高频仿真实验指导书

电子电路调试与应用高频仿真实验指导书卢敦陆编写广东科学技术职业学院机电工程学院二OO八年九月高频仿真实验一LC串并联谐振回路的特性分析一、实验目的1．理解LC串并联调谐回路的谐振特性；3．掌握谐振回路特性参数的计算和测量方法二、实验过程和数据分析（一）LC串联调谐回路的谐振特性1．打开multisim2001软件，创建如下所示的电路图：2．若要求以上回路的谐振频率为1MHZ，那么回路电感L=uH，3．谐振时回路的阻抗最（大或小），阻抗R=4．回路的品质因数Q=ωL/R1=。5．通频带理论值BW=，实际测量值BW=。6．请画出谐振特性曲线。(即对3点作交流分析，如下图)（二）LC并联调谐回路的谐振特性1．打开multisim2001软件，创建如下所示的电路图：2．若要求以上回路的谐振频率为30MHZ，那么回路电容C=PF。3．谐振时回路的阻抗最（大或小），阻抗R=。4．回路的品质因数Q=R1/ωL=。5．通频带理论值BW=，实际测量值BW=。6．请画出谐振特性曲线（即对4点作交流分析，如下图所示）。高频仿真实验二单调谐振回路小信号高频放大器一、实验目的1．复习multisim2001的使用方法2．了解单调谐回路小信号高频放大器的工作原理和调谐方法3．学习测量单调谐回路小信号高频放大器的带宽二、实验过程和数据分析1．打开multisim2001软件，创建如下所示的电路图：2．分析三极管的直流工作点，其中Vb=V，Ve=V，Vc=V。3．用示波器观察输出信号的幅度，Vomax=V，放大倍数Avmax=。4．调节可变电容C6的容量，观察输出信号幅度的变化，当增大或减小C6时，输出信号幅度变（大或小）了。5．用波特图仪确定放大器的带宽。如下图所示：移动红色指针，当放大器的放大增益下将3dB时，记录低端频率FL=MHZ，FH=MHZ，带宽BW=FH-FL=MHZ。6．改变谐振回路的R4=100KΩ，此时回路的品质因数Q=R4/wL变大了，回路的选择性变好了，也就是放大器的通频带变窄了，下面用波特图进行验证。移动红色指针，当放大器的放大增益下将3dB时，记录低端频率FL=MHZ，FH=MHZ，带宽BW=FH-FL=MHZ。与R4=10kΩ对比，放大器的带宽变(宽或窄)了。说明：将以上文档另存为：学号姓名.doc，在完成后上传教师机。高频仿真实验三高频功率放大器的特性分析一、实验目的1．理解高频功率放大器的电压电流特性；3．理解高频功率放大器的丙类工作点的建立。二、实验过程和数据分析（一）高频功率放大器的基极电流和集电极电压的关系1．打开multisim2001软件，创建如下所示的电路图1：图3-1集电极负载为电阻的三极管放大电路从示波器上观察基极电流（≈发射极电压Ue/R2/β）与输出电压的关系。可知基极电流的波形是，输出电压的波形是，原因是。（请在此处插入示波器显示的波形）2．在图3-1的基础上，以并联谐振回路作为三极管的负载，如下图2所示：图3-2以并联谐振电路作为三极管的负载从示波器上观察基极电流（≈发射极电压Ue/R2/β）与输出电压的关系。可知基极电流的波形是，输出电压的波形是，原因是。（请在此处插入示波器显示的波形）（二）高频功率放大管的丙类工作状态的建立。在图3-2的基础上，加入基极自偏压电路，创建如下所示电路图3-3带基极自偏压的高频功率放大电路对基极直流电压（11点）做交流瞬态分析，如下图所示：记录分析结果，基极的直流电位为(正偏压或负偏压),电压大小为mV.（在此处插入分析结果）（三）理解高频功放三极管的欠压、临界、及过压状态，参见高频教材83页。电路如图4：（1）当R1=30Ω时，三极管处于欠压状态，此时输出的电压Uo的最大值是V,电流的波形是：（在此处插入集电极电流的波形，对vcc的电流作瞬态分析）（2）当R1=50Ω时，三极管处于临界状态，此时输出的电压Uo的最大值是V,电流的波形是：（在此处插入集电极电流的波形）（3）当R1=53Ω时，三极管处于过压状态，此时输出的电压Uo的最大值是V,电流的波形是：（在此处插入集电极电流的波形）注：请将该文档另存为学号姓名.doc再上传。高频仿真实验四电容三点式振荡器一、实验目的1．理解LC三点式振荡器的基本工作原理（含起振过程）；2．掌握振荡器反馈系数、静态工作点对振荡器起振及振幅的影响。二、实验过程和数据分析（一）观察电容三点式振荡器的起振过程和振荡波形。打开multisim2001软件，创建如下所示的电路，见图4-1：图4-1改进型电容三点式（克拉泼）振荡器1．首先从理论上计算，上图所示振荡器的振荡频率f=。2．从示波器上观察振荡器输出波形，输出电压的最大Uom=V，输出电压的周期T=us，频率f=MHZ。（请在此处插入示波器显示的波形）3．观察振荡器的起振过程，振荡器在起振的时候振荡幅度是由小逐渐增大的，然后在某一个幅度上稳定下来。我们可以通过对1点输出电压进行瞬态分析，如下图：（请在此处插入瞬态分析结果）从图中我们可以看到，振荡起的起振时间大约为us。（二）电路参数变化对振荡起的影响：1．反馈系数对振荡器的影响。在图4-1振荡电路中，反馈电容是C3，当C3减小时，反馈系数增大，使振荡器容易起振或使输出幅度增大。当C3=600pf时，输出的电压Uom=V（请在此处插入示波器显示的波形）2．观察负载变化对振荡器的影响。在图4-1中，C3还原1200pf，减小R6的阻值，使负载加重，谐振回路的Q值减小，输出的波形变差。现使R6=10kΩ，观察输出电压的幅度和波形。若使R6=1kΩ，振荡器将。（请在此处插入R6=10kΩ时，示波器显示的波形）3．静态工作点的变化对振荡起的影响。R6还原为100kΩ增大偏置电阻R1的阻值到70%，观察输出的波形，此时没有输出。可见当R1增大后，三极管的工作点，此时不满足振荡器的起振条件，振荡起（能或不能）起振。（请在此处插入示波器显示的波形）注：完成后请将本文档另存为学号姓名.doc，并上传至教师机。高频仿真实验五RC振荡器一、实验目的1．理解RC文氏电桥的传输特性；2．掌握RC文氏电桥振荡器的特点和设计方法。二、实验过程和数据分析（一）RC文氏电桥的传输特性。打开multisim2001软件，创建如下所示的电路，见图5-1：图5-1RC文氏电桥1．首先从理论上计算RC文氏电桥的谐振频率f=HZ。（参看高频教材57页）。2．对3点进行交流分析，画出频率特性曲线，并读出谐振频率f=HZ。（请在此处插入交流分析曲线）（二）基本的RC文氏电桥振荡器。用multisim2001创建如下所示的电路，见图5-2：1．用示波器观察输出波形，输出信号的幅度Uo=V，频率fo=HZ。振荡频率同理论值相比是否一致？输出的波形有没有失真？（请在此处插入示波器显示的波形）（三）改进的文氏电桥振荡器。用multisim2001创建如下所示的电路，见图5-3：图5-3改进的文氏电桥振荡器1．用示波器观察输出波形，输出波形是否有失真？（请在此处插入示波器显示的波形）2．将可变电阻R6的值调至50%，再观察输出的波形，是否有失真？（请在此处插入示波器显示的波形）3．分析波形不失真的原因？注：完成后请将本文档另存为学号姓名.doc，并上传至教师机。高频仿真实验六信号的频谱与频率变换一、实验目的1．理解信号频谱的概念和信号的频谱分析方法；2．掌握频率变换的概念和频率变换的实现方法。二、实验过程和数据分析（一）信号的频谱及分析方法：1．打开multisim2001，创建如下电路，对f=1kHZ，Um=10V的正弦信号的频谱进行分析：图6-1正弦信号的频谱分析（1）采用频谱分析仪器进行分析，在下面插入分析结果：（2）采用Fourier分析，在下面插入分析结果：2．打开multisim2001，创建如下电路，对以下两个信号的合成信号的频谱分析：图6-2两个正弦信号的频谱分析用频谱分析仪进行分析，插入分析频谱分析结果3．对方波信号的频谱进行分析（分析1-9次谐波），打开multisim2001，创建如下电路：图6-3方波信号的频谱（请在此处插入频谱分析仪的分析结果）（二）信号的频率变换及实现方法。用multisim2001创建如下所示的电路，见图6-4：图6-4两个信号相乘后的频谱1．用示波器观察输出波形：（请在此处插入示波器显示的波形）2．用频谱分析仪进行分析，插入分析频谱分析结果3．输出信号的频率是f1=KHZ，f2=KHZ，原因是：注：完成后请将本文档另存为学号姓名.doc，并上传至教师机。高频仿真实验七调幅波的产生与解调一、实验目的1．了解调幅波的波形和频谱；2．掌握调幅波的产生方法；3．掌握调幅波的解调方法。二、实验过程和数据分析（一）调幅波的波形和频谱1．打开multisim2001，创建如下电路，观察调幅波的波形和频谱：图7-1调幅波的波形和频谱（1）调幅波的波形：（在下面插入示波器分析结果）从图上我们可以看出，调幅波的载波频率(变化或不变)，载波的幅度(变化或不变)。（2）调幅波的频谱：（在下面插入频谱分析结果）从图上我们可以看出，调幅波的频谱由条谱线构成，其频率分别是、、。（二）调幅波的产生：1．利用三极管产生调幅波。打开multisim2001，创建如下电路，图7-2三极管调幅电路用示波器观察输出波形：（在下面插入示波器分析结果）在上图中，三极管的工作状态是（欠压、临界、过压）2．用乘法器产生调幅波，打开multisim2001，创建如下电路：图7-3用乘法器产生调幅波用示波器观察输出波形：（在下面插入示波器分析结果）（三）调幅波的解调1．二极管包络检波（适用与普通调幅波，大信号）。用multisim2001创建如下所示的电路，见图7-4：图7-4二极管包络检波电路用示波器观察输入、输出波形：（请在下面插入示波器显示的波形）2．用乘法器进行解调。用multisim2001创建如下所示的电路，见图7-5：图7-5用乘法器进行解调用示波器观察输入、输出波形：（请在下面插入示波器显示的波形）注：完成后请将本文档另存为学号姓名.doc，并上传至教师机。高频仿真实验八调频波的产生与解调一、实验目的1．了解调频波的波形和频谱；2．掌握调频波的产生方法；3．掌握调频波的解调方法。二、实验过程和数据分析（一）调频波的波形和频谱1．打开multisim2001，创建如下电路，观察调频波的波形和频谱：图8-1调频波的波形和频谱（1）调频波的波形：（在下面插入示波器分析结果）从图上我们可以看出，调频波的频率(变化或不变)，幅度(变化或不变)。（2）调幅波的频谱：（在下面插入频谱分析结果）（3）从图上我们可以看出，调频波的频谱由条谱线构成，其频率结构比较（简单或复杂）。（二）调频波的产生：1．利用变容二极管产生调频波。打开multisim2001，创建如下电路，图8-2用变容二极管产生调频波（1）用示波器观察输出波形，并记录当调制电压V1=6时，振荡器输出波形的周期T1=nS，频率f1=MHZ；(在下面插入示波器分析结果，用指针表示振荡周期）（2）将调制电改为V1=3V，再次用示波器观察，此时振荡器输出波形的周期T2=nS，频率f2=MHZ：(在下面插入示波器分析结果，用指针表示振荡周期）（3）从上两步可以知道当变容二极管两端反向电压越大，电容二极管的结电容越（大或小），从而振荡频率越（高或低）（三）调频波的解调1．首先将调频波转化为调幅波，再用二极管包络检波解调。用multisim2001创建如下所示的电路，见图8-3：图8-3调频波的检波电路（1）用示波器观察输入、输出波形：（请在下面插入示波器显示的波形）（2）分析以上解调电路的原理。注：完成后请将本文档另存为学号姓名.doc，并上传至教师机。