2024 LTspice电路仿真竞赛基础题汇总
该项目使用了LTspice,实现了电路仿真的设计,它的主要功能为:模拟电路的 学习和研究。
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更新2025-03-11
57

基础题1_双电源反相比例电路和加法电路

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实验步骤

1. 按照图1和图2,在LTspice界面搭建电路。

2. 反向比例运算电路

首先搭建一个实验中需要的直流信号源,这是由电阻和电位器构成的直流电桥,分别调整电位器,可输出正负电压,既可以双出,又可以单出,如图3所示。

                          3 简易直流信号源

 

将电路接成反向比例运算电路(RF=20kR1=10kRꞌ=6.8k),按照表1中输入电压的要求,调整简易直流信号源,分别作用于电路输入端,用电压表测量并记录输出电压。

 

1 直流信号源作用于反向比例运算电路

VIDC(V)

±0.2

±0.4

±0.6

±0.8

VODC(V)

±0.35

±0.7

±1.04

±1.39

   

将输入电压改为1kHz正弦交流信号,按照表2中输入电压的要求,调整交流信号源,分别作用于电路输入端,用示波器测量并记录输出电压。

 

        2 交流(1kHz)电压作用于反向比例运算电路

    VIrms(V)

0.2

0.4

0.6

0.8

VOrms(V)

0.39

0.79

1.19

1.59

 

4. 反向加法运算电路

将电路接成反向加法运算电路(RF=20kR1=10kR2=10kRꞌ=3.9k),按照输入电压的要求,调整简易直流信号源,分别作用于电路输入端,用电压表测量并记录输出电压。

VI10.2VVI2=-1VVO __1.49__V

基础题2_双电源积分电路和微分电路

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实验步骤

1.     积分运算电路

LTspice界面上,按照图1,搭建积分运算电路(R= Rꞌ=10kRF=1MC=0.01μF)。

按照表1中输入电压的要求,调整信号源,作用于电路输入端,用示波器测量并记录输出电压及其波形。

 

1  方波作用于积分运算电路


VIp

VP-PV

Tms

vI image.png

0.5

1

1

vO   

0.5

1

1

2. 微分运算电路

LTspice界面上,按照图2,搭接成微分运算电路(R= Rꞌ =10kR1=510C=0.033μF,其中R1C串联)。

按照表2中输入电压的要求,调整信号源,作用于电路输入端,用示波器测量并记录输出电压及其波形。

 

2  方波作用于微分运算电路


VIp

VP-PV

Tms

vI image.png

0.25

4.1

1

vO   

0.25

4.51

1

基础题3_键控增益放大器

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实验步骤

    1. 按照图1,在LTspice界面上插接电路。

2. 接通±5V电源。

3. 根据供电电压和电路的放大倍数,输入合适的信号源电压,来观察电路输出波形。

4. 使开关从“000”~“111”,观察输出波形,记录输入电压和输出电压及其波形,求出对应的电压放大倍数,并与理论值比较。

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000

理论3倍放大,实际2.98

image.png

001

理论4倍放大,实际3.98

image.png

010

理论5倍放大,实际4.98

image.png

011

理论6倍,实际5.98

image.png

100

理论7倍,实际6.97

image.png

101

理论8倍,实际7.97

image.png

110

理论9倍实际8.96

image.png

111

理论10倍,实际9.96

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基础题5_仪表放大电路

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实验步骤

    1. 按照图2,在LTspice界面上搭建电路(电桥上的四个电阻为等值电阻,其中一个电阻为可变电阻)。

2. 用电压表测量电路的输出电压,调节可变电阻,使输出电压接近零。

3. 调节可变电阻,使其值改变1%,测量输出电压并记录。

调整滑变与电桥电阻相同,输出电压约等于0V

调节滑变改变1%后记录输出电压(电桥电压差为:0.01865左右;放大倍数为266.7左右)

基础题6_单电源集成运放交流耦合放大器

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实验步骤

1. 按照图2,在LTspice界面上搭接电路(R=Rꞌ=100kR1=1kR2=10kC1=C3=100μFC4=0.1μFC2=1μFRL=10kΩ)。

2. 测试电源电压分压值和输出直流电压,并记录测试数据。

输入端未输入时,电源电压分值为7.5V,输出直流电压为7.5V

3. 在放大器的输入端加入频率为1kHz,有效值约为20mV的正弦电压信号,用示波器观察输出波形。

4. 调节输入信号幅度,在放大器的输出波形基本不失真情况下(用示波器观察),用示波器分别测量放大器的输入电压vi和输出电压vo,求出Av

改变输入电压为250mV输出电压为2.66V左右放大倍数为A == 11左右

5. 改变输入信号频率f,测量不同f情况下的电压放大倍数。

改变输入信号频率为270K,输出电压约为204mV放大倍数约 A == 11

6. 观察电路的幅频特性曲线,确定电路的上限频率和下限频率。

下限为22Hz 上限为350Hz

基础题7_全波精密整流电路

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实验步骤

1.     按照图2,在LTspice界面上插接电路(RP1=1kR=2kRP1=680,二极管为1N4148,运放)。

2.     接通电源电压。

3.     在电路输入端接入峰值500mV,频率1kHz的正弦信号,观测输出波形,并记录。

4.     在电路输入端接入峰值100mV,频率1kHz的正弦信号,观测输出波形,并记录。

5.     在电路输入端接入峰值更小,频率1kHz的正弦信号,观测输出波形,并记录。

6.     找出电路输入电压的最小值。

30mv左右时正弦波幅度开始不稳定

基础题8_状态变量型有源滤波器

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实验步骤

1. 按照图3,在LTspice界面上搭建电路(R1=R2=R3=51kR4~R10=10kC1=C2=1000pF)。

2. 接通电源电压。

3. 测试四种滤波器的波特图,并记录频率特性曲线以及相关频率。

高通:

带阻:

低通:

带通:

基础题9_RC桥式正弦波振荡器

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实验步骤

1. 按照图1,在LTspice界面上插接电路(R=R2=10kR1=6.8kRW=20 kC=0.01μFD1D21N4148,运放)

2. 接通±5V电源。

3. 用示波器观察振荡波形。

将示波器接在振荡器的输出端,调节电位器Rw,以改变负反馈的大小,观察振荡输出波形的变化。当Rw调到某一位置时,振荡产生,并输出较好的正弦波。若继续调节Rw,输出波形将产生非线性失真。

4. 改变元件参数,然后用示波器测量输出波形

1)保持R10kΩC0.01μF,用示波器观察并测量正弦波输出电压幅度和振荡频率。

2)保持R10kΩ,改变C1000pF,用示波器观察并测量正弦波输出电压幅度和振荡频率。

3)保持C0.01μF,改变R1kΩ,用示波器观察并测量正弦波输出电压幅度和振荡频率。

基础题10_正弦波-余弦波发生器

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实验步骤

1. 按照图1,在LTspice界面上插接电路。

2. 接通±5V电源。

3. 用示波器观察振荡波形。

将示波器接在RC桥式振荡器的输出端,调节电位器Rw,以改变负反馈的大小,观察振荡输出波形的变化。当Rw调到某一位置时,振荡产生,并输出较好的正弦波。若继续调节Rw,输出波形将产生非线性失真。

    4. 用示波器同时观察电路的两个输出端波形,测试正弦余弦波形的频率和相位差,并记录。

5. 选择另一种全通滤波器,测量输出波形,分析其频率和相位差。

基础题11_方波-三角波发生器

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实验步骤

1.按照图1a),在LTspice界面上搭建电路。

2.接通±5V电源。

3.主要参数测试

   1)方波参数的测量

C0.047μFR100kW,调整电位器Rw中心抽头位于上端,用示波器观测方波、三角波的参数。

   方波的最大峰-峰值Vp-p_____4.7--4.7______ (V)

   方波的脉冲宽度     T1_____10.5______ (ms)

   方波的周期         TZ_____21.45______ (ms)

2)三角波参数的测量

    三角波的最大峰-峰值Vp-p_____0.69--0.6______ (V)

三角波的周期TZ____21.45_______ (ms)

3)保持Rw位置不变,用示波器同时观察并记录对称的方波和三角波,并注意它们之间的时间相位关系

       Eq_____4.7______ (V)                         Ed_____0.7______   (V)

       Ems____9.76_______(V)                  Emx____9.76_______  (V)

       T1_____13.19______ (ms)                      T2____13.19_______ (ms)

        测量结果与两步骤的数据相比较。

    (4)改变RW,注意记录波形频率的变化范围fH fL

r7越大周期越长

变化频率:20hz-100hz

基础题12_单电源矩形波发生器

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实验步骤

1. 按照图1,在LTspice界面上搭好单电源矩形波发生器电路。

2. 接入+5V电压

3. 用示波器观测输出波形,测量矩形波周期,并与理论值比较。

image.png

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理论值:

T=2*51k*0.0000002*ln(1+R2/R1)

=6.2

实际值:

T=7.7

基础题13_V-F变换器

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实验步骤

1. 按照图1,在LTspice界面上插接电路(R1=R6=100kR2= R3= R4= R5=51kR7=10 kC=1nF,双极型晶体管,运放)

2. 接通±5V电源。

3. 用示波器观察振荡波形。

 

将电源E设置为三角波或锯齿波,这样,随着E的线性增长,输出电压的频率也将随之线性增大,这就实现了扫频。

 

将控制电压源设置为三角波,频率为100Hz,幅值2V,偏置2V,这样即为电压在04V之间变化的扫描电压,可以清楚地看到输出电压的频率随着控制电压的增大而增大的全过程,记录输出电压(扫频波形)波形。

基础题14_数控稳压电源

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实验步骤

1. 按照图2,在LTspice界面上搭好电路。

2. 接入输入电压12V,并用电压表测量输出电压。

Vout=6.578

3. ABC1时,调节R2,使输出电压VO2V,当A0BC1时,调节R3,使输出电压VO6V,当B0AC1时,调节R4,使输出电压VO4V,;当C0AB1时,调节R5,使输出电压VO3V

4. 记录8个状态时的输出电压。

A=0,B=0,C=0         Vout=8.9964

image.png

A=1,B=1,C=1         Vout=2

image.png

A=1,B=0,C=0         Vout=4.9996

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A=0,B=1,C=0         Vout=6.999

image.png

A=0,B=0,C=1         Vout=7.998

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A=1,B=1,C=0         Vout=3

image.png

A=1,B=0,C=1         Vout=4

image.png

A=0,B=1,C=1         Vout=6

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基础题15_DC-DC变换器

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实验步骤

1. 按照图2,在LTspice界面上搭好电路。

2. 接入+5V电源电压。

3. 测试输出电压,并记录。

-Vout=8

4. 测量运放输出端波形、电路输出端波形及纹波。

基础题16_负载不接地式稳流源

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实验步骤

1. 按照图1或图2,在LTspice界面上搭好电路,其中,F1403为基准电压源(也可以选择仿真图中的稳压二极管电路结构),运放,双极型晶体管,电阻R1kRL选用LED若干。

2. 电压V1V2均为12V

3. 改变LED的数量,测量R的端电压,保持在2.5V,说明流过LED的电流为2.5mA


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