低频软件实验报告_软件安全实验报告

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一．实验名称：

1.MOS管放大电路 2.仪器放大器设计与仿真

3.逻辑电平信号检测电路设计与仿真

4.三极管Beta值分选电路设计与仿真 5.宽带放大电路设计与仿真

二．实验目的：

1.(1)掌握MOS管放大电路的设计方法，理解MOS管的放大原理；

(2)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。

2.(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。

3.(1)理解逻辑电平检测电路的工作原理及应用；

(2)掌握用集成运放和555定时器构建逻辑电平检测电路的方法；

(3)掌握逻辑电平测试器的调整和主要性能指标的测试方法。

4.(1)熟悉三极管的电流放大原理，掌握其各管脚电流之间的关系；

(2)掌握三极管放大电路和集成运算放大器（或集成电压比较器）的特性

和应用；

(3)掌握电路仿真调试的原则和排除故障的方法。

5.(1)熟悉集成运算放大器的特性；

(2)掌握运用集成运算放大器构成有源滤波器的方法；

(3)掌握电路仿真调试的原则和排除故障的方法。

三．实验原理

1.MOS管放大电路的原理图如下图所示：

MOS管放大电路有多种，而此种为最常见的，此MOS管放大电路为N沟道增强型的 共源放大电路，偏置电路为分压式偏置电路，当交流信号经过MOS管时，则被放大。

2.仪器放大器设计与仿真的原理图如下图所示：

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。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。

3..逻辑电平信号检测电路设计与仿真的原理图如下图所示：

电路可以由五部分组成：输入电路、逻辑状态判断电路、音响电路、发音电路和电源。其技术指标要求：

测量范围：低电平VL3.5；用1kHz的音响表示被测信号为高电 平； 用500kHz的音响表示被测信号为低电平； 当被测信号在0.75V～3.5V之间时，输入电阻大于20kΏ；输入和逻辑状态判断电路要求用集成运算放大器设计，产生电路 要求用555定时器构成的振荡器设计。4.三极管Beta值分选电路设计与仿真的原理图如下图所示：

β是三极管共射电流放大系数，不是一个能够直接测量的物理量，一般不区分直流和交流下放大系数。对于直流，有，忽略ICEO，固定IB、UCE的值，IC的值跟β值成正比，通过测量IC，选择一定的比例系数k，由ＩＣ =Ｋβ测量β。测量β的问题转化为对IC的测量。为了使数字测量设备能够测量模拟量，本实验还需要使用ADC。直接型ADC是把输入的模拟电压信号直接转换为相应的数字信号，所以还要对IC 进行电流-电压转换。A/D转换后就可以用通过译码器连接数码管进行数字显示了。5.宽带放大电路设计与仿真原理图如下图所示：

由于用运放构成带通滤波器信号范围较宽，故可以用2个运放分别构成低通和高通并串联。

滤波器的快速设计方法：

100（1）根据截止频率fc，选定电容C（单位uF）的标称值，使其满足 K＝fcC（1K10）；

（2）从设计表中查出与Av对应的电容值及K＝1时的电阻值，再将这 些电阻值乘以参数K，得电阻的设计值；

（3）实验调整并修改电容、电阻值，测量滤波器的性能参数。

四．实验器材：

1.Multisim虚拟仪器中的示波器、波特仪等

2.Multisim虚拟仪器中的函数发生器、运算放大器、示波器。3.Multisim虚拟仪器中的函数发生器、示波器、555定时器等。

4.NPN型三极管，4个发光二极管，若干个反相放大器、电压比器，1个数码管，1个4532BD。

5.Multisim虚拟仪器中的示波器、波特仪、函数信号发生器等。

五．实验内容： 1.(1)按照实验原理图在Multisim中搭建电路(2)对电路进行仿真，其结果如下图所示：

输入、输出波形如上图所示。

2.（1）采用运算放大器设计并构建一起放大器：

a.输入信号ui＝2sinwt(mV)时，要求输出电压信号uo＝0.4sinwt(V)，Avd=200，f=1kHZ；

b.输入阻抗要求Ri>1MΩ。

(2)用虚拟仪器库中关于测试模拟电路仪器，按设计指标进行调试。

其仿真结果为：

3.（1）按照原理图在Multisim中搭建电路

（2）对原理图进行分析与仿真，其仿真结果为： a．当V=0.5V

b.当0.75V3.5V时，蜂鸣器发出比较清脆尖锐的声响

4.（1）按照原理图在Multisim中搭建电路。

（2）通过改变β的值对电路进行仿真。其结果为：

β=25时，b.当β=75时，a.当

c.当β=125时，d.当β=175时，e.当β=225时，5.（1）按照原理图在Multisim中搭建电路。

（2）对电路进行分析与仿真，其仿真结果为，输入输出信号的波形为：

其通频带波形为：

六．实验总结

通过这段时间模电仿真的学习，在做上述五个软件仿真实验的学习过程中，不仅让我详细的了解和掌握对Mulitisim软件的操作以及软件仿真的流程，而且对理论课上老师讲的模电的知识也有了进一步的了解与理解。在第一个仿真实验中，也就是MOS管放大电路软件仿真实验中，加深了我对MOS管放大的原理的理解和如何利用MOS管设计放大器电路；在第二个软件仿真中，也就是仪器放大器的设计与仿真实验过程中，学会了如何计算仪器放大器的各种增益，如：电压增益，电流增益等，还有对仪器放大器的设计的原理有了更加深刻的理解。在第三个仿真实验中，也就是逻辑电平信号检测电路设计与仿真的实验，在这个过程中你我进一步学习了555定时器的设计与使用。在第四个仿真实验中，也就是三极管Beta值分选电路设计与仿真。我不仅学会了测量β值的方法，而且还懂得了4532BP和7448N这两块芯片的原理以及使用方法，实质就是编码器和译码器。最后通过第五个仿真实验，也就是宽带放大电路设计。在这个过程中加深了对滤波器的应用，以及对它的快速设计方法，同时对通频带也有了更深刻的理解。

除此之外，更重要的是让我自己意识到我的模电的知识有多么的薄弱。在仿真实验的电路设计过程中，有很多地方，我就只是仅仅知道该怎么连线，而不知道为什么这样连。因此，当老师问起各个器件在电路中充当的作用的时候，我不能够很好的解释说明给老师听，我想，造成这样的结果最根本的原因就是我的模电的基础知识没有掌握牢固，毕竟，理论是实验操作的原理与科学根据。

作为一名电子信息工程专业的学生，我觉得这样的课程设计是十分有意义的，它将我们模电的理论学习与软件仿真实验操作联系了起来，很有利于我们专业前景的发展，仿真软件的操作也是我们专业学习的重要组成部分。软件仿真实验真的对我受益匪浅。尽管这门课程已经结束了，但是我一定会在今后的日子里对其进行坚持不懈的学习！