實用電工電子基本能力訓練與實踐活動講座(參考資料2模-資料下載頁

　　

【正文】 off0. 5S1. 0SpS—S pS—S 元器件庫和元器件的創建與刪除對于一些沒有包括在元器件庫內的元器件，可以采用自己設定的方法，自建元器件庫和相應元器件。EWB自建元器件有兩種方法：一種是將多個基本元器件組合在一起，作為一個模塊使用，可采用下文提到的子電路生成的方法來實現；另一種方法是以庫中的基本元器件為模板，對它內部參數作適當改動來得到，因而有其局限性。　　若想刪除所創建的庫名，可到EWB的元器件庫子目錄名Model下，找出所需刪除的庫名，然后將它刪除。 子電路的生成與使用為了使電路連接簡潔，可以將一部分常用電路定義為子電路。方法如下：首先選中要定義為子電路的所有器件，然后單擊工具欄上的生成子電路的按鈕或選擇Circuit/Create Subcircuit命令，在所彈出的對話框中填入子電路名稱并根據需要單擊其中的某個命令按鈕，子電路的定義即告完成。所定義的子電路將存入自定義器件庫中。一般情況下，生成的子電路僅在本電路中有效。要應用到其它電路中，可使用剪貼板進行拷貝與粘貼操作，也可將其粘貼到（或直接編輯在）。以后每次啟動EWB，自定義器件庫中均自動包含該子電路供隨時調用。幫助功能的使用EWB提供了豐富的幫助功能，選擇Help/Help Index命令可調用和查閱有關的幫助內容。對于某一元器件或儀器，“選中”該對象，然后按F1鍵或單擊工具欄的幫助按鈕，即可彈出與該對象相關的內容。建議充分利用幫助內容。二、測試電路 1．設置測試點 使用儀表測試電路，需先將相應的測試儀表圖標連接到電路中去。在這之前要先設置測試點，首先可以從無源部件箱中拖放一個連接點“ ”放在要連儀表的導線上，然后再接測試儀表；也可以從測試儀表的測試端引出一根導線到待測試的端點，方法如連線。 2．使用測試儀表 先從儀表區中將要用的測試儀表圖標拖放到工作區合適的位置。將儀表連接到電路中測試點上。雙擊儀表圖標使之放大顯示，以便更清楚地觀察測試信號。根據測量要求調整儀器量程。單擊電源開關，電路激活開始仿真。再調整儀表量程旋鈕，使被測信號顯示大小合適。如何調鱉儀表量程 各類儀表量程旋鈕的調整方法各不相同，這里僅僅是調整控制旋鈕的一般方法； 單擊欲調量程的旋鈕。 革擊數值或單位邊上的上、下話頭，改變數值和單位到合適的位置。4．仿真電路當電路被激活后工WB即開始仿真電路。仿真電路的途徑取決于電路所接信號源、測試儀表以及在Analysis中 Analysis Options（分析選項）對話框中的選擇。仿真結束后，所需結果顯示在接人電路儀表的顯示屏或工作區中。仿真結束，電源開關自動斷開。若改變儀表所接位置，必須重新激活電路，再次仿真。欲在中途中斷仿真，可單擊電源開關，即可關閉。若要暫停仿真，可單擊位于電源開關下方的Pause/Resume按鈕，仿真可暫停或繼續。三、編輯l．滾動工作區使用整個視窗最右上角的“放大”、“縮小”符號，可以將工作區放至最大或縮小。若要觀察多于一屏的信息，可使用鼠標指向工作區右邊和底部的滾動塊并拖動即可實現。2．調整電路圖或元件的大小單擊菜單 Circuit中的Zoom In和 Zoom Out按鈕即可增大或縮小電路圖或元件。3．添加文本當需要給元件設置標號、參數或模型和描述電路時，需要輸入文本內容。一般情況下，文本插入電路的位置是自動設定的，若認為不合適，可用方向健或用鼠標單擊相應的文本拖放至合適的位置。4．編輯鍵輸入文本時使用的編輯鍵，與其他軟件編輯文件時使用的編輯鍵類似。 Backspace：向左刪除一個字母。 DEL：向右刪除一個字母。 Home：將光標移至一行的開始。 End：將光標移至一行的末尾。 快捷鍵 某菜單命令有快捷鍵，它將顯示在該命令的右側。一般是某鍵與Ctrl鍵同按。 方向鍵可移動選擇的元件或圖標。 Del鍵可刪除選擇的元件或文本。 Esc鍵取消當前對話框。 Alt可鎖定元件或圖標的端子，使選擇更容易。 帶有黑邊的按鈕為缺省選擇，按Enter鍵可選擇該按鈕。 6．選擇多個元件或儀表 欲移動、復制或刪除多個元件或儀表可使用下述兩種方法之一：（1）用鼠標左鍵選擇第一個元件或儀器后。再單擊鼠標右鍵選擇其他元件或儀表。（2）用鼠標指向一組元件或儀表，按下左鍵并向右下方拖動形成一個矩形區域，放開鼠標鍵，則該區域中的元件和儀表都將被選中。 7．電路文件存盤與打開電路生成后可以將其存為電路文件保存，以備調用。方法是選擇 File／Save As（文件／另存為）命令。彈出對話框后，選擇合適的路徑并輸人文件名，再按下“確定”按鈕即完成電路文件。實驗十二 模擬電路仿真實驗范例（共射極單管放大電路）【實驗目的】1．加深對共射極基本放大電路放大特性的理解。2．學習靜態工作點的測量和調整方法。3．觀察Rc和Rb對靜態工作點及交流放大特性的影響。4．學習放大器動態特性指標AV、Ri、Ro的測量方法。【實驗電路與內容】圖12－23所示為共射極基本放大電路，設b=100。圖12－23 共射極基本放大電路原理圖 連接電路。2． 靜態工作點位置與輸人信號幅度對輸出波形的影響。放大器靜態工作點的位置是否合適，直接影響放大器的動態范圍，進而影響放大器的電流電壓增益和輸入、輸出電阻等各項指標，故設計一個放大器首先要設計合適的工作點。對圖3－1所示的基本單管共射放大電路，采用定壓源激勵。調節偏置電阻Rb和Rc，使放大器有合適的靜態工作點。首先分析在供電電壓一定，負載電阻RC不能改變的情況下，如何調整Rb，使輸出電壓和輸出電流達到極限值。(1) 手工估算設UBEQ= V，則 （121） （122） （123） 根據式（12－l）～（12－3），改變RB值，可以獲得輸出電壓和輸出電流最大動態范圍利用下的靜態工作點。 (2) 靜態工作點分析為了選擇合適的偏置電阻Rb值，可以使用直流參數掃描功能很方便地決定Rb值。首先選擇工作點電壓 UCEQ對電阻RB掃描，這在EWB虛擬工作平臺上很容易實現。設Rb值從10 kW～1MW變化，觀察UCEQ（U（1））隨RB的變化情況，掃描曲線示于圖1224。由圖可以看出，當而從 10 kW變至約 145 kW時，UCE很小，且變化也很小，約為從 V，此時晶體管處于飽和狀態。當RB=1 kW時，UCE約為10V，為了使輸出電壓有最大的動態范圍，取UCEQ= 6 V，使用鼠標在圖標讀取當電壓UCEQ=6 V時對應的RB值為 282 kW。近似取值為280 kW。圖12－24 工作點電壓對RB掃描曲線進行直流工作點分析（DC Operating Point），激活電路仿真，得各結點的對地直流工作電壓值如圖12－25圖表所示。圖12－25 直流工作點分析結果從上表可以看出：VCEQ=，VBEQ=，計算出ICQ=，顯然這種參數的設置是合理的。瞬態分析：下面分析直流工作點位置對輸出電流、電壓動態范圍的影響。1）當RB=280kW時，在電路中加入激勵電壓源，即： 選擇瞬態分析，并將示波器調到交流（AC）檔觀察輸出電壓波形，如圖12－26所示：細線代表輸入波形，粗線代表輸出波形（以下相同）。從圖中可看出輸出波形不失真。圖12－26 共射極基本放大電路輸出電壓波形（A）2）當保持RB=280kW時，在電路中加入激勵電壓源，即： 圖11－27 共射極基本放大電路輸出電壓波形（B）再選擇瞬態分析，并將示波器調到交流（AC）檔觀察輸出電壓波形，如圖12－27所示：。從圖中可看出輸出波形有失真，上禿下尖，這是晶體管輸出特性的非線性造成的非線性失真。而輸出電壓的最大峰值近似為6V。1） 選RB=100kW，加入與上相同的激勵源，再對電路進行瞬態分析，其輸出電壓波形如圖12－28所示：可見輸出電壓波形出現了底部削平的截底失真現象。，說明晶體管此時工作進入飽和區，放大器產生了飽和失真，這是靜態工作點位置太高所致。此時輸出電壓的最大動態范圍明顯減小，所以輸出電壓波形出現了明顯的底部削平失真。說明放大器產生了飽和失真。圖12－28 共射極基本放大電路輸出電壓波形（C）4）再改變RB，令RB=560 kW，首先觀察圖 12－24此時工作點的位置，從圖中可以分別讀出RB=560 kW時，UCEQ187。，估算出ICQ187。2mA。在大信號工作情況下工作點較低，輸出電壓的最大動態范圍為2180。（12－）=。為了比較在輸出電壓幅度近似相等的情況下，工作點位置高低產生的波形失真，將激勵信號源幅度增大一倍，再對電路進行瞬態分析，用示波器交流檔觀察到的輸出電壓波形示于圖12－29。由圖可見，輸出電壓波形出現了頂部削平失真，說明放大器產生了截止失真。圖12－29 共射極基本放大電路輸出電壓波形（D）５）當靜態工作點合適，但輸入信信號很大時，放大輸出信號既進入了晶體三極管的飽和區，又進入了截止區，固同時出現削平頂部和削平底部的現象。如圖12－30所示。由以上分析可以看出，為了使器件動態范圍得到充分利用，保證器件既不進入飽和區，也不進入截止區，一定要選擇合適的靜態工作點。靜態工作點位置太高，管子容易進入飽和區，應增大基極偏置電阻R。降低靜態工作點；相反，靜態工作點位置太低，管子容易進入截止區，應適當減小基極偏置電阻R。以提高靜態工作點。靜態工作點決定了以后，若增大或減小負載電阻，都會影響輸出電流和電壓的動態范圍，在激勵信號不變的情況下，會產生飽和、截止失真，此處不再詳述，讀者可按以上方法自行驗證。圖12－30 共射極基本放大電路輸出電壓波形（E）參數掃描分析選擇分析菜單中的參數掃描選項（Analysis/Parameter Sweep Analysis），在參數掃描設置對話框中將元件設為R1，參數為電阻，掃描起始值為100KW，終值為700KW，掃描方式為線性，步長增長為200KW，輸出節點11，掃描用于瞬態分析，掃描結果如圖所示：由圖可以看出，當R1為100K時，靜態工作點升高，輸出電壓已產生明顯的飽和失真。當R1增加到300K時，電路正常工作。當R1增加到500K~700KW時，由于靜態工作點下降較多，導致電壓放大倍數下降，輸出電壓波形幅度大減小。若要觀察到明顯的截止失真，可在加大R1阻值的同時增大輸入信號Vi的幅度。圖1231 共射極基本放大電路參數掃描輸出電壓波形四、頻率響應分析 選擇分析菜單中的交流頻率分析項（Analysis/AC Frequency Analysis），在交流頻率分析參數對話框中設定：掃描起始頻率為1Hz，終止頻率為1GHz，掃描形式為十進制，縱向刻度為線性，節點11作輸出節點。分析結果如圖1232所示：圖1232 共射極基本放大電路頻率響應分析分析圖表可知，當共射電路輸入信號電壓Vi為幅值5mV的變頻電壓時，中頻電路放大倍數約為200倍。下限頻率約為20Hz，上限頻率約為12MHz。放大器的通頻帶寬約為12MHz。29 /