eda設計實驗報告(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 495 Lf H 由表格可以清楚地看出，加入電壓串聯負反饋后輸入電阻增大，輸出電阻減小，電壓增益顯著減小，而通頻帶變寬。 2） 電壓增益顯著減小的原因分析 由模電中所學知識可知，1f fAA AK? ?，其中， fA 是負反饋放大電路的放大倍數， EDA 設計（Ⅰ）實驗報告 第 27 頁 共 50 頁 A 是電路斷開反饋時的放大倍數， fK 是反饋網絡的反饋系數。所以，當 11fK??，就 有 1fA? 。 3） 驗證 1f fA K? 由上圖， 0 . 7 0 7 , 0 . 6 8 1 ,i f i fV m V V m V V V? ? ? ? 可以求出00 . 6 8 1 0 . 0 4 8 6 40 . 0 1 4ff V mVK VV? ? ? 1 fK?? 而 0 f iVA V??，可以知道當引入的負反饋更深時，兩者的值就越接近。這是由于1f fAA AK? ?，當 11fK? 時， 1f fA K?。 4） 比較引入反饋前后輸出失真的情況 由上面的分析可知，引入負反饋前，輸出開始失真時的輸入信號幅度為 8mV；引入反饋后，輸出開始失真時的輸入信號幅度為 160mV，可見，失真在引入負反饋后變得更難了，引入的負反饋改善了電路的性能，但這是以犧牲電壓增益來實現的。 實驗中遇到的問題和解決的辦法 遇到問題： 引入電壓串聯負反饋后 ，不能達到 ifVV? ； 解決辦法：調節 fR 的值 ，使得兩級放大器可以實現深度負反饋 。 EDA 設計（Ⅰ）實驗報告 第 28 頁 共 50 頁 實驗體會 通過本實驗中對于無反饋與帶反饋電路的設計與分析比較，我深刻體會到負反饋電路在模擬電路的分析與設計中的作用，并重溫和鞏固了負反饋方面的知識。知道了負反饋所起到的作用，即用電壓的增益來換電路的非線性失真的減小。 實驗四 階梯波發生電路的設計 一、實驗目的 1. 設計一個能產生周期性階梯波的電路，要求階梯波周期在 40ms左右，輸出電壓范圍 10V，階梯個數 4個。 (注意：電路中均采用模擬、真實器件，不可以選用計數器、 555定時器、 D/A 轉換器等數字器件，也不可選用虛擬器件。 ) 2. 對電路進行分段測試和調節，直至輸出合適的階梯波。 3. 改變電路元器件參數，觀察輸出波形的變化，確定影響階梯波電壓范圍和周期的元器件。 二、實驗要求 1. 給出階梯波發生器實驗原理圖 。 2. 介紹電路的工作原理。 3. 給出電路的分段測試波形和最終輸出的階梯波，并回答以下問題： (a) 調節電路中那些元器件值可以改變階梯波的周期？ (b) 調節電路中那些元器件值可以改變階梯波的輸出電壓范圍？ （ c） 調節電路中那些元器件值可以改變階梯波的階梯個數 ？ 。 三、實驗步驟 設計負階梯波發生器，先考慮產生一個方波，其次，經過微分電路輸出得到上下都有的尖脈沖，然后經過限幅電路，只留下所需的正脈沖，再通過積分電路，實現累加而輸出一個負階梯。對應一個尖脈沖就是一個階梯，在沒有尖脈沖時，積分器保持輸出不變，在下一個尖脈沖到來時，積分器在原來的基礎上進行積分，因此，積分器 EDA 設計（Ⅰ）實驗報告 第 29 頁 共 50 頁 就起到了積分和累加的作用。當積分累加到比較器的比較電壓時，比較器翻轉，比較器輸出正電壓，使震蕩控制電路起作用，方波停振。同時，這個 正電壓是電子開關導通，積分電容放電，積分器輸出對地短路，恢復到起始狀態，完成一次階梯波輸出。積分器輸出由負值向零跳變的過程，又使比較器發生翻轉，比較器輸出變為負值，這樣震蕩控制電路起不了作用，方波輸出，同時是電子開關斷開，積分器進行累加，如此循環，就形成了一系列階梯波。其原理框圖如 下 圖 。 方波發生電路 通過調整器件參數值使得周期為 40ms, 振蕩控制電路 方波發生 微分電路 限幅電路 積分累加電路 比較器 電子開關電路 電 源 EDA 設計（Ⅰ）實驗報告 第 30 頁 共 50 頁 所以每個臺階的時長為 8ms,也就是說每個尖脈沖的周期為 8ms， 所以 方波的周 期為8ms。需要調整相關元件的值，使得方波的周期控制在 8ms 左右。 通過調整元器件參數，并對輸出波形進行檢測， 可以 發現：電路中電阻 R1 的大小影響最終周期的大小， R1 阻值越大，周期也就越大。 接下來就是一邊不斷增大 R1 的阻值，一邊觀察輸出波形周期。直到 R1 阻值增大到 ，方波周期達到 8ms，當然 會存在 一定誤差。 最后得到的方波波形如 下 圖 。 由上圖可以知道： T=T2T1=，滿足設計要求。 尖脈沖發生電路 加上尖脈沖發生電路后的電路如 下 圖 。 EDA 設計（Ⅰ）實驗報告 第 31 頁 共 50 頁 如 上 圖所示，在原有方波發 生電路的基礎上增加一個電阻和一個電容便可以構成尖脈沖發生電路。增加的阻容電路是一個微分電路，可以改變方波的形狀，形成尖脈沖。脈沖越尖，脈沖信號就越理想。 因此，通過不斷調整電阻、電容的參數值，通過觀察輸出波形的尖銳程度，以確定較為合適的阻容值 ， 最后得到的尖脈沖信號如 下 圖。 EDA 設計（Ⅰ）實驗報告 第 32 頁 共 50 頁 由于尖脈沖是方波經過微分變換的來，所以周期應該同方波一致，從圖中也可以看出周期大約為 ,與上面的方波周期一致。 限幅電路 尖脈沖發生電路得到的尖脈沖在正負兩個平面內都存在 。但是 我們要得到的 是 下降階梯波，而后面的積分 累加電路是一個反相電路，所以在此處我們必須通過增加一個限幅電路，將上半平面內的尖脈沖過濾掉。 這里利用了二極管的“正向導通，反向截止”的原理，利用還有二極管的限幅電路來濾除下半部分的尖脈沖。增加限幅電路后具體的總電路圖如下圖 。 EDA 設計（Ⅰ）實驗報告 第 33 頁 共 50 頁 下 圖為經過限幅電路后的波形，由圖中可以看出，經過限幅電路后，下半部分的波形已被 徹底 濾除，而且脈沖的周期還保持在 . 積分累加電路 由模電 知識 可知，一個尖脈沖經過積分累加電路便可以形成一個下降的階梯，因此增加了一個積分累加電路后的電路輸出波形應該由若干個下降 的階梯波組成。 EDA 設計（Ⅰ）實驗報告 第 34 頁 共 50 頁 具體電路如 下 圖 。 該電路的輸出波形如 下 圖 。 從圖中可以看出，每個階梯的周期仍約為 ，波形較為準確。 最終的階梯波發生電路 將上述電路增加一個電壓比較器，并配合電子開關等輔助原件，便可以得到最終的階梯波發生電路。電壓比較器的作用是形成周期性的下降階梯波波形。具體的電路如 下 圖 。 EDA 設計（Ⅰ）實驗報告 第 35 頁 共 50 頁 測試輸出端波形，得到如 下 圖的最終階梯波波形 。 3 對輸出階梯波相關參數的檢測 對階梯波周期的檢測 每個階梯的周期 ： EDA 設計（Ⅰ）實驗報告 第 36 頁 共 50 頁 上 圖給出的是每個臺階的周期測量，可以看出，每個臺階的周期 大約為 ,與要求的 8ms 很 接近。 階梯波 周期： EDA 設計（Ⅰ）實驗報告 第 37 頁 共 50 頁 由 上 圖可知，階梯波的周期約為 ，而 題目