3 电路的仿真与分析
3.1仿真软件的介绍
电子工作平台Electronics Workbench (EWB)(现称为MultiSim) 软件是加拿大Interactive Image Technologies公司于八十年代末、九十年代初推出的电子电路仿真的虚拟电子工作台软件,它具有这样一些特点:
电子工作平台Electronics Workbench (EWB)(现称为MultiSim) 软件是加拿大Interactive Image Technologies公司于八十年代末、九十年代初推出的电子电路仿真的虚拟电子工作台软件,它具有这样一些特点:
(1)采用直观的图形界面创建电路:在计算机屏幕上模仿真实实验室的工作台,绘制电路图需要的元器件、电路仿真需要的测试仪器均可直接从屏幕上选取; (2)软件仪器的控制面板外形和操作方式都与实物相似,可以实时显示测量结果。
(3)EWB软件带有丰富的电路元件库,提供多种电路分析方法。
(4)作为设计工具,它可以同其它流行的电路分析、设计和制板软件交换数据。 (5)EWB还是一个优秀的电子技术训练工具,利用它提供的虚拟仪器可以用比实验室中更灵活的方式进行电路实验,仿真电路的实际运行情况,熟悉常用电子仪器测量方法。 EWB的优点:
1、各元器件选择范围广,参数修改方便,不会象实际操作那样多次地把元件焊下而损坏器件和印刷电路板。使电路调试变得快捷方便。对《模拟电子技术基础》课程中的绝大部分电路都能应用,不仅能用于对单个电路特性和原理进行验证,也能就用于多级的组合电路。
2、元件库不但提供了各种丰富的分立元件和集成电路等元器件,是一个全开放性的仿真实验和课件制作平台,给我们提供了一个实验器具完备的综合性电子技术实验室。可以在任意组合的实验环境中,搭建实验。通过元件复制或单级电路的复制来完成整个电路的组装。因此也适用于较大型的设计性实验。
3、EWB(电子学工作平台)为我们提供了一个很好的实用工具,使我们能够在教学过程中随时提供实验、演示和电路分析。教师可以在多媒体教室中深入浅出地分析各种电路的特性,讲解各种参数改变对电路的影响。学生可结合学习内容,进行接近于实际电路的调试分析,有利于对加深对理论理解。特别是一些大中专院校和广播电视大学,通过这样的计算机模拟仿真实验,把电子技术的理论教学和实验教学有机地结合了起来。
下列图像为软件界面和相关介绍:
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函数信号发生器以及示波器界面介绍如图9所示:
图9.1函数信号发生器和示波器
图9.2界面及按键介绍
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3.2放大电路的仿真与分析
3.2.1试验电路参数
已知条件:Vcc=+24V,晶体管为BC237,管子的饱和压降Uces≤0.6V,β≥30,fT≥150MHZ,Ap≥6dB。
主要技术指标:输出功率Po≥25W,工作频率100MHZ,效率η>50%,负载RL=51Ω。
确定放大器的工作状态:
为了获得较高的效率η和最大的输出功率Po,选丙类放大器的工作状态为临界状态,θ=65o,假设Po=25W.
3.2.2计算谐振回路与耦合回路的参数
根据负载电阻和最佳负载可以得出抽头系数P=0.368,同时根据工作频率等于100MHZ,可以得出L=1uh,C1=0.1uf,C2=0.15uf。 具体实验电路如图10所示:
具体计算过程如下: 求最佳负载的公式:
图10试验电路原理图
(VCC?Uces)2RP?2P0得最佳负载为:Rp= 11Ω。
Ic1?
2P0RP13
基波电流振幅为:
解得:Ic1=25.3mA
集电极电流脉冲的最大值:
解得:IcM=5.3A
直流分量:Ic0?ICM*α0(?c)
解得:Ic0=1.3A 直流输出功率:P= = VCC*Ic0 其中:VCC=24V
解得:P= =31.2w
功率放大的总效率:η=80% 2.谐振回路及抽头回路的电容比: 由抽头电路知: 总电容: 则由:
C=(C1*C2)(C1+C2)ICM?IC1Mα1(?c)1L*CW0=2π*f0W02=抽头系数: P=C1C
根据负载电阻和最佳负载可以得出抽头系数P=0.368 若取:L3=1μH
C=(102)3则求的: C1=1pF
C2=15pF
3.偏置电路
已知Ubz=0.6V,则Ubm=4V取Re=10Ω,则Vbb=-1V。 则:
通过确定参数后可得出电路输出,
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cos?C=(Ubz-Ubb)Ubm示波器得到的试验结果如图11所示:
3.2.3主要技术指标的测试
1 输出功率
高频功放的输出功率是指在放大器负载RL?51?上得到的最大不失真功率。对于图 4所示电路,集电极的输出功率为高频功率放大器的输出功率,即
图11 试验结果图
Uc2121PUc?Ic1??Ic1RL1?22RL2放大器的输入功率为:P o?Ic0?UCCIc0为电流计M1测得的电流。 2 效率
P0U2Rη==LLP1IC0*VCC
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