东南大学信息学院模电实验一.docVIP

实验一 晶体二极管特性分析 陈金华 实验目的： 1.熟悉仿真软件Multisim的使用，掌握基于软件的电路设计和仿真分析方法； 2.熟悉PocketLab硬件实验平台，掌握基本功能的使用方法； 3.通过软件仿真和硬件实验验证，掌握晶体二极管的基本特性。 二．实验内容： （一）仿真实验： 1.根据图1所示电路，在Multisim中进行仿真分析，得到二极管的伏安特性。 ,图1.二极管伏安特性实验电路 仿真任务：二极管选取型号1N3064，对直流电压源V1进行DC扫描，扫描范围0-1V，步长0.01V，测量二极管中的电流，得到二极管的伏安特性曲线。 仿真设置：Simulate—Analyses—DC Sweep，设置电压扫描范围和输出变量。 图1所示的二极管伏安特性曲线“ 2，根据图2所示的二极管半波整流电路，在Multisim中进行仿真，得到输出电压随不同参数的变化情况。 图2.二极管半波整流电路 仿真任务及分析方法： 固定输入信号频率为50Hz，振幅5V，直流电压0V，负载电容C1=10uF，改变负载电阻，采用Agilent示波器（Agilent Oscilloscape）观察输入输出波形，测量输出电压的平均值和纹波电压，并完成表1. 固定输入信号频率为50Hz，振幅5V，直流电压0V，负载电阻R1=10kΩ，采用Agilent示波器（Agilent Oscilloscape）观察输入输出波形，测量输出电压的平均值和纹波电压，并完成表2. 根据仿真实验数据，给出输出电压的平均值和纹波电压与负载电阻和负载电容的相互关系。 仿真设置：直接双击输入信号源设置输入信号，直接双击示波器图标观测输入和输出波形；通过选择Simulate-run进行仿真，也可以直接在Multisin控制界面上选择运行；还可以选择Simulate-Analyses-Transient Analyses进行设置和仿真，并观测输出波形。 表1： 负载电阻（kΩ） 1 10 100 输出电压（V） 2.15 3.85 4.31 输出纹波峰峰值（V） 2.89 0.65509 0.0786 表2： 负载电容（uF） 10 47 220 输出电压（V） 3.85 3.93 3.93 输出纹波峰峰值（V） 655.09m 143.04m 30.63m 输出电压的平均值和纹波电压与负载电阻和负载电容的相互关系： 1.输出电压的平均值随负载电阻的增大而增大； 2.输出电压的平均值随负载电容的增大而增大，但增大幅度会明显减小； 3.纹波电压的平均值随负载电阻的增大而减小； 4.纹波电压的平均值随负载电容的增大而减小。 根据图3所示的二极管交流特性实验电路，在Multisim中进行仿真，得到二极管电路在不同输入信号幅度情况下的失真情况，认识二极管的非线性特性。 图3.二极管交流特性实验电路 实验任务： 输入信号信号源频率10kHz，直流电压2V，负载电阻1kΩ，限流电阻100Ω，改变输入信号幅度，观察测量不同信号幅度下输出信号失真状况。用示波器观察输入输出瞬态波形，用频谱分析仪测量基波和谐波幅度，填表。根据结果给出二极管电路输出信号失真度与输入信号幅度的定性关系。 输入信号幅度（V） 0.05 0.1 0.2 基波P1（dB） -37.308 -31.835 -26.363 二次谐波P2（dB） -103.292 -91.335 -79.332 P2-P1(dB) 65.984 59.500 52.969 思考：若改变二极管直流工作电压，输出信号失真状况有何变化？ 二极管直流工作电压越大则信号失真的情况越小。 硬件实验 1.根据如图4在面包班上设计电路，直流电压源用信号源替代，交流幅度设为0，改变信号源的直流电压获得不同直流电压输入，测量二极管两段电压，计算二极管中电流，完成表格。并画出实际二极管伏安特性曲线。 图4.二级管伏安特性实验电路 输入电压（V） 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 VD+(V) 0.101 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 1.00 VD—(V) 0 0 0 0 0.003 0.019 0.071 0.15 0.23 0.32 ΔVD(V) 0.101 0.20 0.30 0.40 0.497 0.581 0.629 0.65 0.67 0.68 ID（mA） 0 0 0 0.007 0.034 0