互补输出级交越失真消除的研究电工电子仿真实践报告

东北石油大学电工电子仿真实践课程设计2014年7月4日课程电工电子仿真实践课程设计题目互补输出级交越失真消除的研究院系电气信息工程学院电气系专业班级电气123学生姓名张豹学生学号120603140309指导教师刘小斌李宏玉电工电子仿真实践课程设计任务书课程电工电子仿真实践课程设计题目互补输出级交越失真消除方法的研究专业电气工程及其自动化姓名张豹学号120603140309主要内容根据仿真软件MULTISIM8的主要功能特点,利用其先进的高频仿真功能对互补输出级交越失真消除方法进行的仿真研究。基本要求对于电压放大电路的输出级，一般有两个基本要求一是输出电阻低，二是最大不失真输出电压尽可能大。分析所学过的各种基本放大电路，共集放大电路满足前一要求，但它带上负载后静态工作点会产生变化，且输出不失真电压也将减小。在仿真软件MULTISIM8中，可以应用较为理想对称特性的NPN和PNP型管。主要技术指标如下1、工作中心频率；065FMHZ2、负载电阻R10K；3、VCC15V；4、VEE15V。主要参考资料1刘伟，李思强MULTISIM8电工电子仿真实践M哈尔滨黑龙江科学技术出版社，20072刘骋高频电子线路M西安西安电子科技大学出版社，20033何中庸高频电路设计与制作M科学出版社，20024谢沅清模拟电子线路M成都电子科大出版社，20015张肃文高频电子线路M北京高等教育出版社，2007完成期限2014630201474指导教师刘小斌李宏玉专业负责人陶国彬2014年7月4日目录1设计12方案选择与电路原理图的设计13元件选取与电路图的绘制131元件选取132电路图的绘制14虚拟仪器设置与仿真分析计算341虚拟仪器设置342仿真分析计算35仿真结果46修改电路参数的仿真计算47总结5参考文献61设计在仿真实验中，利用具有较为理想对称特性的NPN型和PNP型管，可以看到只受晶体管输入特性影响（不受其它因素影响）所产生的失真和消除这种失真的方法。2方案选择与电路原理图的设计消除失真的方法是设置合适的静态工作点。利用直流电压表测量两个电路中晶体管基极和发射极电位，得到静态工作点；用示波器分别观察两个电路输入信号波形和输出信号波形，进行动态测试。3元件选取与电路图的绘制31元件选取1、晶体管采用NPN型晶体管2N3904和PNP型晶体管2N3906。2、二极管采用1N4009。3、电压表及示波器。32电路图的绘制1、利用直流电压表测量两个电路中晶体管基极和发射极电位，得到静态工作点，如图31所示。各电压表所测量的电压如图中所标注。2、用示波器分别观察两个电路输入信号波形和输出信号波形，并测试输出电压的幅值。如图32所示。CHANNELA为输入电压波形，CHANNELB为输出电压波形。电压波形如图33所示。图31静态测试图32动态测试图33示波器显示的电压波形4虚拟仪器设置与仿真分析计算41虚拟仪器设置VCC15V；VEE15V；R10K；其它如电路图31、32、33所示。42仿真分析计算静态时，从正电源VCC经R，D到负电源VEE形成一个直流电流，必然使T1和T2的两个基极之间产生电压UB1B2UD1UD2由于二极管的动态电阻很小，可以认为T1管和T2管的基极动态电位近似相等，且约为UI，即UB1UB2UI。5仿真结果仿真结果如表51、52所示。表51基本互补电路的测试数据直流电压表1读数UB1/MV直流电压表2读数UE1/NV输入信号V1峰值/V输出信号峰值/V0898721331表52消除交越失真的互补输出级的测试数据直流电压表3读数UB3/MV直流电压表4读数UB4/MV直流电压表5读数UE3/MV输入信号V2峰值/VQ3基极动态电位/VQ4基极动态电位/V输出信号峰值/V7212567213241470521406140619976实验结论1、对基本互补电路的测试可得到如下结论（1）静态时晶体管基极和发射极的直流电压均为0，静态功耗小。（2）由于输入电压小于BE间的开启电压时两只晶体管均截止，输出信号波形明显产生了交越失真，且输出电压峰小于输入电压峰值。2、对消除交越失真的互补输出级的测试可得到如下结论（1）晶体管级直流电位UB3UB4721MV，表明两只管子在静态均处于导通状态，发射极的直流电位UE3147MV，很接近于零，说明管子具有很好的对称性。UB3UB4、UE30的原因仍在于NPN型晶体管2N3904和PNP型晶体管2N3906的不对称性。（2）输入电压的峰值为2V,有效值约为1414V。在动态测试中，UB3UB41406VUI，说明在动态的近似分析中可将Q3和Q4的基极与输入端可看成为一个点。（3）输出电压峰值与输入电压峰值相差无几，且输出信号波形没有产生失真，说明合理设置静态工作点是消除交越失真的基本方法，且使电路的跟随特性更好。7总结本课程设计就互补输出级的测试系统进行原理图设计，使用MULTISIM8软件进行了仿真，验证了设计的合理性和可行性。具体内容包括1、设计了互补输出级的测试系统的主电路和控制电路，包括静态测试和动态测试两部分；2、根据设计任务指标计算了各部分系统参数，并进行了相应元件选取晶体管采用NPN型晶体管2N3904和PNP型晶体管2N3906。二极管采用1N4009；3、利用MULTISIM8软件进行了仿真，仿真结果表明合理设置静态工作点是消除交越失真的基本方法；4、特过仿真软件，我更加熟悉的掌握了互补输出级的正确接法和输入输出关系。参考文献1刘伟，李思强MULTISIM8电工电子仿真实践M哈尔滨黑龙江科学技术出版社，20072李建伟基于MULTISIM11的静态工作点稳定电路研究J长治市长治学院学报，20123李国添放大电路静态工作点设置目的及方法J哈尔滨黑龙江科技信息，20084王林川，潘文明，李庆鑫，牟瑞基于负反馈原理的功放电路交越失真解决方法研究J北京北京电子技术学院，20085童诗白，华成英模拟电子技术基础M北京高等教育出版社，20126陈洪斌稳定静态工作点的必要性及方法J长春市吉林省教育学院，2006东北石油大学课程设计成绩评价表课程名称电工电子仿真实践课程设计题目名称互补输出级交越失真消除方法的研究学生姓名张豹学号120603140309指导教师姓名刘小斌李宏玉职称副教授副教授序号评价项目指标满分评分1工作量、工作态度和出勤率按期圆满的完成了规定的任务，难易程度和工作量符合教学要求，工作努力，遵守纪律，出勤率高