兩級(jí)阻容耦合放大電路設(shè)計(jì)與仿真

1、兩級(jí)阻容耦合放大電路設(shè)計(jì)與仿真- 0 - 0 -實(shí)驗(yàn)原理：如圖所示電路是兩級(jí)阻容耦合放大電路。阻容耦合就是利用電容作為耦合 隔斷直流通交流的電路， 其中電路的第一級(jí)輸出信號(hào)通過電容 C3 和第二級(jí)的輸 入電阻 R13 加到第二級(jí)的輸入端。電路圖中 V5 是直流電源，提供 12V 的直流 電壓。V4 是信號(hào)源，提供交流正弦小信號(hào)。 C2 是隔直流電容， C3 是耦合電容。 R11、R14、為第一級(jí)的三極管 Q6 提供偏置電流。 ,R13、R2 為第二級(jí)的三極管 Q7提供偏置電流。 R3為負(fù)載電阻。通過改變輸出電阻 R2、R3可以改變信號(hào)的 放大倍數(shù)。實(shí)驗(yàn)步驟：新建設(shè)計(jì)項(xiàng)目1在啟動(dòng) OrCAD/C

2、apture窗口選擇執(zhí)行File/New/Project 子命令，屏幕上將彈出如下圖 New Project 對(duì)話框1. 在 Name 下的框中填入項(xiàng)目名如 zhouxing,然后選中 Analogor Mixed Singal Cricuit 再在 Location 下的框中填入文件 要保存的路徑點(diǎn)擊 OK 得到下圖4.選中 Create a blank pro 后點(diǎn)擊 OK 后得5 點(diǎn)擊 Place工具按鈕的 Par 后添加元器件符號(hào)庫- 1 -電路圖的繪制1.從元器件庫中調(diào)元器件如圖2 調(diào)完器件后連線如圖在繪圖的過程中把元器件放在適合的位置后按鍵盤 的W鍵或點(diǎn)擊 Place工具按鈕的 W

3、ire后移動(dòng)鼠標(biāo)連線。修改各個(gè)器件的 參數(shù)的到如下原理圖。各支路的電流電壓功率如下所示：三電路分析和仿真1.瞬態(tài)特性分析(1).瞬態(tài)特性分析參數(shù)設(shè)置.在原理圖見面上方菜單欄點(diǎn)擊 Pspice后再彈出的窗口中開始設(shè)置分析類 行，本次分析點(diǎn)電路特性分析的 Options一欄選擇“ Time Domain(Transient)屏 幕上將出現(xiàn)瞬態(tài)特性分析的參數(shù)設(shè)置窗口。.在圖中的 Run to 設(shè)置終止分析時(shí)間。 Starts saving data項(xiàng)設(shè)置需要輸出 數(shù)據(jù)的起始時(shí)間 。Maximum step 項(xiàng)設(shè)置最大步長(zhǎng)，其中步長(zhǎng)時(shí)間不能超過起 始時(shí)間、終止時(shí)間中的小者。如分別設(shè)置終止時(shí)間，起始時(shí)間

4、，最大步長(zhǎng)分別 為 5ms, 0、 1u 如下圖。 .在上圖中點(diǎn)擊應(yīng)用按鈕后，再點(diǎn)擊 OK 按鈕。然后點(diǎn)擊運(yùn)行按鈕，得出 以下圖形。.打開 Add Trace的對(duì)話框，并選中需處理的變量名 V(OUT) 后點(diǎn)擊 OK 生成 OUT 的輸出波形。如下圖正弦小信號(hào)輸入波形經(jīng)過第一級(jí)放大的波形經(jīng)過第二級(jí)放大的波形分析：從圖可以看出該輸出波形失真較小，達(dá)到了放大電路的基本要求。注：本圖輸出波形是在經(jīng)過很多次不斷的修改元器件參數(shù)而的來的結(jié)果。 分析：從上圖可以看出當(dāng)輸入一個(gè)小信號(hào)時(shí)，經(jīng)過兩級(jí)阻容耦合放大電路后變 成了一個(gè)相對(duì)比較大的信號(hào)。兩級(jí)阻容耦合放大電路的第一節(jié)的放大倍數(shù)大約為 4621mv=462

5、兩級(jí)阻容耦合放大電路的第二節(jié)的放大倍數(shù)大約為 11V462mv=25由以上兩個(gè)圖可以算出此兩級(jí)阻容耦合放大電路的總的放大倍數(shù)為第一級(jí) 放大倍數(shù)乘上第二級(jí)放大倍數(shù)為 100*10=1000 倍，具有足夠的放大倍數(shù)。2 交流分析（1）交流分析的參數(shù)設(shè)置2）交流分析的輸出波形如下：電壓放大倍數(shù)圖- 7 -由上圖波形可知道其放大倍數(shù)大約為 34。其通頻帶大約在 100Hz-10MHz 之內(nèi)。（3）輸入阻抗：輸入阻抗反映了放大電路對(duì)信號(hào)源的影響程度，對(duì)于信號(hào) 電壓源，希望放大電路的輸入阻抗越大越好，這樣放大電路越小越好，信號(hào)源 的負(fù)載輕。而對(duì)于電流信號(hào)源則希望放大電路的輸入電阻越小越好。分析：從上圖可以

6、看出隨著頻率的增加，輸入阻抗也在減小甚至減小到接 近零。(4)輸出阻抗特性曲線： 輸出阻抗反映放大電路輸出受負(fù)載影響的程度，如果放大電路向負(fù)載輸 出電壓信號(hào)，則希望輸出阻抗越小越好，這樣放大電路輸出端更接近電壓源， 如果放大電路向負(fù)載輸出電流信號(hào)，則希望輸出阻抗越大越好，這樣放大電路 輸出端更接近電流源。放大電路對(duì)負(fù)載來說，等效為一個(gè)有內(nèi)阻的信號(hào)源(給負(fù)載提供被放大 的交流信號(hào))，這個(gè)內(nèi)阻就稱為放大電路的輸出阻抗，放大電路的輸出阻抗可在 輸入信號(hào)源短路，去掉負(fù)載，在輸出端加一信號(hào)源求得。( 5)幅頻響應(yīng)與相位響應(yīng)的分析 :在交流分析的情況下進(jìn)行幅頻響應(yīng)與相位響應(yīng)的分析， 在 Add Trace

7、 對(duì)話框 的 Trace Expression 欄中輸入 db(V(OUT3)/V(R4:1) ，加載頻率響應(yīng)波形。 如下 所示。再 Add Trace 對(duì)話框的 Trace Expression 欄中輸入 p(V(OUT3)/V(R4:1) ， 加載相位響應(yīng)波形，如下所示。db(V(OUT3)/V(R4:1)3 直流分析：直流分析參數(shù)設(shè)置：在 Analysis type 中選擇掃描方式為 DC sweep 在 options 欄選擇 Primary Sweep 在 Sweep variable中填入 v5,在 Sweep type 中 填入 start 為 0 end 為 12 points

8、/decade為 2 如下所示，點(diǎn)擊應(yīng)用并確定的出 輸出波形。- 10 -直流分析輸出波形：- 11 -結(jié)果和分析當(dāng)進(jìn)行瞬態(tài)分析時(shí)輸出波形出現(xiàn)了非線性失真。非線性失真主要由三級(jí)管的 伏安特性曲線的非線性產(chǎn)生的，如果輸入的正弦信號(hào)電壓時(shí)，由于非線性失真， 可能導(dǎo)致輸出波形為非正弦的。就像該實(shí)驗(yàn)中的波形就出現(xiàn)了失真現(xiàn)象，這是 由于輸入信號(hào)幅值過大或者是由于靜態(tài)工作點(diǎn)太高或者太低，將使輸入特性曲 線的輸入的基集電流和集電集電流，以及集電極和發(fā)射極間的輸入電壓正、負(fù) 半周不對(duì)稱，產(chǎn)生非線性失真。本分析中就是因?yàn)槿龢O管的靜態(tài)工作點(diǎn)選的太 高，所以在輸出特性上，信號(hào)的擺動(dòng)范圍有一部分進(jìn)入飽和區(qū)，結(jié)果使輸出

9、波 形的底部被“削”一部分，這樣就形成了底部是真。通過不斷的修改各元件的 參數(shù)消除信號(hào)的失真。并且滿足實(shí)驗(yàn)要求即： （1）有一定的輸出功率 （ 2） 有一定的放大倍數(shù)（ 3 ）輸出信號(hào)失真要小，工作要穩(wěn)定。所以該實(shí)驗(yàn)符合預(yù) 期結(jié)果。輸出文本文檔：C40950ufV50312vR2062kR112350kC16710ufR123420kR13610kR133550kV401AC 10mvSIN 0 10mv 1kHz 0 0 0R140220kR4110 1kR15091kR16081kR17075kC21210ufQ6284C60850ufC345 10ufQ7586.END- 12 -三極管

10、的參數(shù)：* Profile: SCHEMATIC1-abc* BJT MODEL PARAMETERSQ2N2222NPNIS14.340000E-15BF255.9NF1VAF74.03IKF.2847ISE14.340000E-15NE1.307BR6.092NR1RB10RC1CJE22.010000E-12MJE.377CJC7.306000E-12MJC.3416TF411.100000E-12XTF3VTF1.7ITF.6TR46.910000E-09XTB1.5CN2.42D.87各支路直流工作點(diǎn)：SCHEMATIC1-qazTEMPERATURE =27.000 DEG CNO

11、DEVOLTAGENODEVOLTAGENODEVOLTAGENODEVOLTAGE( OUT1)1.36630.0000 ( OUT2).4615 ( OUT3)11.9910 (4114)- 13 -(4150) 12.0000 (4211) .7248 (4227) .7081 (4504) 913.3E-06 (8973) 0.0000 (16260) 0.0000 流經(jīng)各受控源的電壓：CURRENTVOLTAGE SOURCE CURRENTS NAME CURRENTV5V4總功耗：-1.008E-030.000E+00TOTAL POWER DISSIPATION1.21E-02 WATTS實(shí)驗(yàn)總結(jié)：通過本次試驗(yàn)，讓我懂得了兩級(jí)阻容耦合放大電路的結(jié)構(gòu)和原理。這次課程 設(shè)計(jì)總的來說收獲是很多的，雖然在做的過程中碰到了很多困難和問題 , 但通 過自己不斷的查資料和老師同學(xué)指導(dǎo)與幫助，最終問題還是得以解決，在這里 對(duì)我的老師和同學(xué)說聲真誠的謝謝。在本次設(shè)計(jì)后我了解了 EDA 技術(shù)的概念和 PSpice軟件中常用菜單和命令的 使用及電路圖的繪制和編輯方法、 PSpice分析設(shè)置、仿真、波形查看的方法等。 并且意識(shí)到作為二十一世紀(jì)的跨世紀(jì)電子通訊專業(yè)人才，這些軟硬件的應(yīng)用操 作常識(shí)是必不可少的。這次