合适位置。绘制导线时，单击并拖动鼠标即可，这样便可在窗口绘
制原理图。双击右键或单击右键选择delete可实现删除功能，移动元件位置只需用鼠标左键
拖动，修改元件属性（如电容、电阻值）只需双击在弹出窗口中修改即可，自己选择的元件
位于左侧模型工具选择栏黑色箭头下方的Component Mode（放大器图标）中。
其中，涉及的元件参数如下：电容：C1-1uF ，C2-10nF； 电阻：R1-330K, R2-100K,
R3-330K, R4-5K1, R5-1K, R6-1K； 放大器：LM324。
5）放置好所有元件并调节至合适参数后，电极左下角三角可开始仿真；若参数设置无误则
屏幕弹出信号发生器及示波器参数修改及波形显示界面，在界面中可观察到相应信号；若有
误，则弹出error界面，界面中提示了出错原因，可根据此修改原理图。左下角暂停、停止
仿真按钮可控制仿真进程。（若不慎关闭掉信号发生器或示波器显示窗口，可在上方菜单栏
Debug的最下方调出，前方打对勾即在屏幕上显示该窗口）
6）调节输入参数，即可在示波器上观察到输出的变化。
7）频率响应图表仿真，可直接通过空格键，或右击图表，选择“Simulate Graph”进行图表
仿真。

二、原理图、信号波形、分析变化的原因和幅频特性
1、原理图：
2、运行程序结果：
1）仅从虚拟信号发生器输入，改变波形、频率、幅度；
1.1）波形：
方波：
三角波：
正弦波2.3Hz，1V：
锯齿波：
1.2）频率：
正弦波23Hz，1V：

正弦波230Hz：
1.3）幅度：
正弦波2.3Hz，100mV：

正弦波10mV：
2）仅从信号源输入，通过改变属性来改变波形、频率、幅度、偏置；
2.1）波形：
直流DC：

正弦波1Hz，1V：
脉冲波：

2.2）频率：
正弦波3Hz，1V：

正弦波5Hz，1V：
2.3）幅度：
正弦波1Hz，3V：

正弦波1Hz，5V：
2.4）偏置：
正弦波1Hz，1V；偏置0V：
正弦波1Hz，1V；偏置1V：
3）从信号源输入0.2V，0.1Hz 的正弦信号，从虚拟信号发生器输入锯齿波，幅度为1V，
频率为1Hz-1000Hz，观察并解释输出的变化；
信号源：正弦波0.2V，0.1Hz ；虚拟信号发生器：锯齿波1V，1Hz-1000Hz：
3.1）1Hz：
3.2）10Hz：
3.3）100Hz：
3.4）1000Hz：

3、先将虚拟信号发生器去除，改为直接接地。再将示波器去除，将电压探针名U1:A(OP)
拉进经FREQUENCY RESPONSE的图表中。最后，经 Frequency 图表分析，得到该滤波器
的幅频特性（绿色曲线）、相频特性（红色曲线），如下：
4、分析：
1）仅从虚拟信号发生器输入，改变波形、频率、幅度：
1.1）波形：
由前面记录的图形数据，可知：
①A波波形不变，为一条直线。这是因为它记录的是信号源输入的波形，而信号源无输入，
故一直处于0V。
②C波、D波波形与输入波形基本一致，但是C波的幅度比D波小。这是因为C波串联了
R5，进行了分压，故幅度较低。
③一般的，B波、D波波形与输入波形基本一致，但B波比D波波形相位滞后，且B波的
幅度比D波大。这是因为B波经过了电容C1和同相放大器LM324。电容器加上电压后，
由于电容器上的电压不能突变，要随充电过程逐步建立起电压；而电流是刚加上电压时达到
最大，随充电过程按指数规律下降。故电容器上的电压比起电流来，要滞后90度相位。而
经过同相放大器后，幅度大幅度增加。
④特别的，在输入三角波时，B波的幅度仍比D波大，但波形发生了改变。这是因为经过
同相放大器后，幅度大幅度增加。此外，C波、D波能紧随着输入波形的变化而变化，而经
过电容后，B波需要充电时间才能达到波峰。故三角波的直角边变成了B波的斜坡增加曲
线。而等到B波充完电后，三角波已经达到波谷0V了。故三角波的斜边变成了B波的直
线下降段。整个过程不断循环，就导致了B波的波形与C波、D波比，发生了改变。
1.2）频率：
由前面记录的图形数据，可知：
①A波波形不变，为一条直线。C波、D波波形与输入波形基本一致，且C波的幅度比D
波小。B波、D波波形与输入波形基本一致，但B波比D波波形相位滞后，且B波的幅度
比D波大。其原因与1.1）中一致。
②一般的，随着频率增加，B波、C波和D波波形越加稠密。
1.3）幅度：
由前面记录的图形数据，可知：
①A波波形不变，为一条直线。C波、D波波形与输入波形基本一致，且C波的幅度比D
波小。B波、D波波形与输入波形基本一致，但B波比D波波形相位滞后，且B波的幅度
比D波大。其原因与1.1）中一致。
②一般的，随着幅度减小，B波、C波和D波幅度越加低矮。
2）仅从信号源输入，通过改变属性来改变波形、频率、幅度、偏置；
2.1）波形：
由前面记录的图形数据，可知：
①D波波形不变，为一条直线。这是因为它记录的是虚拟信号发生器输入的波形，而虚拟信
号发生器无输入，故一直处于0V。
②A波、C波波形与输入波形基本一致，但是C波的幅度比A波小。这是因为C波串联了
R6，进行了分压，故幅度较低。
③A波、B波波形与输入波形基本一致，但B波比A波波形相位滞后，且B波的幅度比A
波大。这是因为B波经过了电容C1和同相放大器LM324。电容器加上电压后，由于电容
器上的电压不能突变，要随充电过程逐步建立起电压；而电流是刚加上电压时达到最大，随
充电过程按指数规律下降。故电容器上的电压比起电流来，要滞后90度相位。而经过同相
放大器后，幅度大幅度增加。
2.2）频率：
由前面记录的图形数据，可知：
①D波波形不变，为一条直线。A波、C波波形与输入波形基本一致，且C波的幅度比A
波小。A波、B波波形与输入波形基本一致，但B波比A波波形相位滞后，且B波的幅度
比A波大。其原因与2.1）中一致。
②一般的，随着频率增加，A波、B波和C波波形越加稠密。
2.3）幅度：
由前面记录的图形数据，可知：
①D波波形不变，为一条直线。A波、C波波形与输入波形基本一致，且C波的幅度比A
波小。A波、B波波形与输入波形基本一致，但B波比A波波形相位滞后，且B波的幅度
比A波大。其原因与2.1）中一致。
②一般的，随着幅度增加，A波、B波和C波幅度越加高大。
2.4）偏置：
①D波波形不变，为一条直线。A波、C波波形与输入波形基本一致，且C波的幅度比A
波小。A波、B波波形与输入波形基本一致，但B波比A波波形相位滞后，且B波的幅度
比A波大。其原因与2.1）中一致。
②随着偏置增加，A波、B波和C波波形、幅度无明显改变。这里可能是因为没有设置好
示波器的显示设置参数，故不能看到明显的数据变化。
3）从信号源输入0.2V，0.1Hz 的正弦信号，从虚拟信号发生器输入锯齿波，幅度为1V，
频率为1Hz-1000Hz：
①A波显示出正弦波的信号，因为它记录的是信号源输入的波形。
②B波主要显示锯齿波的信号。前期1Hz时，因为电容充放电原因，下抛物线上升，上抛
物线下降。之后，随着频率增加，锯齿波波形更精确。而达到1000Hz时，频率过高，超过
了上限截止频率，所以响应变差了。
③此外，B波比D波波形相位滞后，且B波的幅度比D波大。这是因为B波经过了电容
C1和同相放大器LM324。电容器加上电压后，由于电容器上的电压不能突变，要随充电过
程逐步建立起电压；而电流是刚加上电压时达到最大，随充电过程按指数规律下降。故电容
器上的电压比起电流来，要滞后90度相位。而经过同相放大器后，幅度大幅度增加。
④C波显示正弦波和锯齿波的复合信号。单个周期内呈现锯齿波信号，而在10s的时间周期
显示出正弦波的趋势。
⑤D波显示出锯齿波的信号，因为它记录的是虚拟信号发生器输入的波形。
⑥一般的，随着频率增加，B波、C波和D波波形越加稠密。
4）该滤波器的幅频特性：
①中心频率是10Hz。
②上限截止频率约为0.8Hz，下限截止频率约为120Hz。
③通带宽度约为120Hz。
④通带范围内频率的信号可以通过，频率位于截止频率两侧的信号则大幅衰减。