SPICE仿真实验报告

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1、SPICE仿真实验报告SPICE仿真软件的仿真设计实验报告二极管、稳压管的仿真模型与正反向特性测试负反馈放大电路参数的仿真分析姓名：张梦瑶学号：*-*学院：机自院自动化系二极管、稳压管的仿真模型与正反向特性测试实验内容：1.设计二极管、稳压管的仿真模型。2.用仿真软件分析二极管、稳压管的正反向特性。实验分析：二极管伏安特性是指二极管两端电压与其电流之间的关系，主要特点是单向导电性及非线性，并且易受温度影响。二极管的伏安特性测试电路可以设计成如下图所示。用交变电源获得可变的电压，将二极管与电阻串联，将示波器的A通道接在二极管两端，测量出的是二极管两端的电压VAVD1，将示波器的B通道接在电阻的两

2、端，测出的是电阻两端的电压VBVR1，由于VR1IR1ID1,所以VB与ID1R1成正比，所以切换到示波器的B/A模式就可以观察到二级管的V-I特性曲线了。同理，稳压管的设计图如下。仿真结果：（二极管）仿真后得到的二极管的V-I特性曲线如图：（由于整体的图像太大，不是很直观，因此把V-I的正向和反向特性曲线的放大图也放上来）（稳压管）仿真后得到的稳压管的V-I特性曲线如图对稳压管的反向击穿特性放大如图实验体会及注意事项二极管的仿真实验设计几经反复，首先是在原理图的设计上就否决了好多个思路，从直流电源的扫描分析改成交流电源；在测量方面，刚开始采用的是电压表和电流表，但是苦于无法绘制曲线，最后改成

3、了方便的示波器。实验过程中由于参数选取不当，导致出现了多次的仿真错误。最后得到的教训是：在选取了某个型号的二极管的后要先查找它的理论参数，然后估算需要的串联电阻大小和电源电压，以免出现不必要的错误。对仿真后的曲线分析可知：二级管和稳压管的仿真曲线基本类似，区别在于加上反向电压时，稳压管的反向击穿曲线更陡，说明稳压管的稳压特性好。负反馈放大电路参数的仿真分析Spice是SimulationProgramwithIntegratedCircuitEmphasis的缩写，是一种功能强大的通用模拟电路仿真器，已经具有几十年的历史了，该程序是美国加利福尼亚大学伯克利分校电工和计算科学系开发的，主要用于集

4、成电路的电路分析程序中，Spice的网表格式变成了通常模拟电路和晶体管级电路描述的标准。下面来研究负反馈对放大电路的影响。1.实验电路为了研究负反馈对放大电路的影响，首先，要建立起一个实验电路，下图分立元件组成的二级放大电路，采用DIN。开关J1和J2分别由键盘上A,B键控制开和关,闭合时分别表示引入电压串联负反馈和接入负载。2.波形的观察及电压放大倍数的计算2.1开环与闭环的电压放大倍数的比较（1）测量开环电压放大倍数按键盘的数字键“1”，将开关k断开，输入正弦电压（V1）峰值为20mV，频率为1kHz。用示波器测得输入、输出的波形如图，根据输入、输出波形波峰与波谷的幅差值求得：开环电压放大

5、倍数：Av=Vo/Vi=(VB2-VB1)/(VA2-VA1)=6.122V/39.7584Mv=153.998电路的反馈深度：1+AvFv=1+153.998*0.0606=10.332（2）测量闭环电压放大倍数按数字“1”键，将开关K1闭合，将示波器输入电压幅值调整为200mV，重复上述过程，测得引入反馈后的输入电压波峰与波谷幅差VA2-VA1=39.7584mV；输出电压幅差VB2-VB1=557.9098mV。闭环电压放大倍数：Avt=Vof/Vi=557.9098mV/39.7584mV=14.033。理论值计算：Avf=Av/(1+AvFv)=153.998/10.332=14.9

6、05。因此，得出结论：引入负反馈后，降低了放大倍数。2.2开环与闭环的输出电阻比较（1）测量反馈放大器开环时的输出电阻在放大器开环工作时通过控制开关K2的断开与闭合。打开数字多用表，置于正弦电压有效值测试档，分别测试得负载开路时输出电压Vo=2.1827V，负载接入时输出电压Vo=1.2169mV。开环输出电阻：Ro=(Vo/Vo-1)*RL=(2.183/1.217-1)*6.2=4.922k欧。理论计算：Ro=ro/Rc=Rc=5k欧。（2）测量反馈放大器闭环时的输出电阻在放大器闭环工作时控制开关K2的断开与闭合。打开数字多用表，置于正弦电压有效值测试档，分别测得负载开路时输出电压：Vof

7、=198.6mV,负载接入时输出电压Vof=186.0mV。闭环输出电阻：Rof=Ro/(Vof/Vof-1)*RL=(198.6/186.0-1)*6.2=0.420k欧。Rof=Ro/(1+AvFv)=4.922/10.332=0.477。得出结论：引入负反馈后输出电阻变小，而放大电阻的影响与反馈类型有区别。如影响放大电路的输出电阻与电压或电流反馈有关，例中为电压反馈使输出电阻降低，反之电流反馈使输出电阻提高。另外还可以通过仿真分析得出：串联反馈使放大电路的输入电阻增高，并联使之降低。可以从其他的反馈仿真得出。2.3开环与闭环的频率响应比较（1）测反馈放大器开环与闭环时的频率响应令反馈放大器工作在开环状态，选择分析中的交流频率分析项。将交流频率分析设置对话框中扫描的起始和终止频率分别设置为1Hz和1GHz。扫描形式选择十进制，显示点按缺省设置，纵向标度选择线性，选择节点11为输出节点。按仿真键后，得反馈放大器开环频率响应曲线如图。调节两测试指针的位置，使其约为电路输出中频电压幅值的70%（因通频放大倍数A=1/Ao）。从图右边表查得。电路开环时的下限频率：fl=11.5523Hz