单管放大《电路CAA》课程设计说明书.doc

目录摘要.1理论分析.11.1软件选择-PSpice简介.11.1.1PSPICE的起源与发展.11.1.2PSPICE仿真软件的优越性.11.1.3PSPICE的组成.31.2软件使用Pspice电路图制作方法.31.2.1新建Schematics.31.2.2放置电压源.31.2.3放置三极管.41.2.4移动元件旁边的文字.41.2.5放置其它元件.51.2.6连接元件.51.2.7移动元件.51.2.8删除元件.51.2.9修改元件的属性.51.3原理分析.61.3.1电路原理图.61.3.2半导体三极管的放大作用.61.3.3静态工作点分析.71.3.4交流扫描分析.72程序运行及其结果.82.1制作原理图.82.2静态工作点.82.3交流扫描.93图表分析.124总结.13心得体会.15参考文献.16武汉理工大学电路CAA课程设计说明书11理论分析1.1软件选择-PSpice简介1.1.1PSPICE的起源与发展用于模拟电路仿真的SPICE（SimulationProgramwithIntegratedCircuitEmphasis）软件于1972年由美国加州大学伯克利分校的计算机辅助设计小组利用FORTRAN语言开发而成，主要用于大规模集成电路的计算机辅助设计。SPICE的正式版SPICE2G在1975年正式推出，但是该程序的运行环境至少为小型机。1985年，加州大学伯克利分校用C语言对SPICE软件进行了改写，并由MICROSIM公司推出。1988年SPICE被定为美国国家工业标准。与此同时，各种以SPICE为核心的商用模拟电路仿真软件，在SPICE的基础上做了大量实用化工作，从而使SPICE成为最为流行的电子电路仿真软件。PSPICE采用自由格式语言的5.0版本自80年代以来在我国得到广泛应用，并且从6.0版本开始引入图形界面。1998年著名的EDA商业软件开发商ORCAD公司与Microsim公司正式合并，自此Microsim公司的PSPICE产品正式并入ORCAD公司的商业EDA系统中。不久之后，ORCAD公司已正式推出了ORCADPSPICERelease10.5，与传统的SPICE软件相比，PSPICE10.5在三大方面实现了重大变革：首先，在对模拟电路进行直流、交流和瞬态等基本电路特性分析的基础上，实现了蒙特卡罗分析、最坏情况分析以及优化设计等较为复杂的电路特性分析；第二，不但能够对模拟电路进行，而且能够对数字电路、数/模混合电路进行仿真；第三，集成度大大提高，电路图绘制完成后可直接进行电路仿真，并且可以随时分析观察仿真结果。PSPICE软件的使用已经非常流行。在大学里，它是工科类学生必会的分析与设计电路工具；在公司里，它是产品从设计、实验到定型过程中不可缺少的设计工具。1.1.2PSPICE仿真软件的优越性PSPICE软件具有强大的电路图绘制功能、电路模拟仿真功能、图形后处理功能和元器件符号制作功能，以图形方式输入，自动进行电路检查，生成图表，模拟和计武汉理工大学电路CAA课程设计说明书2算电路。它的用途非常广泛，不仅可以用于电路分析和优化设计，还可用于电子线路、电路和信号与系统等课程的计算机辅助教学。与印制版设计软件配合使用，还可实现电子设计自动化。被公认是通用电路模拟程序中最优秀的软件，具有广阔的应用前景。这些特点使得PSPICE受到广大电子设计工作者、科研人员和高校师生的热烈欢迎，国内许多高校已将其列入电子类本科生和硕士生的辅修课程。电路设计软件有很多，它们各有特色。如Protel和Tango，它对单层/双层电路板的原理图及PCB图的开发设计很适合，而对于布线复杂，元件较多的四层及六层板来说ORCAD更有优势。但在电路系统仿真方面，PSPICE可以说独具特色，是其他软件无法比拟的，它是一个多功能的电路模拟试验平台，PSPICE软件由于收敛性好，适于做系统及电路级仿真，具有快速、准确的仿真能力。(1)图形界面友好，易学易用，操作简单由Dos版本的PSPICE到Windows版本的PSPICE，使得该软件由原来单一的文本输入方式而更新升级为输入原理图方式，使电路设计更加直观形象。PSPICE60以上版本全部采用菜单式结构，只要熟悉Windows操作系统就很容易学，利用鼠标和热键一起操作，既提高了工作效率，又缩短了设计周期。即使没有参考书，用户只要具备一定的英语基础就可以通过实际操作很快掌握该软件。(2)实用性强，仿真效果好在PSPICE中，对元件参数的修改很容易，它只需存一次盘、创建一次连接表，就可以实现一个复杂电路的仿真。如果用Protel等软件进行参数修改仿真，则过程十分繁琐。在改变一个参数时，哪怕是一个电阻阻值的大小都需要重新建立网络表的连接，设置其他参数更为复杂。(3)功能强大，集成度高在PSPICE内集成了许多仿真功能，如：直流分析、交流分析、噪声分析、温度分析等，用户只需在所要观察的节点放置电压（电流）探针，就可以在仿真结果图中观察到其“电压（或电流）-时间图”。而且该软件还集成了诸多数学运算，不仅为用户提供了加、减、乘、除等基本的数学运算，还提供了正弦、余弦、绝对值、对数、指数等基本的函数运算，这些都是其他软件所无法比拟的。另外，用户还可以对仿真结果窗口进行编辑，如添加窗口、修改坐标、叠加图形等，还具有保存和打印图形的功能，这些功能都给用户提供了制作所需图形的一种武汉理工大学电路CAA课程设计说明书3快捷、简便的方法。因此，Windows版本的PSPICE更优于Dos版本的PSPICE，它不但可以输入原理图方式，而且也可以输入文本方式。无疑是广大电子电路设计师的好帮手。1.1.3PSPICE的组成PSPICE是计算机辅助分析设计中的电路模拟软件。它主要用于所设计的电路硬件实现之前，先对电路进行模拟分析，就如同对所设计的电路用各种仪器进行组装、调试和测试一样，这些工作完全由计算机来完成。用户根据要求来设置不同的参数，计算机就像扫描仪一样，分析电路的频率响应，像示波器一样，测试电路的瞬态响应，还可以对电路进行交直流分析、噪声分析、MonteCarlo统计分析、最坏情况分析等，使用户的设计达到最优效果。以往一个新产品的研制过程需要经过工程估算，试验板搭试、调整，印刷板排版与制作，装配与调试，性能测试，测试指标不合格，再从调整开始循环，直至指标合格为止。这样往往需要反复实验和修改。而仿真技术可将“实验”与“修改”合二为一。为确定元件参数提供了科学的依据。它的优点主要有：(1)为电路设计人员节省了大量的时间。(2)节省了各种仪器设备。(3)生产产品一致性好、可靠性高。(4)产品的更新率高、新产品投放市场快等。1.2软件使用Pspice电路图制作方法1.2.1新建Schematics运行开始所有程序DesignlabEval8Schematics，进入电路编辑器。在该界面下绘制单管共射放大电路。1.2.2放置电压源（1）在菜单“draw”中，选择“getnewpart”，打开元器件浏览对话框。（2）在元器件名称框中，输入VDC。武汉理工大学电路CAA课程设计说明书4（3）用鼠标点击“please&close”。如果出现提示信息“partname“VDC”exists，butisnotinthecurrentlist。Doyouwanttoplaceanyways”，表示当前的列表中没有VDC这个元件，但是它存在于某个元件库中，选择“确定”。（4）用鼠标将VDC放置于合适的位置，再点击左键。1.2.3放置三极管（1）打开元件浏览器对话框，在元件名称框中输入“QbreakN”（该模型默认电流放大系数为100），然后点击“please&close”。（2）按键“ctrl+r”使图像旋转到合适的位子，然后就可以放置了。图1-1元器件浏览1.2.4移动元件旁边的文字（1）单击选中某字。（2）将文字拖动到某个合适的地方武汉理工大学电路CAA课程设计说明书51.2.5放置其它元件用类似的方法，放置电阻，电容，地，一级输入端的交流信号源等。1.2.6连接元件（1）在菜单“draw”中选择“wire”，光标变成倩碧的形状。（2）从一个元件的尾部开始单击鼠标左键，然后连接元件的端点，单击左键，就可以讲两端连接起来，点击右键表示这根导线结束。（3）用类似的方法，按照电路原理图，将所有的元件连接起来。1.2.7移动元件用鼠标左键单击选中某个元件，然后拖动到合适的位置单击左键放置。1.2.8删除元件用鼠标左键单击选中某个元件，然后按DEL键即可删除该元件。1.2.9修改元件的属性图1-2修改元件属性（1）双击图中VDC元件旁边的0V标志，出现图3对话框。在对话框中，将0V改为需要的电压。武汉理工大学电路CAA课程设计说明书6（2）用同样的方法修改电阻电容值。（3）将画好的电路保存，然后进行课设实验。1.3原理分析1.3.1电路原理图图1-3单管共射放大电路1.3.2半导体三极管的放大作用三极管的最基本的作用是把微弱的电信号加以放大，三极管的放大电路如图7-5所示。因发射极是基极回路和集电极回路的公共端，所以此电路又叫共射极放大电路。如果=20A，=1.2mA，则有：=（0.02+1.2）mA=1.22mA,电流放大倍数=60。若调节电阻，使电流增加10A，则相应地增加了=0.0160mA=0.6mA。由此可见，当基极有微小的变化时，集电极会有很大的变化，这说明三极管有电流放大作用。图1-4三极管放大示意图BICICBEIIIBCIIBRBICI