PSpice三极管共射电路仿真实验.doc

课程名称:电路与电子技术实验Ⅱ指导老师:成绩:__________________实验名称:共射放大电路辅助设计实验类型:练习型同组学生姓名: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、心得装订线实验目的和要求熟悉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。实验内容和原理实验内容: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=3kW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=3kW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实验原理:利用PSPice搭建三极管共射放大电路,运行电路来观察其电压放大倍数、频率特性等电路特性。下图为实验电路图:主要仪器设备 PC、PSPice软件操作方法和实验步骤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。2、仿真分析静态工作点设置直流扫描分析,(V1)为扫描对象;在Probe中查看Q点数据。3、当RL=3kW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)。4、当RL开路时,分析电压放大倍数和频率特性可设RL=1MW;其它同前。5、当RL=3kW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。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=3kW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。实验数据记录和处理 输入编辑电路图在输入编辑电路图之后,运行电路,则在图中可以得到各个节点电压和支路电流,如下图所示:此时Vce=->,所以共射电路工作在线性放大区,计算得β=145。分析静态工作点如下图所示,以V1为扫描对象进行DCSweeping得到下图。蓝色曲线为Vce,紫色曲线为Ic。从图中可见,V1<2v时,,电路处于截止状态;V1≥2v时,,,电路处于线性放大状态,此时,V1增大,Ib线性增大,则无论是Vce还是Ic都和Ib呈现线性关系,所以也和V1呈现线性关系,符合理论预期。当V1=12v时,Ic=,Vce=。下图是IC-Vce特性曲线。可以看到,在线性放大区,两者几乎呈现线性关系。下面对两者的线性关系进行函数推导:,,Ic∝V1,Vce∝V1故Ic∝V1,有同时,公式也解释了Ic和Rb1在线性放大区的关系,若Rb1在增大,极限状态是Rb1短路,那么显然此时三极管截止,故Ic=0mA。在下图中找到Ic=,其对应Rb1=。RL=100megΩ时,电压放大倍数和频率特性下面是RL=100megΩ时,交流分析图。调用函数,对此时的同频带宽进行测量,得到以下数据:f=1kHz时,P(V(out))=-,DB(V(out)/V(in))=。,,。上限频率和下限频率恰好是半功率点。下图是输入电压和输出电压的瞬态分析,可见两者同频率,但相位相差180°。由于Rl一定,故我认为Av和β存在线关系,可以利用Av的绝对值大小来表示β大小关系。所以进行如下讨论:输入信号前半周期,,此时输出信号峰值为-,则Av=-;输入信号后半周期,,,则Av=-。由此可以看出,β非线性会引起一定的信号失真,在Vce较大时,β较大。进一步作出V(in)-V(out)曲线,类似于ψ=π时的李萨如图形。我猜测,图形的非线性是由于信号的传输失真引起的,而相位差不恒为π可能是由于门传输的延时效应造成的。为了进一步观察V(in)的失真,我调节VAMPL=100mv,此时,得到下列波形。上图为Ic,下图为V(out)。在下图中圆顶为截止失真,削底为饱和失真。电流和电压关系正好相反(之前已经推导过)。我又进一步设置了全局变量VAMPL作为次要扫描因素,变量范围采用列表为10mv