PSpice三極管共射電路仿真實驗

1、實驗名稱： 共射放大電路輔助設計 實驗報告課程名稱： 電路與電子技術實驗 指導老師： 成績：_實驗名稱： 共射放大電路輔助設計 實驗類型： 練習型 同組學生姓名： 一、實驗目的和要求（必填）二、實驗內容和原理（必填）三、主要儀器設備（必填）四、操作方法和實驗步驟五、實驗數據記錄和處理六、實驗結果與分析（必填）七、討論、心得裝 訂 線一、 實驗目的和要求1、 熟悉PSPICE軟件的使用方法。2、 加深對共射放大電路放大特性的理解。3、 學習共射放大電路的設計方法。4、 學習共射放大電路的仿真分析方法。二、 實驗內容和原理實驗內容：1、 在PSPICE中輸入仿真分析電路圖2、 仿真分析共射放大電路

2、的靜態工作點3、 當RL=3 kW時，分析電壓放大倍數和頻率特性4、 當RL開路時，分析電壓放大倍數和頻率特性5、 當RL=3 kW時，分析輸入、輸出電壓波形6、 仿真分析電壓傳輸特性及最大不失真輸出電壓實驗原理：利用PSPice搭建三極管共射放大電路，運行電路來觀察其電壓放大倍數、頻率特性等電路特性。下圖為實驗電路圖：三、 主要儀器設備PC、PSPice軟件四、 操作方法和實驗步驟1、輸入編輯電路圖必須有一個接地元件（AGND）；必須設置實際的直流電源，可以用BUBBLE元件將直流電源與電路相連；信號源可選正弦瞬態電壓源（VSIN元件）；建議加上標號 in 和 out；設置合適的元件和信號源

3、參數。2、仿真分析靜態工作點設置直流掃描分析，以電源電壓VCC（V1）為掃描對象；在Probe中查看Q點數據。3、當RL=3kW時，分析電壓放大倍數和頻率特性設置交流分析；繪制頻率特性曲線；注意區分輸出電壓頻率特性與電壓放大倍數頻率特性的不同；注意頻率特性曲線Y軸坐標是線性坐標還是對數坐標（即dB)。4、當RL開路時，分析電壓放大倍數和頻率特性可設RL=1MW；其它同前。5、當RL=3kW時，分析輸入、輸出電壓波形設置瞬態分析；查看輸入、輸出電壓波形；注意相位關系；觀察失真現象。6、仿真分析電壓傳輸特性及最大不失真輸出電壓設置瞬態分析；將輸入正弦信號峰值設為 100mV ；分別仿真 RL=3

4、kW 和 RL開路兩種情況；查看輸出電壓波形，判斷輸出是先出現飽和失真還是先出現截止失真。五、 實驗數據記錄和處理（1） 輸入編輯電路圖在輸入編輯電路圖之后，運行電路，則在圖中可以得到各個節點電壓和支路電流，如下圖所示：此時Vce=7.886-2.7620.7V，所以共射電路工作在線性放大區，計算得=145。（2） 分析靜態工作點如下圖所示，以V1為掃描對象進行DC Sweeping得到下圖。藍色曲線為Vce，紫色曲線為Ic。從圖中可見，V12v時，Vbc分壓小于0.7v，電路處于截止狀態；V12v時，Vbc分壓大于0.7v，且Vce大于0.7v，電路處于線性放大狀態，此時，V1增大，Ib線性

5、增大，則無論是Vce還是Ic都和Ib呈現線性關系，所以也和V1呈現線性關系，符合理論預期。當V1=12v時，Ic=1.372mA，Vce=5.124V。下圖是IC-Vce特性曲線?？梢钥吹?，在線性放大區，兩者幾乎呈現線性關系。下面對兩者的線性關系進行函數推導：，IcV1，VceV1故IcV1，有同時，公式也解釋了Ic和Rb1在線性放大區的關系，若Rb1在增大，極限狀態是Rb1短路，那么顯然此時三極管截止，故Ic=0mA。在下圖中找到Ic=15.00mA的點，其對應Rb1=18.01k。（3） RL=100meg時，電壓放大倍數和頻率特性下面是RL=100meg時，交流分析圖。調用函數，對此時的

6、同頻帶寬進行測量，得到以下數據：f=1kHz時，P（V（out）=-175.05dB,DB（V(out)/V（in）=43.36。同頻貸款為18.1270megHz，其中上限頻率為18.1271megHz，下限頻率為85.1315Hz。上限頻率和下限頻率恰好是半功率點。下圖是輸入電壓和輸出電壓的瞬態分析，可見兩者同頻率，但相位相差180°。由于Rl一定，故我認為Av和存在線關系，可以利用Av的絕對值大小來表示大小關系。所以進行如下討論：輸入信號前半周期，峰值為9.998mv，此時輸出信號峰值為-1.5718v，則Av=-157.2；輸入信號后半周期，峰值為9.998mv，此時輸出信號

7、峰值為1.3372v，則Av=-133.7。由此可以看出，非線性會引起一定的信號失真，在Vce較大時，較大。進一步作出V（in）-V（out）曲線，類似于=時的李薩如圖形。我猜測，圖形的非線性是由于信號的傳輸失真引起的，而相位差不恒為可能是由于門傳輸的延時效應造成的。為了進一步觀察V（in）的失真，我調節VAMPL=100mv，此時，得到下列波形。上圖為Ic，下圖為V（out）。在下圖中圓頂為截止失真，削底為飽和失真。電流和電壓關系正好相反（之前已經推導過）。我又進一步設置了全局變量VAMPL作為次要掃描因素，變量范圍采用列表為10mv、25mv和100mv，得到下列圖形：為了判定是否失真，我

8、對波形的峰值和谷值進行了測量。由于Rl一定，故可以用Vout和Vin的比值近似表示來觀察其放大效應。V（in）峰值Av1谷值Av210mv1.3371v133.7-1.5709v157.125mv2.6923v107.7-4.8078v192.3100mv4.1009v41-5.0641v50.1但是發現，即使是10mv，也會出現失真。后來我又采用了1mv作為輸入信號，也出現了這種情況。因此我認為這是由于非線性引起的失真。25mv時，相差近一倍，因此顯然出現了失真，由于在輸入信號的負半周期電壓值較小，所以先達到了截止失真。100mv時，則同時出現了飽和失真和截止失真，可以直觀地從波形中看出來。

9、（4） RL=3k時，電壓放大倍數和頻率特性下面是RL=3k時，交流分析圖。調用函數，對此時的同頻帶寬進行測量，得到以下數據：f=1kHz時，P（V（out）=-174.777dB,DB（V(out)/V（in）=37.56。同頻貸款為34.93571megHz，其中上限頻率為34.93580megHz，下限頻率為87.28198Hz。上限頻率和下限頻率恰好是半功率點。和RL=100meg時比較，可以發現，測試通頻帶寬變窄，相對而言低頻成分更容易通過，而且放大能力降低。下圖是輸入電壓和輸出電壓的瞬態分析，可見兩者同頻率，但相位相差180°。輸入信號前半周期，峰值為9.998mv，此時

10、輸出信號峰值為-808.725mv，則Av=-80；輸入信號后半周期，峰值為9.998mv，此時輸出信號峰值為683.338mv，則Av=-68。通過和開路情況比較可以看出，此時，其實電路并為工作在線性放大區。為了分析，不妨取極限狀態，RL=0，即短路，此時輸出為0。進一步分析發現，在線性放大區，其實輸出電壓和RL/Rc呈現正相關關系。RL越大，那么輸出電壓越大。進一步作出V（in）-V（out）曲線，類似于開路圖，只不過輸出電壓幅值有所改變。最后，我也對其失真情況做了頻域分析，發現波形和開路類似，不做贅述。附圖如下：綜上所述，有下列表格（模電的通頻帶寬尚未教學）：被測指標ICQVCEQRL=

11、 3kWRL 開路AvVomaxfHfLAvVomaxfHfL單位mAV/VMHzHz/VMHzHz估算值0.0104124.5-812.06？-1624.1V？測量值0.0094375.124-8023493587.3-192 41812785.1六、 實驗結果與分析（必填）大部分實驗結果分析已經寫在五中，下面對思考題做出一些回答。1、 用PSPICE如何仿真分析放大電路的靜態工作點？應設置何種分析方式？可以設置直流掃描分析對電路進行仿真。將掃描對象設為電源電壓VCC（V1），并選取一定的掃描范圍，從而利用probe得到波形曲線。設置DC Sweeping，用Vcc（V1

12、）作為掃描對象。用PSPICE測試放大電路的電壓放大倍數和頻率特性應設置何種分析方式？應設置交流掃描特性。用PSPICE測試放大電路的輸出電壓波形應設置何種分析方式？時域分析能否用交流掃描分析求放大電路的最大不失真輸出電壓？不可以。我認為采用時域分析，同時開啟全局參數變量，對Vsin的VAMPL進行掃描?？梢缘玫讲煌琕AMPL值下的一組曲線。通過觀察波形，可以得到最大不是真輸出電壓。5、共射放大電路在未出現飽和失真和截止失真時的電壓傳輸特性是否為直線？這時引起電壓放大倍數非線性的原因是什么？近似線性，不完全是直線。我認為是因為并非嚴格線性導致的。七、 討論、心得這次實驗按照沈老師的ppt指導和教材指示，還是能夠