模电课后仿真分析报告
学院____电子与信息工程学院 ___
班级_____通信 13（本 1）______
姓名______钟久金 _____________
学号_______130915033_________
指导老师 ______肖开选 _________
二极管静态和动态电压的测试
仿真数据
直流电源
V1/V
交流信号
V2/mV
R 直流电压表
读数 U
R
R 交流电压
U r /mV
二级管直流电压
U/V
二极管交流
电压 U
d /mV
1 10 353.847mV 9.322 00.65 0.678
4 10 3.296 9.920 0.704V 0.080
结论
（1）比较直流电源在 1V 和 4V 两种情况下二极管直流管
降压可知，二极管的直流电流越大，管压降越大，直流管压
降不是常数。
（2）比较直流电源在 1V 和 4V 两种情况下二极管直流管
降压可知，二极管的直流电流越大，其交流管压降越小，说
明随着静态电流的增大，动态电阻将越小；两种情况下电阻
的交流压降均接近输入交流电压值，说明二极管的动态电阻
很小。
共源放大电路测试
仿真数据
输入电压峰值
U / mV
ipp
R g /M
2
U /V
GSQ
U /V
DSQ
漏极电流
I / mA
DQ
输出电压
U o / mV
电压放大
倍数 A u
10 6.0 2.137 5.564 0.9436 708.780 -71
10 6.1 2.107 9.256 0.5472 513.891 -51
结论
（1）由 2N7000 的转移特性可得 UGS(th ) =2V ，
I =199.182mA。由于
DO
U 变化时 iD 变化较快，因
GS
此用电子仪器测量时，应特别注意不能超过场效应
管的最大功耗，以免烧坏。
（2）当电阻 Rg 2 增大时，
U 减小， IDQ 减小，
GSQ
U 增大，|
DSQ u A |减小。由此说明，在 Rd 和
A |减小。由此说明，在 Rd 和
R 不变的L
情况下，调整电路参数增大 I DQ 是提高电路电压放
大能力的有效方法。需要注意的是，调节 Rg2 时，
要始终保证效应管工作在恒流区，保证电路不是
真。
（3）由
U th =2V ， IDO =199.182mA 和公式
GS( )
2
g ，分别计算 R 2 g 等于 6 和 6.1 时的 m I I
DO DQ
U ( )
GS th
g 分别为 13.7mS 和 10.4mS，因此电压放大倍数
m
A u g
m (R // R ) 13.7 5
d L
68
A u g
m (R // R
) 10.5 5
d L
52
两级直接耦合放大电路的测试
静态工作点调试
R 2 10 9.8 9.7 9.6 9.5 9.4 9.3 9.32
c / k
UCQ 2 10.87 10.889 10.889 10.909 10.918 10.928 10.936 10.936
/V
U 3 1208 854.481 667.522 500.295 322.82 145.115 -32.809 2.794
CQ /mV
电压放大倍数测试
输入差模信号 第一级输出电 第一级差模放 第二级输出电压 第二级电压 整个电路的电
电压峰值 /mV 压峰值 /mV 输出峰值 /mV
大倍数 放大倍数 压放大倍数
2 34.014 17 -672.104 -19.760 -336.052
共模放大倍数的测试
输入共模信号 第一级输出电 第一级差模放 第二级输出电压 第二级共模放大 共模抑制比
电压峰值 /mV 压峰值 /mV 输出峰值 /mV
大倍数 倍数
100 8.634 157.593 -8.6 10
-9 -1.58
10 2.13
-9
11
10
结论
（1）由于直接耦合放大电路各级之间的静态工作点相
互影响，一般情况下，应通过 EDA 软件调试各级的静态
工作点，基本合适在搭建电路，进行实际测试。
（2）当输入级为查分放大电路时，电路的电压放大倍
数是差模放大倍数。
（3）具有理想对称的差分放大电路抑制共模信号能力
很强，因此以它作直接耦合多级放大电路的输入级可提高
整个电路的共模抑制比。
典型的静态工作点稳定电路频率响应的测试
电路参数变化时对频率响应的影响
耦合电容 耦合电容 旁路电容 射极电阻 中频电压 下限频率 上限频率
增益 / dB
C1 /uF C2 / uF Ce /uF Re / fH / Hz fH / MHz
k
10 10 10 1 33.499 1540 228.757
10 10 10 1 33.499 173.094
100 10 10 1 33.499 1540
10 10 10 1.2 32.296 245.824
结论
（1）实验表明，耦合电容 C1 从 10uF 变为 100uF 时下
限频率基本不变，而旁路电容 Ce 从 100uF 时下限频率明
显减少。这一方面说明由于 Ce 所在回路的等效电阻最小，
要想改善改电路的低频特性应增大 Ce ;另一方面说明在分
析电路的下限频率时， 如果有一个电容所在回路的时间常
数明显远小于其它电容所在回路的时间常数， 那么该电容
所确定的下限频率就是整个电路的下限频率， 而没有必要
计算其电容所确定的下限频率， 因而计算前的分析是很重
要的。
（2）在静态工作点稳定的电路中，当射极电阻 Re 从
1K 变为 1.2K 时，放大管的静态集电极电流减小， 使跨
导 gm 减小，从而使 | K |=
g
'
m R 减小，导致
L
'
C 减小，上限频
率 fH 增大，上述现象一方面进步说明增益与带宽的矛盾
关系，另一方面说明发射结等效电容与 Q 点有关，即 Q
点的设置将影响上限频率。
交流负反馈对放大倍数稳定性的影响
仿真数据
信号源峰值 反馈电阻 闭环电压放大 电压放大 电压放大倍 开环电压放
运放 U2 输出
Uip / 10mV R f 2 /K U A Auf Auf
电压峰值 倍数 倍数 数
op uf 1 2
大倍数 A
10mV 100 979.053 97.9 -100 -100
4
100
10mV 10 899.46 89.9 -100 -10
3
100
结论
（1）当 R f 2 从 100k 变为 10k 时，电路的开环电压
放大倍数变化 A / A (103 104 ) /104 0.9，闭环电压放大
倍数变化量 A / (89.9 97.9) / 97.9 0.082
uf A ，
uf
| A
/A | | A/A |
uf 。由此说明负反馈提高了放大倍数的稳
uf
定性。
（2）当 R f 2 从 100k 变为 10k 时，开环电压放大倍
数 A 从104 变为
3
10 ，闭环电压放大倍数
A 分别为 99 和
uf
90.9。
（3）当开环电压放大倍数 A 从
4
10 变为
3
10 时，闭环
电压变化量的计算结果为
A
uf
Auf
(
1
3
10
3
10
F 1
4
10
4
10
F
) /
1
4
10
4
10
F
- 0.082 。
压控电压源二阶低通滤波器幅特特性的测试
压控电压源二阶低通滤波器幅频特性的测试结果
反馈电阻 特征频率
通带电压
增益
通带电压
放大倍数
f= f0 处的电压增益
f f 处的电
0
压放大倍数
品质因数
R/ k
f0 / A d
Hz
20 lg | uf |/
A
up
20l g | Au |/ dB
A |
f f
A Q | |
|f f
0
0
A
up
10 1000 6.02 2 5.719 1.93 0.965
15 1000 7.959 2.5 13.61 4.79 1.92
结论
反馈电阻 Rf 增大， 通带电压放大倍数 Aup 增大， 使品质
因数 Q 增大，从而使
f 处的电压放大倍数增大，适当
f
0
调节 Aup 增大品质因数 Q，可以改善滤波电路特性， 当通
带电压放大倍数 Aup 分别为 2 和 2.5 时，计算的 Q 值分别
为 1 和 2。
压控振荡电路的测试
压控振荡电路在不同输电压下的振荡频率
ui /V u0周期 T / ms uo 频率 f / Hz u0幅值 /V
-6 2.129 469.7 5.9
-3 4.293 232.9 5.9
结论
（1）u0 为脉冲波，
u 为锯齿波，两者频率相同
01
（2）
u =-6V 时u0 的频率是
i
u =-3V 时的两倍，说明压控
i
振荡电路的输出波形频率与输入电压成正比
（3）当
u 为幅值 -3V~-15V 的锯齿波时， uo 为幅值 5.9、
i
频率随
u 幅值而变化、疏密相同的脉冲波
i
数电课程设计
题目________电冰箱保护器 ___________
学院_____电子与信息工程学院 ________
班级______通信 13（本 1）___________
姓名________钟久金________________
学号_______130915033______________
指导老师 _______张军______________
1、课题引论
我国的电压频率为 50HZ，有效值为 220V 的正弦交流电，
但是由于特殊因素造成的事故， 产生断电的情况， 当电网恢复正
常时，刚开始那几分钟的电是波动较大且高频分量较多。
在此前
提下，为了电冰箱的压缩机能正常工作且保证其使用寿命， 设计
一个电冰箱保护器，当电网因为特殊原因断电后，再次来电时，
起保护电冰箱。
2、设计任务与要求
(1)设计并制作电冰箱保护器，具有过、欠压保护，上电延时
等功能。
(2)电压在 180-250V 范围内，正常供电时绿灯亮。
(3) 过压保护： 当电压高于 250V 时，自动切断电源， 红灯亮。
(4) 欠压保护： 当电压低于 180V 时，自动切断电源， 红灯亮。
(5)延时保护： 在上电、 欠压、 过压保护切断电源时， 延时 3-5
分钟才可接通电源。
3、设计原理
根据工作电压 180~280V，可以设置上限电压和下限电压，
在此采用 LM339 设置一个双限比较器， 再通过 NE555 定时器来
达到延时五分钟供电的要求。
4、设计概念
上限电压 V
1
比
继
控制电路
负
U 较 （555 定时器）
i
电
载
器 器
下限电压 V
2
5、电路工作原理
LM339 、NE55 的工作电压都是在 5~18V 的直流电，
为使芯片能正常工作，首先把电压降为 18V ，降压后用
LM7812 稳压到 12V 后在供给别的电路， 同时考虑到 LM7812
必须在 3V 以上的电压。
而 220V/15V=14.6,180V/14.6=12.8V ，
当时电低于 180V 时，LM7812 是不能正常工作的，所以才
要降压到 18V ，这样即使市电低于 180V，降压后电压都会高
于 15V ，后级都能正常工作。
当电压刚到来时且在正常电压范围内，此时高端比
较器和低端比较器的输出都是高电平， 三极管 VT1 导通， 集
电极为低电平， 而此时的 C1 电压为零， 则使得 NE555 的 2、
6 脚电压为 VCC 高于 2/3VCC ，使得 3 脚没有输出，为低电
平，三极管 VT2 截止，继电器不能吸合，电冰箱不能工作，
此时的 NE555 为暂稳态，随着 C1 的充电，经过大概五分钟
2、6 脚的电压低于 1/3VCC ，3 脚变为有输出，为高电平，
三极管 VT2 导通， 继电器吸合， 电冰箱正常工作。
当市电高
于 280V 或者是低于 180V 时，会使得参考输入电压高于高端
电压或者是低于低端电压，这时总有一个比较器输出为低电
平，另一个为高电平，再根据 LM339 里输出的开漏特点，
这时 VT1 基极仍然是低电平， VT1 不导通，集电极为高电平，
导通 D5，使得 NE555 的 2 脚和 6 脚的电压超过 2/3VCC ，使
得 3 脚无输出，为低电平， VT2 截止，继电器断开，电冰箱
停止工作。当电压恢复正常时，高端比较器和低端比较器都
输出高电平， VT1 导通，D5 截止，NE555 的 2、6 为低电平，
3 脚有输出，电冰箱重新正常工作
6、原理图
7、电路的调试
由于调试电路时使用的是直流电，所以把变压器和
电冰箱去掉了， 加了两个 LED 灯，分别接在继电器的常闭和
常开触点，其中 D2 绿色 LED 接在常闭触点， D3 红色 LED
接在常开触点，以方便观察调试，当电压正常时，继电器吸
合，D3 点亮，否则 D2 点亮。这里为了更易观察，还把定时
作用的电阻改小了，用了 100K 的电阻，
8、参数计算
输入电压的正常范围 ：
下 限 电 压 ： 220V/18V=12,180V/12=15V ,15V/2=7.5V
上限电压： 280/12=23V ，23V/2=11.5V
所以双限比较器的高端输入电压应该为 11.5V ，低端电压为
7.5V，这个是通过调节 ADJ3 和 ADJ4 实现的定时时间：
时间常数为 T=R*C=220uf*100K=22S 根据零状态电容电压
方程 Uc =Us （1-
t
e
/T ），当
U 为 2/3 时，NE555
c
的输出就会翻转，代入计得定时时间约为 30S
总结
在这次课程设计中，不仅仅是锻炼了自己调试电路
的能力，更是让我的加深了数电和模电知识相互磨合利用。
设计过程中采用模块化的方式，把各个模块功能都实现了，
再总体合起来调试，这不失为一个好方法，把问题缩小化，
然后一个一个解决，可以降低设计难度，使得设计更加简便
了。还有就是在设计过程时的参数计算问题， 要求计算准确，
各个电压参数的值，如何把电压降到自己想要的数值，电压
控制是这个课题的关键之处，保护电冰箱也是通过电压的变
化来实现。还有就对于芯片总体功能和引脚功能的了解，懂
得如何去使用它来达到自己想要的用处，总的来说收获还是
挺多的，不失为一个宝贵的经验。
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