模电PSPICE仿真实验报告.doc

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1、pspice实验一 晶体三极管共射放大电路一、 实验目的1、 学习共射放大电路的参数选取方法。2、 学习放大电路静态工作点的测量与调整，了解静态工作点对放大电路性能的影响。3、 学习放大电路的电压放大倍数和最大不失真输出电压的分析方法4、 学习放大电路数输入、输出电阻的测试方法以及频率特性的分析方法。一、 实验内容确定并调整放大电路的静态工作点。为了稳定静态工作点，必须满足的两个条件:条件一：I1IBQ I1=(510)IB 条件二：VBVBE VB=35V由计算出Re再选定I1，由计算出Rb2再由计算出Rb1设置的参数如图所示，输出波形为：从输出波形可以看出没有出现失真，故静态工作点设置的合

2、适。改变电路参数：此时得到波形为：此时出现饱和失真。当RL开路时（设RL=1MEG）时：输出波形为：出现饱和失真二、 实验心得这个实验我做了很长时间，主要是秏在静态工作点的调试上面。按照估计算出的Rb1、Rb2、Re的值带入电路进行分析时，电路出现失真，根据其失真的情况需要不停的调节Rb1、Rb2和Re的值是电路输出不失真。实验二 差分放大电路1、 实验目的 1、学习差分放大电路的设计方法2、学习差分放大电路静态工作的测试和调整方法 3、学习差分放大电路差模和共模性能指标的测试方法二、实验内容1. 测量差分放大电路的静态工作点，并调整到合适的数值。由图，静态工作电流Ic1q=Ic2q=744.

3、6uA ,Ic3q=1.506mA, Vc1=14V,Id=2.7mA2. 将输入方式改接为单端输入，并设置直流扫描分析，以VI为扫描对象，仿真分析差分放大电路的电压传输特性。3. 将输入方式改接为差模输入（取VI1=5sint mV 、 VI2=-5sint mV ），设置交流分析和瞬态分析。由图可得：两端的输出电压的相位差为180输入电压和输出电压的波形图：由图可知Vid=398.791mV时 Vod=14.198V，则电压放大倍数Avd=-103.3求差模输入电阻由图可知Vid=4.9653mV时Iid=1.6069uA，则输入电阻为Rid=3.1K将输入方式改接为共模输入（取VI1=

4、VI2=1sint V ），设置交流分析和瞬态分析，计算共模电压放大倍数和共模输入电阻，观察两个输出端电压的相位关系。由图可得：两端的输出电压的相位差为0输入电压和输出电压的波形图：由图可知输入电压为-993.064mV时 输出电压为14.014V则共模电压放大倍数为Avc=Voc/Vic=14.1双端输入双端输出的波形电压放大倍数为0求共模输入电阻输入电压和输入电流的波形如下由图可知输入电压为Vt=1V时输入电流为Ii=21.369uA则共模输入电阻为Ric=Vt/Ii=47k5.将输入方式改接为单端输入，取VI1=10sint mV ，查看差分放大电路中Vo1、Vo2、Vo、VE的波形。则

5、得到的电压波形、依次列于下由图可得：两输出端输出电压相位相差180，幅值相等。Vo1波形输入波形相位相反,是反相输出端，Vo2波形输入波形相位相同，是同相输出端，Vo与Vo1完全重合。与反相 与同相 与反相，幅值依次为14.198V、14.198V、368.766mV、10mV6.将输入方式改接为双端输入，取VI1=105sint mV ，VI2=95sint mV ，查看差分放大电路中Vo1、Vo2、vo、VE的波形。得到的波形、依次列于下：由图可得：两输出端输出电压相位相差180，幅值相等。与反相 与同相 与反相。幅值为14.198V，幅值为14.198V，幅值为368.760mV，幅值为

6、105mV，幅值为95mV。与上面单端输入差模信号得到的数据近似相等，说明差模放大电路有很好的共模抑制能力。三、思考题1、T1、R3、R4、D1、D2等元件在电路中起什么作用？对电路的静态工作点和共模电压增益、差模电压增益和共模抑制比等指标分别有什么影响？ 答： T1、R3、R4、D1、D2构成恒流源，可带有高阻值的动态输入电阻，因而使得电路具有稳定的支流偏置和很强的一直共模信号的能力。它决定了静态工作点过大会引起饱和失真过小则会引起截止失真。2、用一端接地的毫伏表和示波器等测量仪器，如何测量差分放大电路双端输出电压的幅度和波形？答：将测量仪器的接地端与电路中地端相连，测量仪器的输入端接在电路

7、的输出端，分别测出输出端对地的电压然后求出双端输出电压。3、怎样提高差分放大电路的共模抑制比和减小零点漂移？答：提高共模抑制比的方法：1提高恒流源的内阻；2使用对称性好的元件；3使用较小的射极偏置电阻。减小零点漂移的方法：1使用对称性好的元件；2调节调零电阻实验三 互补对称功放电路一、实验目的1. 观察乙类互补对称功放电路输出波形，学习克服输出中交约失真的方法。2. 学习求最大输出电压范围的方法。二、实验内容一）、乙类互补对称功放电路1、启动pspice软件，绘制下面所示的电路图，并更改各元件的参数如下图所示：2、设置瞬态仿真，在probe窗口中可以观察到输入输出波形如下图所示。在下图中绿色的

8、曲线表示输入波形，红色的曲线表示输出波形。观察可知当输入波形过零点时，输出波形发生交越失真。3、 设置直流扫描分析，并仿真，可在probe窗口中观察到电压传输特性曲线如下图所示，显然从1V到1V这之间的一段发生了交越失真。（二）甲乙类互补对称功放电路 为了可服（一）中的交越失真，将电路图作如下图所示的修改。同样的，对电路进行瞬态仿真观察器输出输入波形如下图所示:其中，红色的曲线表示输出波形，绿色的曲线表示输入波形。有上图可知，通过对电路图的修改，我们可以克服交越失真对电路的影响。2、设置直流分析观察电压传输特性如下可知最大输出电压为4.7V及4.7V。3、利用Po=，设置瞬态仿真，观察功率，用

9、游标可知Po0.53W。用探针测功率：三、实验心得这个实验总体来说比较简单，因为少了静态工作点的设置。在研究电路的功率输出情况时，可利用公式计算、仿真，用游标显示输出功率的值。我在试验的时候还用了一个测功率的探针，将输入、输出和输出功率放到同一个图中显示并进行比较，更为直观。实验四 方波三角波发生电路一 、实验目的1. 学习使用集成运算放大器构成的方波和三角波发生电路的设计方法。2. 学习方波和三角波发生电路主要性能指标的测试方法。二、实验内容电路中元件的选择及参数的确定（1）集成运放放大器的选择由于方波的前后沿时间与滞回比较器的转换速率有关，当方波频率较高或者对方波前后沿要求较高时，应选择高

10、速集成运算放大器来组成滞回比较器。（2）稳压管的选择稳压管的作用是限制和确定方波的幅值，此外方波振幅和宽度的对称性也与稳压管的对称性有关，为了得到稳定而且对称的方波输出，通常都选用高精度双向稳压二极管，如2DW7.R3是稳压管的限流电阻，其值根据所用稳压管的稳压电流来确定。（3）分压电阻R1和R2阻值的确定R1和R2的作用是提供一个随输出方波电压而变化的基准电压，并由此决定三角波的输出幅度。所以R1和R2的阻值应根据三角波输出幅度的要求来确定。例如，已知Vz=6v，若要求三角波的峰值为Voml=4v,则R1=23R2.若取R1=10K欧，则R2=15K欧。当要求三角波的幅值可以调节时，R1和R

11、2则可以用电位器来代替。 （4）积分元件R和C参数确定R和C的值应根据方波和三角波发生器的振荡频率f0来确定。当分压电阻R1和R2的阻值确定后，先选择电容C的值，然后确定R的值。为了减小积分漂移，应尽量将电容C取大些。但是电容量大的电容，漏电也大，因此通常积分电容应不超过1uf.设计方波三角波发生电路：设计的方波三角波发生电路是由集成运放组成的积分器与迟滞比较器组成。由于采用了由集成运放组成的积分器，电容C始终处在恒流充、放电状态，使三角波和方波的性能大为改善，不仅能得到线性度较理想的三角波，而且也便于调节振荡频率和幅度。方波和三角波发生电路的调试方法：方波和三角波发生电路调试，应使其输出电压

12、幅值和振荡频率均能满足设计要求。为此可用示波器测量方波和三角波的频率和幅值。调整电阻R的阻值，可以改变振荡频率f0;调整电阻R1和R2阻值，可以改变三角波的输出幅度。设计的及调试好的电路图如上图所示，支路的电流电压已在电路图上显示出来。仿真分析方波输出端和三角波输出端的电压传输波形：分析：观察输出波形，三角波幅值为3.5467v，与要求Vom=4v近似，振荡周期T=0.890mS，换做频率为fo=1123HZ，满足实验要求。再观察方波波形，其周期与三角波相同，幅值为8v，满足Vom为8v的要求。同时，若需调节其输出幅度，可调节R3与稳压管的稳压值。但需注意，调节R3时Vom1的幅值也会相应改变

13、，故仍最后仍需要调节三角波的幅值。另外，若调节R3仍无法使方波的幅值达到8v，可换选稳压管，将其稳压值调高，本次试验所选稳压管的稳压值为18v，满足实验最后要求。三、实验心得在做设计性试验时，要弄清楚原理，还要选择元器件。元器件的选择很重要，元器件的选择和参数的设定直接关系到最后得出的结果、输出波形的稳定性、电路的性能等。这个实验在元器件选择好以后，还要进行电路的调试，使输出的电压复制和振荡频率满足设计要求。这个实验里主要是调节两个电阻值和电容值。实验五 正弦波振荡电路一、实验目的 1、加深理解正弦波振荡电路的起振条件和稳幅特性。 2、学习RC桥式正弦波振荡电路的设计和调试方法。二、实验内容设

14、计用集成运放构成的RC桥式正弦波振荡电路的要求： 1、振荡频率：f0500Hz； 2、输出电压有效值V08V，且输出幅度可调； 3、集成运放采用A741，稳幅元件采用二极管； 4、电容选用标称容量为0.047uF的金属膜电容器，电位器Rw选用47K，二极管并联的电阻选用10k。设计方法： (1)确定RC串并联选频网络的参数RC串并联选频网络的参数应根据所要求的振荡频率f0来确定。为了使RC串并联电路的选频特性尽量不受集成运放输入电阻和输出电阻的影响，应按下列关系来初选电阻R的值：RidRR0式中，Rid为集成运放的差模输入电阻，一般在几百千欧以上；R0为集成运放的输出电阻，一般在几百欧以下。（

15、2）确定R1和RfR1和Rf的阻值，应根据正弦波振荡电路的起振幅值条件来确定。为了减小运放的输入失调电流及其温漂的影响，应尽量满足R=R1/Rf，即 R=R1RfR1+Rf=3.12.1R1所以，R1=3.12.1R=3.12.1*16k=23.6k取标称值R1=24k，则Rf=2.1R1=50.4k，由Rf可进一步求出R2和R3。（3）稳幅元件及参数的确定正弦波振荡电路常用的稳幅措施是根据振荡输出幅度的变化,采用非线性元件来自动的改变放大电路中负反馈的强弱，以实现稳幅目的。在选择稳幅二极管时应注意以下两点;a) 从温度稳定性来看，以选用硅二极管为宜。因为硅管比锗管的温度稳定性好。b) 为了保

16、证振幅上、下半波对称，两只二极管的特性必须相同，应注意配对选用。 （4）、 集成运算放大器的选择 在选择集成运算放大器时，除了要求输入电阻较高和输出电阻较低外，最主要的是要求集成运放的增益带宽积应满足下列关系：AfBW3f0桥式正弦波振荡电路的调试首先是调整反馈电阻R2，使电路起振，且波形失真最小。如果电路不起振，说明振荡的幅值条件不满足，应适当加大R2，如果波形失真严重，则应适当减小R2或R3。其次是测量和调整振荡频率，为此应适当改变RC串并联选频网络的元件参数。设计的电路：取C=0.02uF,R1=32k,R=16k,则Rf=2.1R1=67k.R3=10k,由Rf=67k可以求得R2=9

17、1k。输出的波形为：可以看出波形失真。故需要对电路进行调解，调节电阻值。调节后的电路：将R1调节为24k，R2调节为40k，其他不变，得到输出波形为：可以看出波形没有发生失真。在probe窗口中对输出的正弦波形进行傅立叶分析可得：改变阻值后：用傅里叶分析，输出波形为：可见电路发生震荡，但是出现了失真。结论：改变R3的时候改变了电路的闭环电压增益Avf的大小，可得到以下三种情况：AF1时即时电路能够正弦振荡AF1时即时电路输出波形失真AF1时即时电路不能起振三、实验心得在做这个实验时，只做了电路能正弦振荡和输出波形失真的情况，没有做电路不起振情况。在采用福利也进行分析时，对改变参数进行傅里叶变换的方法还不熟悉，没有用傅里叶分析将三种情况全部分析出来。- 26 -