2实验八三极管共射放大电路

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1、专业：电气工程及其自动化姓名：_王俊康_学号：_3071001327_日期：_2009-2-24_地点：_紫金港东3-209_实验报告课程名称：_模拟电子技术基础实验_指导老师：_樊伟敏_成绩：_实验名称：_三极管共射放大电路仿真_实验类型：_上机实验_同组学生姓名：_一、实验目的和要求（必填）二、实验内容和原理（必填）三、主要仪器设备（必填）四、操作方法和实验步骤五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析（必填）七、讨论、心得装 订 线一、实验目的和要求在第一次实验的基础上，继续熟悉和使用Pspice软件进行实验仿真。1、了解PSpice软件常用菜单和命令的使用；2、掌握PSpice中电路图的

2、输入和编辑方法；3、学习PSpice分析设置、仿真、波形查看的方法；4、学习晶体管共射放大电路的各种特性的仿真分析方法。二、实验内容1、本实验所使用的Pspice仿真电路图如下图所示。负载电阻RL的初始值暂取3k，Rb1暂取20k。2、仿真分析共射放大电路的静态工作点，并在静态工作点不符合预定的要求时，可以较快的利用Pspice找出可以使放大电路的静态工作点符合要求的方法，这可以利用直流特性扫描分析实现。3、分别在RL=3k和RL=100M时，设置交流瞬态扫描分析，观察共射放大电路的输入输出电压波形。4、在瞬态扫描中，通过适当改变交流源幅值来观察三极管输出特性曲线在不同输入电压下的输出波形的失

3、真情况。5、利用Pspice软件的交流分析功能，进行三极管放大倍数、输出信号相位的分析，画出波特图。三、实验原理及仿真结果1、新建Pspice项目，取名“晶体管共射放大电路仿真”。在元件库中找到各元件，按图示电路图连接。2、仿真分析共射放大电路的静态工作点。操作步骤如下：（1）新建名为“bias”的扫描，在弹出的设置对话框的Analysis的标签页中的Analysis Type选取Bias Point分析。在Output File Options中勾选第一项。（2）设置完成后，点击运行。（3）运行结束后，点击和可以查看电路直流偏置的各个点或支路的电流或电压值。仿真结果如下。 3、从以上仿真结果

4、中可以看出，在初始参数的情况下，三极管c极的直流偏置电流并未达到1.5V，因此需调整电路参数以使Ic1.5mA。此处考虑改变Rb1的阻值。可以利用直流特性扫描来寻找能使Ic=1.5mA的Rb1值。操作方法如下。（1）从元件库取PARAM放置到电路原理图中，双击电路原理图中的PARAM，在弹出的对话框中，点击New Row，在弹出的对话框中，name下输rval作为定义电阻的Rb1变量名，在value下输入20k。点击OK，在新增的rval项上右击，点击Display，修改显示方式，使参数名称和数值在电路原理图中可见。在电路原理图中，双击Rb1的阻值，在“Display Properties”对

5、话框中，将其阻值20k改为rval，注意定义参数时必须键入。修改后的电路图如下图所示。（2）设置直流特性扫描分析。创建名为DC的新仿真文件，在分析类型中选取DC Sweep。在Sweep variable中选取Global parameter，在Parameter name中填rval，选择线性扫描，初始值为15k，终值为25k，增量为0.1k。点击确定后，运行仿真。（3）运行结束后，在弹出的Prober分析结果界面中，增加轨迹I（Q1：c），可得如下仿真结果。在图中找到纵坐标为1.500mA的点，可读出其横坐标为18.014k。即当Rb1=18.014k时，Ic=1.5mA。在原图中将Rb1

6、阻值改为18.014 k，运行bias仿真，结果如下，Ic确实为1.5mA。4、瞬态分析。瞬态分析又称为时域分析，在给定输入激励信号作用下，计算电路输出端的瞬态响应、延迟特性；也可在没有任何激励信号的情况下，求振荡波形、振荡周期等。（1）当负载电阻RL=3k时，操作步骤如下：创建名为tran的新仿真文件。在分析类型中选择Time Domain。在Run to time的终止时间设置中，填4ms（四个周期）。第二项填0，Maximum step size的分析步长设置填0.01m，以使仿真的波形足够精确。点击确定。运行仿真，在电路图中out处放置一个电压计符号的元件，即可观察到仿真图形。仿真结果

7、如下图所示，其中，输入输出波形采用了两个不同的坐标系，这可以执行Plot/Add Y Axis实现。仿真结果也可以用两个窗口显示，执行Plot/Add Plot to Window，即可实现。仿真结果如下所示。（2）将负载电阻分别为RL=3k和RL=100M（此时，负载端可以认为开路）时的输出波形的仿真图形放在同一张图上进行比较分析。操作步骤类似直流特性扫描的步骤，从元件库取PARAM放置到电路原理图中，双击电路原理图中的PARAM，在弹出的对话框中，点击New Row，在弹出的对话框中，name下输rval作为定义电阻的RL变量名，在value下输入3k。点击OK，在新增的rval项上右击，

8、点击Display，修改显示方式，使参数名称和数值在电路原理图中可见。在电路原理图中，双击RL的阻值，在“Display Properties”对话框中，将其阻值3k改为rval。修改后的电路图如下图所示。点击edit simulation settings，在Opition中勾选Parametric Sweep，在右侧的Sweep variable中选择Global parameter，Parameter name填rval，下面的Sweep type中选择Value list，后填“3k 100meg”，注意中间一定要有空格，或者要有英文格式下的逗号来隔开两个数值。运行仿真，在电路图中ou

9、t处放置一个电压计符号的元件，即可观察到仿真图形。仿真结果如下所示。由图可见，当负载电阻较小时，输出电压也较小。这是由于共射放大电路的输出压降落在负载电阻上较少的缘故，由很大一部分的分压落在了三极管的输出回路上了。当负载电压较大，负载回路接近开路时，压降就较多的落在了负载电阻上，此时，输出的电压就相应提高了。（3）最大不失真输出当输入电压幅值变大时，由于三极管的特性，会逐渐出现波形的失真。可以做如下的仿真来观察找出波形出现失真时的电压幅值。操作步骤类似直流特性扫描的步骤，从元件库取PARAM放置到电路原理图中，双击电路原理图中的PARAM，在弹出的对话框中，点击New Row，在弹出的对话框中

10、，name下输vampl作为定义电压VAMPL的变量名，在value下输入10m。点击OK，在新增的vampl项上右击，点击Display，修改显示方式，使参数名称和数值在电路原理图中可见。在电路原理图中，双击交流电压源的幅值VAMPL，在“Display Properties”对话框中，将其幅值10mV改为vampl。修改后的电路图如下图所示。点击edit simulation settings，在Opition中勾选Parametric Sweep，在右侧的Sweep variable中选择Global parameter，Parameter name填vampl，下面的Sweep typ

11、e中选择Linear，初始值填10mV，终值填50mV，步长值填10mV。运行仿真，在电路图中out处放置一个电压计符号的元件，即可观察到仿真图形。仿真结果如下所示。从仿真图中可以看出发现，当输入电压幅值大于30mV时，输出电压逐渐出现了饱和失真，当输入电压幅值为50mV时，输出电压的饱和失真已经比较严重，同时也出现了一部分截止失真。因此，要使输出电压基本不失真的最大输入电压应为30mV左右。（4）饱和失真和截止失真从（3）中我们已经看到了比较明显的饱和失真和截止失真。现将电压的输入幅度调整为100mV，即将vampl的数值修改为100mV，仿真结果如下图所示：其中，饱和失真部分占一个周期中较

12、多的时间，截止失真部分时间较少，这是由于静态工作点的选取不是在三极管输出特性曲线的最中间所造成的。5、交流扫描分析进行交流分析时，电路中必须要有一个信号源的属性设置为用AC分析的交流信号源，AC 分析过程中，该交流信号源的频率按交流扫描分析的设置的规律变化，由此计算电路交流响应特性的变化。Pspice软件VSIN正弦源中隐含这一个可设置的AC交流信号源，双击VSIN正弦源符号，弹出正弦源特性编辑对话框，然后设置AC交流信号源的值，设定AC交流信号源为1V。新建名为AC的仿真文件，在 Analysis type 中选取 AC Sweep/Noise（交流及噪声分析）分析。在AC Sweep Ty

13、pe中选择Logarithmic(对数扫描)中的Decade，自变量按十倍程数量级关系变化。这时设置扫描的初始频率（Start Frequency）为1Hz、终止频率（End Frequency）为100meg和频率点的个数(Point/Decade)为101。运行 Pspice 完成交流分析后，在Prober显示晶体管共射极放大电路交流分析结果。（1）放大倍数的频率响应放大倍数的频率响应表达式为（20*log10Vout/Vin=DBVout/Vin）。当RL=3k时，仿真结果如下：（2）输出波形的幅频和相频曲线幅频表达式为（20*log10Vout=DBVout），相频表达式为（PVout

14、）。当RL=3k时，仿真结果如下：（3）带宽测量方法一：执行Prober程序中的Trace菜单中的Measurement子菜单，选择Bandwidth，点击Eval，第一项中填入DB(V(out)，第二项填3（注意不是3db，因为此项的单位已经是db了）。方法二：执行Prober程序中的Trace菜单中的Measurement子菜单，选择Bandwidth_Bandpass_3dB，点击Eval，在空格中填入DB(V(out)，点击OK。计算结果如下图所示。Bandwidth(DB(V(out), 3) = 32.58561meg。四、思考题1.用PSPICE如何仿真分析放大电路的静态工作点？

15、应设置何种分析方式？2.用PSPICE测试放大电路的电压放大倍数和频率特性应设置何种分析方式？3.用PSPICE测试放大电路的输出电压波形应设置何种分析方式？4.能否用交流扫描分析求放大电路的最大不失真输出电压？5.共射放大电路在未出现饱和失真和截止失真时的电压传输特性是否为直线？这时引起电压放大倍数非线性的原因是什么？6. Probe图形后处理程序查看图形时，缺省的横坐标是哪个变量？思考：1、 如三中所述，应设置bias分析。2、 应使用AV交流扫描分析。3、 应设置瞬态扫描分析。4、 不能，用交流扫描分析时，不论输入电压的幅值设为多少，输出电压多不会发生失真。应用瞬态扫描分析来求最大不失真输出电压。5、 不是，电压放大倍数非线性的主要原因为输入电压的频率。6、 缺省的横坐标为扫描设置时所设置的需要变化的扫描分量。五、心得Pspice软件能实现很多电路实验的仿真，且在参数的求解、扫描的要求等细致之处也能基本满足实际使用的要求，是一款十分实用的电路仿真软件。