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共射放大电路辅助设计

共射放大电路辅助设计. 实验目的. 熟悉 PSPICE 软件的使用方法。 加深对共射放大电路放大特性的理解。 学习共射放大电路的设计方法。 学习共射放大电路的仿真分析方法。. 实验内容. 在 PSPICE 中输入仿真分析电路图 仿真分析共射放大电路的静态工作点 当 R L=3 k  时，分析电压放大倍数和频率特性 当 R L 开路时，分析电压放大倍数和频率特性 当 R L=3 k  时，分析输入、输出电压波形 仿真分析电压传输特性及最大不失真输出电压. 电路图. 实验准备. 设计共射放大电路中电阻阻值。已知： 电源电压 V CC =12 伏。

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共射放大电路辅助设计

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Presentation Transcript

  1. 共射放大电路辅助设计

  2. 实验目的 • 熟悉PSPICE软件的使用方法。 • 加深对共射放大电路放大特性的理解。 • 学习共射放大电路的设计方法。 • 学习共射放大电路的仿真分析方法。

  3. 实验内容 • 在PSPICE中输入仿真分析电路图 • 仿真分析共射放大电路的静态工作点 • 当RL=3 k时，分析电压放大倍数和频率特性 • 当RL开路时，分析电压放大倍数和频率特性 • 当RL=3 k时，分析输入、输出电压波形 • 仿真分析电压传输特性及最大不失真输出电压

  4. 电路图

  5. 实验准备 设计共射放大电路中电阻阻值。已知： • 电源电压VCC=12伏。 • 三极管采用Q2N3904（设＝145），C1=C2=10 uF，Ce=100 uF。 • 静态工作电流ICQ=1.5mA。 • 当负载开路时，要求Vomax≥3 V（有效值），Av≥100。

  6. 实验准备 设计共射放大电路中电阻阻值。已知： • 当负载RL=3 k时，要求Vomax≥2 V(有效值)，Av≥60。 • 上限频率＞100KHz，下限频率＜1KHz。 • 画出可供PSPICE软件仿真分析用的电路图。 • 估算放大电路在负载开路和RL=3 k情况下的电压放大倍数。

  7. 实验内容 1. 输入编辑电路图 • 必须有一个接地元件（AGND）； • 必须设置实际的直流电源，可以用BUBBLE元件将直流电源与电路相连； • 信号源可选正弦瞬态电压源（VSIN元件）； • 建议加上标号in和out； • 设置合适的元件和信号源参数。 说明 设置

  8. 实验内容 2. 仿真分析静态工作点 • 设置直流扫描分析，以电源电压VCC 为扫描对象； • 在Probe中查看Q点数据。 实验说明 查看分析设置 查看仿真结果

  9. 实验内容 3. 当RL=3K时，分析电压放大倍数和频率特性 • 设置交流分析； • 绘制频率特性曲线； • 注意区分输出电压频率特性与电压放大倍数频率特性的不同； • 注意频率特性曲线Y轴坐标是线性坐标还是对数坐标（即dB)。 实验说明 查看分析设置 查看仿真结果

  10. 实验内容 4. 当RL开路时，分析电压放大倍数和频率特性 • 可设RL=1M； • 其它同前。 查看仿真结果

  11. 实验内容 5. 当RL=3K时，分析输入、输出电压波形 • 设置瞬态分析； • 查看输入、输出电压波形； • 注意相位关系； • 观察失真现象。 实验说明 查看分析设置 查看仿真结果

  12. 实验内容 6. 仿真分析电压传输特性及最大不失真输出电压 • 设置瞬态分析； • 将输入正弦信号峰值设为100mV； • 分别仿真RL=3 k和RL开路两种情况； • 查看输出电压波形，判断输出是先出现饱和失真还是先出现截止失真。 实验说明 查看分析设置 查看仿真结果

  13. 实验报告 • 估算放大电路的性能指标。 • 记录PSPICE仿真分析所得到的图形： • 电压放大倍数的频率特性曲线 • 输入输出电压波形 • 出现失真情况时的输出电压波形 • 电压传输特性曲线 将仿真所得数据填入下表：

  14. 思考题： • 用PSPICE如何仿真分析放大电路的静态工作点？应设置何种分析方式？ • 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？ • 用PSPICE测试放大电路的输出电压波形应设置何种分析方式？ • 能否用交流扫描分析求放大电路的最大不失真输出电压？ • 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？

  15. 实验说明 • 电路图中的信号源元件和接地元件 PSPICE中的电源和信号源分为三类： • 直流源电路电源或直流分析的信号源； • 交流源交流分析时的信号源； • 瞬态源瞬态分析时的信号源。 PSPICE软件中有五种类型的瞬态信号源，其中正弦电压源（VSIN元件）是最常用的一种。

  16. 实验说明 VSIN的参数设置 用于直流分析 用于交流分析 用于瞬态分析

  17. 实验说明 • 放大电路静态工作点的仿真分析 • PSPICE在对电路进行仿真分析时，总是先计算电路的静态工作点。从PSPICE仿真分析后的输出文件可以看到电路中各个节点的静态电压值。 • 为了更直观地了解电源电压VCC对电路静态工作点的影响，可以设置直流扫描分析对电路进行仿真。将扫描对象设为电源电压VCC，并选取一定的扫描范围。 • 若只对电源电压的一个值进行仿真，则无法在Probe上看到图形曲线。

  18. 实验说明 • 电压放大倍数和频率特性的仿真分析 • 用PSPICE仿真分析放大电路的电压放大倍数和频率特性可选择交流扫描分析方式。 • PSPICE在进行交流扫描分析时，频率被认为是扫描的自变量，并且电路中所有的变量都被认为是复数变量，且其工作频率都随扫描频率而变化。 • 交流分析的扫描方式可设为十倍程扫描，即每次扫描范围是前一次扫描范围的十倍。 • 20*log10(V(out)/V(in))或DB(V(out)/V(in))：电压放大倍数的对数幅频特性曲线。 • Vp(out)：输出电压的相频特性曲线。

  19. 实验说明 • 放大电路输出波形的仿真分析 • 可将分析方式设为瞬态分析。 • 瞬态分析是电路的时域分析，即连续地计算电路在各个时刻的的节点电压和支路电流。 • 对电路进行瞬态分析必须在电路图上设置至少一个瞬态信号源，在本实验中应选择正弦瞬态电压源（VSIN元件）。 • 正弦瞬态电压源必须设置失调电压（VOFF）、峰值电压（VAMPL）和频率（FREQ）三个参数，其它属性可采用缺省值。

  20. 实验说明 • 放大电路输出波形的仿真分析 • 若将放大电路的输入信号幅值设置为足够大的信号，则可很容易地观察到输出电压的饱和失真和截止失真。 • 还可以从输出电压波形判断是先出现饱和失真还是先出现截止失真，并求出最大不失真输出电压。 • 在Probe中改变输出电压波形的横坐标为输入电压，就可查看放大电路的电压传输特性曲线。 • 从电压传输特性曲线中可以发现由于三极管电流放大倍数β的非线性引起的共射放大电路电压放大倍数的非线性特性。

  21. 实验说明_电路图 返 回

  22. 实验说明_信号源设置 返 回

  23. 实验说明_直流扫描分析设置 电源 返 回

  24. 实验说明_静态工作点仿真 返 回

  25. 实验说明_交流扫描分析设置 返 回

  26. 实验说明_频率特性（RL=3K） 不是dB 返 回

  27. 实验说明_频率特性曲线（RL开路） 单位dB 返 回

  28. 实验说明_瞬态分析设置 信号周期为0.1ms， 保证每个周期至少有 100次扫描(即数据点) 返 回

  29. 实验说明_输入输出电压波形 返 回

  30. 实验说明_ β非线性引起的失真 标准正弦信号 实际输出 返 回

  31. 实验说明_饱和与截止失真（RL=3K） 返 回

  32. 实验说明_饱和与截止失真（RL开路） 返 回

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