PSpice三極管共射電路仿真實(shí)驗(yàn)

1、實(shí)驗(yàn)名稱： 共射放大電路輔助設(shè)計(jì) 實(shí)驗(yàn)報(bào)告課程名稱： 電路與電子技術(shù)實(shí)驗(yàn) 指導(dǎo)老師： 成績(jī)：_實(shí)驗(yàn)名稱： 共射放大電路輔助設(shè)計(jì) 實(shí)驗(yàn)類型： 練習(xí)型 同組學(xué)生姓名： 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵螅ū靥睿┒?、?shí)驗(yàn)內(nèi)容和原理（必填）三、主要儀器設(shè)備（必填）四、操作方法和實(shí)驗(yàn)步驟五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄和處理六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析（必填）七、討論、心得裝 訂 線一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵?、 熟悉PSPICE軟件的使用方法。2、 加深對(duì)共射放大電路放大特性的理解。3、 學(xué)習(xí)共射放大電路的設(shè)計(jì)方法。4、 學(xué)習(xí)共射放大電路的仿真分析方法。二、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和原理實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：1、 在PSPICE中輸入仿真分析電路圖2、 仿真分析共射放大電路

2、的靜態(tài)工作點(diǎn)3、 當(dāng)RL=3 kW時(shí)，分析電壓放大倍數(shù)和頻率特性4、 當(dāng)RL開路時(shí)，分析電壓放大倍數(shù)和頻率特性5、 當(dāng)RL=3 kW時(shí)，分析輸入、輸出電壓波形6、 仿真分析電壓傳輸特性及最大不失真輸出電壓實(shí)驗(yàn)原理：利用PSPice搭建三極管共射放大電路，運(yùn)行電路來觀察其電壓放大倍數(shù)、頻率特性等電路特性。下圖為實(shí)驗(yàn)電路圖：三、 主要儀器設(shè)備PC、PSPice軟件四、 操作方法和實(shí)驗(yàn)步驟1、輸入編輯電路圖必須有一個(gè)接地元件（AGND）；必須設(shè)置實(shí)際的直流電源，可以用BUBBLE元件將直流電源與電路相連；信號(hào)源可選正弦瞬態(tài)電壓源（VSIN元件）；建議加上標(biāo)號(hào) in 和 out；設(shè)置合適的元件和信號(hào)源

3、參數(shù)。2、仿真分析靜態(tài)工作點(diǎn)設(shè)置直流掃描分析，以電源電壓VCC（V1）為掃描對(duì)象；在Probe中查看Q點(diǎn)數(shù)據(jù)。3、當(dāng)RL=3kW時(shí)，分析電壓放大倍數(shù)和頻率特性設(shè)置交流分析；繪制頻率特性曲線；注意區(qū)分輸出電壓頻率特性與電壓放大倍數(shù)頻率特性的不同；注意頻率特性曲線Y軸坐標(biāo)是線性坐標(biāo)還是對(duì)數(shù)坐標(biāo)（即dB)。4、當(dāng)RL開路時(shí)，分析電壓放大倍數(shù)和頻率特性可設(shè)RL=1MW；其它同前。5、當(dāng)RL=3kW時(shí)，分析輸入、輸出電壓波形設(shè)置瞬態(tài)分析；查看輸入、輸出電壓波形；注意相位關(guān)系；觀察失真現(xiàn)象。6、仿真分析電壓傳輸特性及最大不失真輸出電壓設(shè)置瞬態(tài)分析；將輸入正弦信號(hào)峰值設(shè)為 100mV ；分別仿真 RL=3

4、kW 和 RL開路兩種情況；查看輸出電壓波形，判斷輸出是先出現(xiàn)飽和失真還是先出現(xiàn)截止失真。五、 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄和處理（1） 輸入編輯電路圖在輸入編輯電路圖之后，運(yùn)行電路，則在圖中可以得到各個(gè)節(jié)點(diǎn)電壓和支路電流，如下圖所示：此時(shí)Vce=7.886-2.7620.7V，所以共射電路工作在線性放大區(qū)，計(jì)算得=145。（2） 分析靜態(tài)工作點(diǎn)如下圖所示，以V1為掃描對(duì)象進(jìn)行DC Sweeping得到下圖。藍(lán)色曲線為Vce，紫色曲線為Ic。從圖中可見，V12v時(shí)，Vbc分壓小于0.7v，電路處于截止?fàn)顟B(tài)；V12v時(shí)，Vbc分壓大于0.7v，且Vce大于0.7v，電路處于線性放大狀態(tài)，此時(shí)，V1增大，Ib線性

5、增大，則無論是Vce還是Ic都和Ib呈現(xiàn)線性關(guān)系，所以也和V1呈現(xiàn)線性關(guān)系，符合理論預(yù)期。當(dāng)V1=12v時(shí)，Ic=1.372mA，Vce=5.124V。下圖是IC-Vce特性曲線?？梢钥吹剑诰€性放大區(qū)，兩者幾乎呈現(xiàn)線性關(guān)系。下面對(duì)兩者的線性關(guān)系進(jìn)行函數(shù)推導(dǎo)：，IcV1，VceV1故IcV1，有同時(shí)，公式也解釋了Ic和Rb1在線性放大區(qū)的關(guān)系，若Rb1在增大，極限狀態(tài)是Rb1短路，那么顯然此時(shí)三極管截止，故Ic=0mA。在下圖中找到Ic=15.00mA的點(diǎn)，其對(duì)應(yīng)Rb1=18.01k。（3） RL=100meg時(shí)，電壓放大倍數(shù)和頻率特性下面是RL=100meg時(shí)，交流分析圖。調(diào)用函數(shù)，對(duì)此時(shí)的

6、同頻帶寬進(jìn)行測(cè)量，得到以下數(shù)據(jù)：f=1kHz時(shí)，P（V（out）=-175.05dB,DB（V(out)/V（in）=43.36。同頻貸款為18.1270megHz，其中上限頻率為18.1271megHz，下限頻率為85.1315Hz。上限頻率和下限頻率恰好是半功率點(diǎn)。下圖是輸入電壓和輸出電壓的瞬態(tài)分析，可見兩者同頻率，但相位相差180°。由于Rl一定，故我認(rèn)為Av和存在線關(guān)系，可以利用Av的絕對(duì)值大小來表示大小關(guān)系。所以進(jìn)行如下討論：輸入信號(hào)前半周期，峰值為9.998mv，此時(shí)輸出信號(hào)峰值為-1.5718v，則Av=-157.2；輸入信號(hào)后半周期，峰值為9.998mv，此時(shí)輸出信號(hào)

7、峰值為1.3372v，則Av=-133.7。由此可以看出，非線性會(huì)引起一定的信號(hào)失真，在Vce較大時(shí)，較大。進(jìn)一步作出V（in）-V（out）曲線，類似于=時(shí)的李薩如圖形。我猜測(cè)，圖形的非線性是由于信號(hào)的傳輸失真引起的，而相位差不恒為可能是由于門傳輸?shù)难訒r(shí)效應(yīng)造成的。為了進(jìn)一步觀察V（in）的失真，我調(diào)節(jié)VAMPL=100mv，此時(shí)，得到下列波形。上圖為Ic，下圖為V（out）。在下圖中圓頂為截止失真，削底為飽和失真。電流和電壓關(guān)系正好相反（之前已經(jīng)推導(dǎo)過）。我又進(jìn)一步設(shè)置了全局變量VAMPL作為次要掃描因素，變量范圍采用列表為10mv、25mv和100mv，得到下列圖形：為了判定是否失真，我

8、對(duì)波形的峰值和谷值進(jìn)行了測(cè)量。由于Rl一定，故可以用Vout和Vin的比值近似表示來觀察其放大效應(yīng)。V（in）峰值A(chǔ)v1谷值A(chǔ)v210mv1.3371v133.7-1.5709v157.125mv2.6923v107.7-4.8078v192.3100mv4.1009v41-5.0641v50.1但是發(fā)現(xiàn)，即使是10mv，也會(huì)出現(xiàn)失真。后來我又采用了1mv作為輸入信號(hào)，也出現(xiàn)了這種情況。因此我認(rèn)為這是由于非線性引起的失真。25mv時(shí)，相差近一倍，因此顯然出現(xiàn)了失真，由于在輸入信號(hào)的負(fù)半周期電壓值較小，所以先達(dá)到了截止失真。100mv時(shí)，則同時(shí)出現(xiàn)了飽和失真和截止失真，可以直觀地從波形中看出來。

9、（4） RL=3k時(shí)，電壓放大倍數(shù)和頻率特性下面是RL=3k時(shí)，交流分析圖。調(diào)用函數(shù)，對(duì)此時(shí)的同頻帶寬進(jìn)行測(cè)量，得到以下數(shù)據(jù)：f=1kHz時(shí)，P（V（out）=-174.777dB,DB（V(out)/V（in）=37.56。同頻貸款為34.93571megHz，其中上限頻率為34.93580megHz，下限頻率為87.28198Hz。上限頻率和下限頻率恰好是半功率點(diǎn)。和RL=100meg時(shí)比較，可以發(fā)現(xiàn)，測(cè)試通頻帶寬變窄，相對(duì)而言低頻成分更容易通過，而且放大能力降低。下圖是輸入電壓和輸出電壓的瞬態(tài)分析，可見兩者同頻率，但相位相差180°。輸入信號(hào)前半周期，峰值為9.998mv，此時(shí)

10、輸出信號(hào)峰值為-808.725mv，則Av=-80；輸入信號(hào)后半周期，峰值為9.998mv，此時(shí)輸出信號(hào)峰值為683.338mv，則Av=-68。通過和開路情況比較可以看出，此時(shí)，其實(shí)電路并為工作在線性放大區(qū)。為了分析，不妨取極限狀態(tài)，RL=0，即短路，此時(shí)輸出為0。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，在線性放大區(qū)，其實(shí)輸出電壓和RL/Rc呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系。RL越大，那么輸出電壓越大。進(jìn)一步作出V（in）-V（out）曲線，類似于開路圖，只不過輸出電壓幅值有所改變。最后，我也對(duì)其失真情況做了頻域分析，發(fā)現(xiàn)波形和開路類似，不做贅述。附圖如下：綜上所述，有下列表格（模電的通頻帶寬尚未教學(xué)）：被測(cè)指標(biāo)ICQVCEQRL=

11、 3kWRL 開路AvVomaxfHfLAvVomaxfHfL單位mAV/VMHzHz/VMHzHz估算值0.0104124.5-812.06？-1624.1V？測(cè)量值0.0094375.124-8023493587.3-192 41812785.1六、 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析（必填）大部分實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析已經(jīng)寫在五中，下面對(duì)思考題做出一些回答。1、 用PSPICE如何仿真分析放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)？應(yīng)設(shè)置何種分析方式？可以設(shè)置直流掃描分析對(duì)電路進(jìn)行仿真。將掃描對(duì)象設(shè)為電源電壓VCC（V1），并選取一定的掃描范圍，從而利用probe得到波形曲線。設(shè)置DC Sweeping，用Vcc（V1

12、）作為掃描對(duì)象。用PSPICE測(cè)試放大電路的電壓放大倍數(shù)和頻率特性應(yīng)設(shè)置何種分析方式？應(yīng)設(shè)置交流掃描特性。用PSPICE測(cè)試放大電路的輸出電壓波形應(yīng)設(shè)置何種分析方式？時(shí)域分析能否用交流掃描分析求放大電路的最大不失真輸出電壓？不可以。我認(rèn)為采用時(shí)域分析，同時(shí)開啟全局參數(shù)變量，對(duì)Vsin的VAMPL進(jìn)行掃描。可以得到不同VAMPL值下的一組曲線。通過觀察波形，可以得到最大不是真輸出電壓。5、共射放大電路在未出現(xiàn)飽和失真和截止失真時(shí)的電壓傳輸特性是否為直線？這時(shí)引起電壓放大倍數(shù)非線性的原因是什么？近似線性，不完全是直線。我認(rèn)為是因?yàn)椴⒎菄?yán)格線性導(dǎo)致的。七、 討論、心得這次實(shí)驗(yàn)按照沈老師的ppt指導(dǎo)和教材指示，還是能夠