共射放大電路的特性分析與仿真

1、實驗項目共射放大電路的特性分析與仿真實驗時間實驗臺號預習成績報告成績一、實驗目的1、借助PSpice軟件平臺，通過實例分析更進一步理解靜態(tài)工作點對放大器動態(tài)性能的影響。2、了解晶體管等器件的參數(shù)對放大電路的高頻響應特性的影響。3、熟悉并掌握放大電路主要性能指標的測量與估算方法。二、實驗原理1、產(chǎn)生仿真曲線，改變靜態(tài)工作點，對放大器動態(tài)性能進行測量?！纠?】 共發(fā)射極放大電路如圖1-1所示。設晶體管的=100，rbb=80。輸入正弦信號，f=1kHz。（1）調(diào)節(jié)RB使ICQ1mA，求此時輸出電壓0的動態(tài)范圍。（2）調(diào)節(jié)RB 使ICQ2.5mA，求此時輸出電壓0的動態(tài)范圍。（3）為使0的動態(tài)范圍最

2、大，ICQ 應為多少mA？此時RB 為何值？圖1-1 單管共發(fā)射極放大電路2、產(chǎn)生仿真曲線，測量放大器的高頻參數(shù)?！纠?】 圖1-2所示為單管共發(fā)射極放大電路的原理圖。設晶體管的參數(shù)為：=100，rbb=80，CbC=1.25PF，fT=400MHZ，VA=。調(diào)解偏置電壓VBB使ICQ1mA。（1）計算電路的上限截止頻率fH和增益-帶寬積GBW。（2）將rbb改為200，其它參數(shù)不變，重復（1）中的計算。（3）將RS改為1K，其它參數(shù)不變，重復（1）的計算。（4）將CbC改為4.5PF，其它參數(shù)不變，重復（1）的計算。圖 1-2 共發(fā)射級放大電路的原理圖三、預習內(nèi)容1、復習共射放大器的工作原理

3、及高頻響應特性與各參數(shù)的關系； 2、對例1進行電路的靜態(tài)、動態(tài)的仿真分析，并用數(shù)據(jù)回答有關問題；3、對例2寫出進行頻率特性分析的輸入網(wǎng)單文件；4、對例2進行電路的頻率特性的仿真分析，并用數(shù)據(jù)回答有關問題。四、實驗內(nèi)容1、對例1寫出進行靜態(tài)工作點調(diào)整和放大器動態(tài)范圍測量的輸入網(wǎng)單文件； 2、對例1進行電路的靜態(tài)、動態(tài)的仿真分析，并用數(shù)據(jù)回答有關問題；3、對例2寫出進行頻率特性分析的輸入網(wǎng)單文件；4、對例2進行電路的頻率特性的仿真分析，并用數(shù)據(jù)回答有關問題。五、實驗步驟 【例1】參考的輸入網(wǎng)單文件如下： A CE AMP 1 C1 1 2 20U RB 2 4 RMOD 1 *RB 2 4 450

4、K ；IC=2.5MA *RB 2 4 562.5K ；IC=2MA *RB 2 4 1.128MEG ；IC=1MA RC 3 4 4K Q1 3 2 0 MQ VI 1 0 AC 1 SIN(0 80M 1K) C2 3 5 20U RL 5 0 4K VCC 4 0 12 .MODEL MQ NPN IS=1E-15 BF=100 RB=80 .MODEL RMOD RES(R=600K) .OP .DC RES RMOD(R) 200K 1.5MEG 10K .TRAN 1E-5 3E-2 2E-3 1E-5 .PROBE .END 注：電阻掃描需定義語句 RB 2 4 RMOD 1.

5、MODEL RMOD RES（R=600K）.DC RES RMOD（R） 200K 1.5MEG 10K 圖1-3 集電極電流IC與電阻RB的關系曲線1、運行.DC 語句，可獲得IC（Q1）-RB的曲線，如圖1-3所示。從圖中可測出，ICQ=1mA，2.5mA時，RB分別約為1.128M和450K。2、運行.TRAN語句，可獲得：（1）RB=1.128M節(jié)點電壓波形如圖1-4所示。圖中上面的一條水平直線代表3節(jié)點的直流電壓VCEQ，約為8V（從輸出文件中可得到晶體管的靜態(tài)工作點）。由圖可以看出，輸出電壓波形出現(xiàn)正半周限幅，即為截止失真，可測出其動態(tài)范圍峰值約為2V。(2)當RB=450K，I

6、CQ=2.5mA，3，5節(jié)點波形如圖1-5所示?？梢?，輸出電壓波形出現(xiàn)負半周限幅，即為飽和失真，可測出其動態(tài)范圍峰值約為2V（此時3節(jié)點的直流電壓VCEQ約為1.99V）。(3)為使0的動態(tài)范圍最大，應使ICQRLVCEQ-VCE（Sat），即2 ICQ12-4ICQ（ICQ2mA）。由圖1-3可測出RB562.5K。輸出波形如圖1-6所示，可見，動態(tài)范圍峰值近于4V。圖1-4 ICQ=1mA的輸出電壓波形 圖 1-5 ICQ=2.5mA的輸出電壓波形 圖 1-6 ICQ=2mA的輸出電壓波形 【例2】參考的輸入網(wǎng)單文件如下： 圖 1-7 ICQ與VBB的關系曲線A CE AMP 3 VS 1

7、 0 AC 1 RS 1 2 200 C1 2 3 10U RB 3 4 20K VBB 4 0 0.92 Q1 5 3 0 MQ RC 6 5 2K VCC 6 0 12.MODEL MQ NPN IS=1E-15 +RB=80 CJC=1.25P TF=3.7E-10 BF=100 圖1-8 AVS的幅頻特性曲線.OP .DC VBB 0 2 0.01AC DEC 10 1k 100MEG .PROBE.END 1、用直流掃描功能對電壓源VBB實行掃描，ICQ- VBB曲線如圖1-7所示?？梢詼y出，當VBB=0.92V時，ICQ=1mA（由輸出文件電路靜態(tài)工作點，可以確定出VBB 的精確值

8、）。2、運行.AC語句可得到：（1）電壓增益AVS的幅頻特性曲線如圖1-8中以符號標示的曲線所示，可測出中頻增益AVS70.4，fH6.21MHZ，因而GBW440.3MHZ。(2)將rbb由80增加到200，其它參數(shù)不變，其AVS 的幅頻特性曲線如圖1-8中的符號標示的曲線所示。 (3)將RS由200該為1K時，其AVS 的幅頻曲線如圖1-8中的以符號標示的曲線所示。(4)將C bC由1.25PF增大到4.5PF時，AVS 的幅頻特性曲線如圖1-8中的以符號標示的曲線所示。請讀者分析以上結果說明什么問題。數(shù)據(jù)處理：例一：1、運行.DC 語句，可獲得IC（Q1）-RB的曲線，如圖一所示。從圖中

9、可測出，ICQ=1mA，2.5mA時，RB分別約為1.128M和450K。圖一2、運行.TRAN語句，可獲得：（1）RB=1.128M節(jié)點電壓波形如圖二所示。圖中上面的一條水平直線代表3節(jié)點的直流電壓VCEQ，約為8V（從輸出文件中可得到晶體管的靜態(tài)工作點）。由圖可以看出，輸出電壓波形出現(xiàn)正半周限幅，即為截止失真，可測出其動態(tài)范圍峰值約為2V。圖二(2)當RB=450K，ICQ=2.5mA，3，5節(jié)點波形如圖三所示?？梢?，輸出電壓波形出現(xiàn)負半周限幅，即為飽和失真，可測出其動態(tài)范圍峰值約為2V（此時3節(jié)點的直流電壓VCEQ約為1.99V）。圖三(3)為使0的動態(tài)范圍最大，應使ICQRLVCEQ-

10、VCE（Sat），即2 ICQ12-4ICQ（ICQ2mA）。由圖可測出RB562.5K。輸出波形如圖四所示，可見，動態(tài)范圍峰值近于4V。圖四例二：1、用直流掃描功能對電壓源VBB實行掃描，ICQ- VBB曲線如圖五所示?？梢詼y出，當VBB=0.92V時，ICQ=1mA（由輸出文件電路靜態(tài)工作點，可以確定出VBB 的精確值）。圖五2、運行.AC語句可得到：（1）電壓增益AVS的幅頻特性曲線如圖六中曲線所示，可測出中頻增益AVS70.4，fH6.21MHZ，因而GBW440.3MHZ。圖六(2)將rbb由80增加到200，其它參數(shù)不變，其AVS 的幅頻特性曲線如圖七的曲線所示。圖七(3)將RS由

11、200該為1K時，其AVS 的幅頻曲線如圖八中曲線所示。圖八(4)將C bC由1.25PF增大到4.5PF時，AVS 的幅頻特性曲線如圖九中曲線所示。圖九六、思考題 1、工作點偏低、偏高會使放大電路的性能發(fā)生怎樣的改變？要想獲得最大動態(tài)范圍，應如何做，如何做才能測出最大動態(tài)范圍？ 答：工作點偏低或偏高會使放大電路在工作時進入截止區(qū)或者飽和區(qū)，導致出現(xiàn)截止失真或者飽和失真；要想獲得最大動態(tài)范圍，應該將靜態(tài)工作點設置在負載線終點處，即最大電壓的一半。輸出端的靜態(tài)電壓為電源電壓的1/2時可獲得最大動態(tài)范圍。2、動態(tài)特性指標還與哪些因素有關？答：電壓放大倍數(shù)，輸入電阻，輸出電阻。3、回答rbb，CbC，RS對高頻響應特性有怎樣的影響。答：rbb對高頻響應特性的影響是：rbb 增大，阻抗減小，be電壓幅值減小，相移增大，引起Ie發(fā)生相同變化；在增大三個數(shù)據(jù)時，電壓增益都會下降，上限頻率變低，帶寬積下降。七、總結分析實驗結論：1、 由實驗例一得：靜態(tài)工作點的選擇會影響動態(tài)范圍，影響對信號的放大，嚴重時會出現(xiàn)失真現(xiàn)象；2、 由實驗例二得：三極管的放大還與頻率有關，帶寬影響著放大功能，其中rbb，CbC，RS對高頻響應特性有影響；3、 體會：通過對PSpice軟件