模電PSPICE仿真實驗報告

1、 實驗一 晶體三極管共射放大電路一、 實驗?zāi)康?、 學(xué)習(xí)共射放大電路的參數(shù)選取方法。2、 學(xué)習(xí)放大電路靜態(tài)工作點的測量與調(diào)整，了解靜態(tài)工作點對放大電路性能的影響。3、 學(xué)習(xí)放大電路的電壓放大倍數(shù)和最大不失真輸出電壓的分析方法4、 學(xué)習(xí)放大電路數(shù)輸入、輸出電阻的測試方法以及頻率特性的分析方法。一、 實驗容確定并調(diào)整放大電路的靜態(tài)工作點。為了穩(wěn)定靜態(tài)工作點，必須滿足的兩個條件:條件一：I1>>IBQ I1=(510)IB 條件二：VB>>VBE VB=35V由計算出Re再選定I1，由計算出Rb2再由計算出Rb1設(shè)置的參數(shù)如圖所示，輸出波形為：從輸出波形可以看出沒有出現(xiàn)失真，

2、故靜態(tài)工作點設(shè)置的合適。改變電路參數(shù)：此時得到波形為：此時出現(xiàn)飽和失真。當(dāng)RL開路時（設(shè)RL=1MEG）時：輸出波形為：出現(xiàn)飽和失真二、 實驗心得這個實驗我做了很長時間，主要是秏在靜態(tài)工作點的調(diào)試上面。按照估計算出的Rb1、Rb2、Re的值帶入電路進行分析時，電路出現(xiàn)失真，根據(jù)其失真的情況需要不停的調(diào)節(jié)Rb1、Rb2和Re的值是電路輸出不失真。實驗二 差分放大電路1、 實驗?zāi)康?1、學(xué)習(xí)差分放大電路的設(shè)計方法2、學(xué)習(xí)差分放大電路靜態(tài)工作的測試和調(diào)整方法 3、學(xué)習(xí)差分放大電路差模和共模性能指標(biāo)的測試方法二、實驗容1. 測量差分放大電路的靜態(tài)工作點，并調(diào)整到合適的數(shù)值。由圖，靜態(tài)工作電流Ic1q=

3、Ic2q=744.6uA ,Ic3q=1.506mA, Vc1=14V,Id=2.7mA2. 將輸入方式改接為單端輸入，并設(shè)置直流掃描分析，以VI為掃描對象，仿真分析差分放大電路的電壓傳輸特性。3. 將輸入方式改接為差模輸入（取VI1=5sint mV 、 VI2=-5sint mV ），設(shè)置交流分析和瞬態(tài)分析。由圖可得：兩端的輸出電壓的相位差為180°輸入電壓和輸出電壓的波形圖：由圖可知Vid=398.791mV時 Vod=14.198V，則電壓放大倍數(shù)Avd=-103.3求差模輸入電阻由圖可知Vid=4.9653mV時Iid=1.6069uA，則輸入電阻為Rid=3.1K將輸入方

4、式改接為共模輸入（取VI1= VI2=1sint V ），設(shè)置交流分析和瞬態(tài)分析，計算共模電壓放大倍數(shù)和共模輸入電阻，觀察兩個輸出端電壓的相位關(guān)系。由圖可得：兩端的輸出電壓的相位差為0°輸入電壓和輸出電壓的波形圖：由圖可知輸入電壓為-993.064mV時輸出電壓為14.014V則共模電壓放大倍數(shù)為Avc=Voc/Vic=14.1雙端輸入雙端輸出的波形電壓放大倍數(shù)為0求共模輸入電阻輸入電壓和輸入電流的波形如下由圖可知輸入電壓為Vt=1V時輸入電流為Ii=21.369uA則共模輸入電阻為Ric=Vt/Ii=47k5.將輸入方式改接為單端輸入，取VI1=10sint mV ，查看差分放大電

5、路中Vo1、Vo2、Vo、VE的波形。則得到的電壓波形、依次列于下由圖可得：兩輸出端輸出電壓相位相差180°，幅值相等。Vo1波形輸入波形相位相反,是反相輸出端，Vo2波形輸入波形相位相同，是同相輸出端，Vo與Vo1完全重合。與反相與同相與反相，幅值依次為14.198V、14.198V、368.766mV、10mV6.將輸入方式改接為雙端輸入，取VI1=105sint mV ，VI2=95sint mV ，查看差分放大電路中Vo1、Vo2、vo、VE的波形。得到的波形、依次列于下：由圖可得：兩輸出端輸出電壓相位相差180°，幅值相等。與反相與同相與反相。幅值為14.198V

6、，幅值為14.198V，幅值為368.760mV，幅值為105mV，幅值為95mV。與上面單端輸入差模信號得到的數(shù)據(jù)近似相等，說明差模放大電路有很好的共模抑制能力。三、思考題1、T1、R3、R4、D1、D2等元件在電路中起什么作用？對電路的靜態(tài)工作點和共模電壓增益、差模電壓增益和共模抑制比等指標(biāo)分別有什么影響？ 答： T1、R3、R4、D1、D2構(gòu)成恒流源，可帶有高阻值的動態(tài)輸入電阻，因而使得電路具有穩(wěn)定的支流偏置和很強的一直共模信號的能力。它決定了靜態(tài)工作點過大會引起飽和失真過小則會引起截止失真。2、用一端接地的毫伏表和示波器等測量儀器，如何測量差分放大電路雙端輸出電壓的幅度和波形？答：將測

7、量儀器的接地端與電路中地端相連，測量儀器的輸入端接在電路的輸出端，分別測出輸出端對地的電壓然后求出雙端輸出電壓。3、怎樣提高差分放大電路的共模抑制比和減小零點漂移？答：提高共模抑制比的方法：1提高恒流源的阻；2使用對稱性好的元件；3使用較小的射極偏置電阻。減小零點漂移的方法：1使用對稱性好的元件；2調(diào)節(jié)調(diào)零電阻實驗三 互補對稱功放電路一、實驗?zāi)康?. 觀察乙類互補對稱功放電路輸出波形，學(xué)習(xí)克服輸出約失真的方法。2. 學(xué)習(xí)求最大輸出電壓圍的方法。二、實驗容一）、乙類互補對稱功放電路1、啟動pspice軟件，繪制下面所示的電路圖，并更改各元件的參數(shù)如下圖所示：2、設(shè)置瞬態(tài)仿真，在probe窗口中可

8、以觀察到輸入輸出波形如下圖所示。在下圖中綠色的曲線表示輸入波形，紅色的曲線表示輸出波形。觀察可知當(dāng)輸入波形過零點時，輸出波形發(fā)生交越失真。3、 設(shè)置直流掃描分析，并仿真，可在probe窗口中觀察到電壓傳輸特性曲線如下圖所示，顯然從1V到1V這之間的一段發(fā)生了交越失真。（二）甲乙類互補對稱功放電路 為了可服（一）中的交越失真，將電路圖作如下圖所示的修改。同樣的，對電路進行瞬態(tài)仿真觀察器輸出輸入波形如下圖所示:其中，紅色的曲線表示輸出波形，綠色的曲線表示輸入波形。有上圖可知，通過對電路圖的修改，我們可以克服交越失真對電路的影響。2、設(shè)置直流分析觀察電壓傳輸特性如下可知最大輸出電壓為4.7V及4.7

9、V。3、利用Po=，設(shè)置瞬態(tài)仿真，觀察功率，用游標(biāo)可知Po0.53W。用探針測功率：三、實驗心得這個實驗總體來說比較簡單，因為少了靜態(tài)工作點的設(shè)置。在研究電路的功率輸出情況時，可利用公式計算、仿真，用游標(biāo)顯示輸出功率的值。我在試驗的時候還用了一個測功率的探針，將輸入、輸出和輸出功率放到同一個圖中顯示并進行比較，更為直觀。實驗四 方波三角波發(fā)生電路一 、實驗?zāi)康?. 學(xué)習(xí)使用集成運算放大器構(gòu)成的方波和三角波發(fā)生電路的設(shè)計方法。2. 學(xué)習(xí)方波和三角波發(fā)生電路主要性能指標(biāo)的測試方法。二、實驗容電路中元件的選擇及參數(shù)的確定（1）集成運放放大器的選擇由于方波的前后沿時間與滯回比較器的轉(zhuǎn)換速率有關(guān)，當(dāng)方波

10、頻率較高或者對方波前后沿要求較高時，應(yīng)選擇高速集成運算放大器來組成滯回比較器。（2）穩(wěn)壓管的選擇穩(wěn)壓管的作用是限制和確定方波的幅值，此外方波振幅和寬度的對稱性也與穩(wěn)壓管的對稱性有關(guān)，為了得到穩(wěn)定而且對稱的方波輸出，通常都選用高精度雙向穩(wěn)壓二極管，如2DW7.R3是穩(wěn)壓管的限流電阻，其值根據(jù)所用穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓電流來確定。（3）分壓電阻R1和R2阻值的確定R1和R2的作用是提供一個隨輸出方波電壓而變化的基準(zhǔn)電壓，并由此決定三角波的輸出幅度。所以R1和R2的阻值應(yīng)根據(jù)三角波輸出幅度的要求來確定。例如，已知Vz=6v，若要求三角波的峰值為Voml=4v,則R1=23R2.若取R1=10K歐，則R2=15

11、K歐。當(dāng)要求三角波的幅值可以調(diào)節(jié)時，R1和R2則可以用電位器來代替。 （4）積分元件R和C參數(shù)確定R和C的值應(yīng)根據(jù)方波和三角波發(fā)生器的振蕩頻率f0來確定。當(dāng)分壓電阻R1和R2的阻值確定后，先選擇電容C的值，然后確定R的值。為了減小積分漂移，應(yīng)盡量將電容C取大些。但是電容量大的電容，漏電也大，因此通常積分電容應(yīng)不超過1uf.設(shè)計方波三角波發(fā)生電路：設(shè)計的方波三角波發(fā)生電路是由集成運放組成的積分器與遲滯比較器組成。由于采用了由集成運放組成的積分器，電容C始終處在恒流充、放電狀態(tài)，使三角波和方波的性能大為改善，不僅能得到線性度較理想的三角波，而且也便于調(diào)節(jié)振蕩頻率和幅度。方波和三角波發(fā)生電路的調(diào)試方

12、法：方波和三角波發(fā)生電路調(diào)試，應(yīng)使其輸出電壓幅值和振蕩頻率均能滿足設(shè)計要求。為此可用示波器測量方波和三角波的頻率和幅值。調(diào)整電阻R的阻值，可以改變振蕩頻率f0;調(diào)整電阻R1和R2阻值，可以改變?nèi)遣ǖ妮敵龇?。設(shè)計的及調(diào)試好的電路圖如上圖所示，支路的電流電壓已在電路圖上顯示出來。仿真分析方波輸出端和三角波輸出端的電壓傳輸波形：分析：觀察輸出波形，三角波幅值為3.5467v，與要求Vom=4v近似，振蕩周期T=0.890mS，換做頻率為fo=1123HZ，滿足實驗要求。再觀察方波波形，其周期與三角波相同，幅值為8v，滿足Vom為8v的要求。同時，若需調(diào)節(jié)其輸出幅度，可調(diào)節(jié)R3與穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值。但

13、需注意，調(diào)節(jié)R3時Vom1的幅值也會相應(yīng)改變，故仍最后仍需要調(diào)節(jié)三角波的幅值。另外，若調(diào)節(jié)R3仍無法使方波的幅值達(dá)到8v，可換選穩(wěn)壓管，將其穩(wěn)壓值調(diào)高，本次試驗所選穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值為18v，滿足實驗最后要求。三、實驗心得在做設(shè)計性試驗時，要弄清楚原理，還要選擇元器件。元器件的選擇很重要，元器件的選擇和參數(shù)的設(shè)定直接關(guān)系到最后得出的結(jié)果、輸出波形的穩(wěn)定性、電路的性能等。這個實驗在元器件選擇好以后，還要進行電路的調(diào)試，使輸出的電壓復(fù)制和振蕩頻率滿足設(shè)計要求。這個實驗里主要是調(diào)節(jié)兩個電阻值和電容值。實驗五 正弦波振蕩電路一、實驗?zāi)康?1、加深理解正弦波振蕩電路的起振條件和穩(wěn)幅特性。 2、學(xué)習(xí)RC橋式正

14、弦波振蕩電路的設(shè)計和調(diào)試方法。二、實驗容設(shè)計用集成運放構(gòu)成的RC橋式正弦波振蕩電路的要求： 1、振蕩頻率：f0500Hz； 2、輸出電壓有效值V08V，且輸出幅度可調(diào)； 3、集成運放采用A741，穩(wěn)幅元件采用二極管； 4、電容選用標(biāo)稱容量為0.047uF的金屬膜電容器，電位器Rw選用47K，二極管并聯(lián)的電阻選用10k。設(shè)計方法： (1)確定RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)應(yīng)根據(jù)所要求的振蕩頻率f0來確定。為了使RC串并聯(lián)電路的選頻特性盡量不受集成運放輸入電阻和輸出電阻的影響，應(yīng)按下列關(guān)系來初選電阻R的值：RidRR0式中，Rid為集成運放的差模輸入電阻，一般在幾百千歐以上；R0

15、為集成運放的輸出電阻，一般在幾百歐以下。（2）確定R1和RfR1和Rf的阻值，應(yīng)根據(jù)正弦波振蕩電路的起振幅值條件來確定。為了減小運放的輸入失調(diào)電流及其溫漂的影響，應(yīng)盡量滿足R=R1/Rf，即 R=R1RfR1+Rf=3.12.1R1所以，R1=3.12.1R=3.12.1*16k=23.6k取標(biāo)稱值R1=24k，則Rf=2.1R1=50.4k，由Rf可進一步求出R2和R3。（3）穩(wěn)幅元件及參數(shù)的確定正弦波振蕩電路常用的穩(wěn)幅措施是根據(jù)振蕩輸出幅度的變化,采用非線性元件來自動的改變放大電路中負(fù)反饋的強弱，以實現(xiàn)穩(wěn)幅目的。在選擇穩(wěn)幅二極管時應(yīng)注意以下兩點;a) 從溫度穩(wěn)定性來看，以選用硅二極管為宜。

16、因為硅管比鍺管的溫度穩(wěn)定性好。b) 為了保證振幅上、下半波對稱，兩只二極管的特性必須相同，應(yīng)注意配對選用。 （4）、 集成運算放大器的選擇 在選擇集成運算放大器時，除了要求輸入電阻較高和輸出電阻較低外，最主要的是要求集成運放的增益帶寬積應(yīng)滿足下列關(guān)系：A·fBW>3f0橋式正弦波振蕩電路的調(diào)試首先是調(diào)整反饋電阻R2，使電路起振，且波形失真最小。如果電路不起振，說明振蕩的幅值條件不滿足，應(yīng)適當(dāng)加大R2，如果波形失真嚴(yán)重，則應(yīng)適當(dāng)減小R2或R3。其次是測量和調(diào)整振蕩頻率，為此應(yīng)適當(dāng)改變RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)的元件參數(shù)。設(shè)計的電路：取C=0.02uF,R1=32k,R=16k,則Rf=2.1R1=67k.R3=10k,由Rf=67k可以求得R2=91k。輸出的波形為：可以看出波形失真。故需要對電路進行調(diào)解，調(diào)節(jié)電阻值。調(diào)節(jié)后的電路：將R1調(diào)節(jié)為24k，R2調(diào)節(jié)為40k，其他不變，得到輸出波形為：可以看出波形沒有發(fā)生失真。在probe窗口