模电仿真实验报告 - 图文

模电仿真

PSPICE

实 验 报 告

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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、学习放大电路输入、输出电阻的测量方法以及频率特性的分析方法。

二、实验原理

单级共射放大电路是放大电路的基本形式，为了获得不失真的放大输出，需设置合适的静态工作点，静态工作点过高或过低都会引起输出信号的失真。通过改变放大电路的偏置电压，可以获得合适的静态工作点。

单级共射放大电路是一个低频小信号放大电路。当输入信号的幅度过大时，即便有了合适的静态工作点同样会出现失真。改变输入信号的幅值即可测量出最大不失真输出电压。放大电路的输入输出电阻是衡量放大器性能的重要参数。

晶体三级管具体电流放大作用，用它可构成共射、共集、共基三种组态的基本放大电路。在这三种电路工作过程中，静态工作点的选取是最重要的。如果静态工作点调的太高或者太低，当输入端加入交流信号又超过了工作点电压时，则输出电压将会产生饱和失真或者截止失真。 要求：

1、电源电压VCC=12V；

2、静态工作电流ICQ=1.5mA;

3、当RC=3KΩ，RL=∞时，要求VO(max)≥3V(峰值)，Av≥100; 4、β=100——200，C1=C2=10μF，Ce=100μF。

三、实验内容

1．放大电路中偏置电路的设计 （1）偏置电路形式的选择

除了根据静态工作点稳定性的要求来选择偏置电路外，还应考虑放大电路的性能指

标。

（2）分压式偏置电路静态工作点的稳定条件

为了稳定静态工作点，必须满足下面两个条件。 条件一：I1>>IBQ 工程上一般按下式选取

I1=(5~10)IB 硅管 I1=(10~20)IB 锗管

由于锗管的ICBO比硅管得大，使得锗管的ICBO随温度变化时，对基极电位VB的稳定性影响也大，所以用在锗管的放大电路中，I1应取大一些，即RB1,RB2取小一些。

条件二：VB>>VBE

既要是静态工作点稳定，又要兼顾其他指标，一般按下式选取：

VB=（5~10）VBE

VB=3~5V 硅管

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VB=1~3VV 锗管 （1） 选择VB和计算RE

通常根据稳定条件二来选取。若静态工作点的稳定相要求高，而放大电路的动态范围较小，则应按上限选取，反之，应用较小的值

RE?VB?VBEVB?IEQICQ

(4)选定I1和计算RB2

通常根据条件一来选取。在放大电路输入电阻允许的情况下，可选大一些。选定后，便可以计算RB2

Rb2?VBVB?I1(5~10)IBQ Vcc?VBVCC?VB?I1(5~10)IBQ

(5)计算RB1

Rb1?

2、进入pspice软件，绘制下面所示的电路图。

a.根据公式Re=VB/ICQ及VB=(5——10)VBE=(3——5)V，那么Re=(2——3.33)kΩ; b.由公式I1=(5——10)ICQ/βmin，取βmin=100,那么I1=(0.075——0.15)A;

c.根据a.b.所得的结果易知Rb1=VB/I1≈(20——66.67)kΩ，Rb2≈(VCC-VB)/I1=(46.67——120)kΩ。将上面的计算的参数填入刚刚完成的电路图中，将交流源短接，进行静态工作点分析。通过调整各个元件参数使得ICQ=1.5mA。如下图所示：

3、在输入端加上电源VSIN，Rl=3KΩ，如下图所示，

12.00V9.973mAR17711.389mAR21kC310.61V0.00001R70A0V3.654VVOFF = 0VAMPL = 0.01FREQ = 35000AV2R61.405mAR52.6k9.956mAR4433C40.00010A3k1k0VVC54.311V0.00001Q11.389mAVV112Vdc16.30uAQ2N2222-1.405mA0V11.36mA0V0

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4、当RL开路时输出波形：

2.0mV1.0mV0V-1.0mV-2.0mV0sV(C3:-)0.1msV(R7:2)0.2ms0.3ms0.4ms0.5ms Time0.6ms0.7ms0.8ms0.9ms1.0ms

5、当RL=3k时输出波形：

80mV40mV0V-40mV-80mV0sV(C3:-)0.1msV(R7:2)0.2ms0.3ms0.4ms0.5ms Time0.6ms0.7ms0.8ms0.9ms1.0ms

观察图像知道，输出电压与输入电压之间的相位恰好相反 6、观察饱和、截止失真 设Vi=40mV，仿真分析共射放大电路的电压传输特性及最大不失真输出电压，并判断输出电压是先出现饱和失真还是先出现截止失真。

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7、将Us设定为40mV，启动分析仿真观察电压传输特性，当RL=3K时：

2.0V1.0V0V-1.0V-2.0V-28mV-24mVV(C2:2)-20mV-16mV-12mV-8mV-4mV0mV4mV8mV12mV16mV20mV24mV V(C1:1)

RL=∞时，电压传输特性如下：

4.0V2.0V0V-2.0V-4.0V-28mV-24mVV(C2:2)-20mV-16mV-12mV-8mV-4mV0mV4mV8mV12mV16mV20mV24mV V(C1:1)

8、仿真分析得到放大器的幅频特性曲线如下

4.0V2.0V0V-2.0V(65.282u,-3.6997)-4.0V0sV(C2:-)0.1msV(C1:-)0.2ms0.3ms0.4ms0.5ms Time0.6ms0.7ms0.8ms0.9ms1.0ms

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