共射放大电路的特性分析与仿真.doc

长春理工大学国家级电工电子实验教学示范中心学生实验报告 学年 第 学期实验课程 实验地点 学 院 专 业 学 号 姓 名 实验项目共射放大电路的特性分析与仿真实验时间实验台号预习成绩报告成绩一、实验目的1、借助PSpice软件平台，通过实例分析更进一步理解静态工作点对放大器动态性能的影响。2、了解晶体管等器件的参数对放大电路的高频响应特性的影响。3、熟悉并掌握放大电路主要性能指标的测量与估算方法。二、实验原理1、 产生仿真曲线，改变静态工作点，对放大器动态性能进行测量。【例1】 共发射极放大电路如图1-1所示。设晶体管的=100，rbb=80。输入正弦信号，f=1kHz。（1） 调节RB使ICQ1mA，求此时输出电压0的动态范围。（2） 调节RB 使ICQ2.5mA，求此时输出电压0的动态范围。（3） 为使0的动态范围最大，ICQ 应为多少mA？此时RB 为何值？ 图1-1 单管共发射极放大电路2、产生仿真曲线，测量放大器的高频参数。【例2】 图1-2所示为单管共发射极放大电路的原理图。设晶体管的参数为：=100，rbb=80，CbC=1.25PF，fT=400MHZ，VA=。调解偏置电压VBB使ICQ1mA。 (1）计算电路的上限截止频率fH和增益-带宽积GBW。（2）将rbb改为200，其它参数不变，重复（1）中的计算。（3）将RS改为1K，其它参数不变，重复（1）的计算。（4）将CbC改为4.5PF，其它参数不变，重复（1）的计算。 图 1-2 共发射级放大电路的原理图三、预习内容1、复习共射放大器的工作原理及高频响应特性与各参数的关系；2、熟悉用PSpice进行电路静态分析和动态性能分析的描述方法；3、了解利用Probe绘图曲线估算电路的性能指标的方法。四、实验内容1、对例1写出进行静态工作点调整和放大器动态范围测量的输入网单文件；2、对例1进行电路的静态、动态的仿真分析，并用数据回答有关问题；3、对例2写出进行频率特性分析的输入网单文件；4、对例2进行电路的频率特性的仿真分析，并用数据回答有关问题。五、实验步骤 【例1】参考的输入网单文件如下： A CE AMP 1 C1 1 2 20U RB 2 4 RMOD 1 *RB 2 4 450K ；IC=2.5MA *RB 2 4 562.5K ；IC=2MA *RB 2 4 1.128MEG ；IC=1MA RC 3 4 4K Q1 3 2 0 MQ VI 1 0 AC 1 SIN(0 80M 1K) C2 3 5 20U RL 5 0 4K VCC 4 0 12 .MODEL MQ NPN IS=1E-15 BF=100 RB=80 .MODEL RMOD RES(R=600K) .OP .DC RES RMOD(R) 200K 1.5MEG 10K .TRAN 1E-5 3E-2 2E-3 1E-5 .PROBE .END 注：电阻扫描需定义语句 RB 2 4 RMOD 1.MODEL RMOD RES（R=600K）.DC RES RMOD（R） 200K 1.5MEG 10K 图1-3 集电极电流IC与电阻RB的关系曲线1、运行.DC 语句，可获得IC（Q1）-RB的曲线，如图1-3所示。从图中可测出，ICQ=1mA，2.5mA时，RB分别约为1.128M和450K。2、运行.TRAN语句，可获得：（1）RB=1.128M节点电压波形如图1-4所示。图中上面的一条水平直线代表3节点的直流电压VCEQ，约为8V（从输出文件中可得到晶体管的静态工作点）。由图可以看出，输出电压波形出现正半周限幅，即为截止失真，可测出其动态范围峰值约为2V。(2)当RB=450K，ICQ=2.5mA，3，5节点波形如图1-5所示。可见，输出电压波形出现负半周限幅，即为饱和失真，可测出其动态范围峰值约为2V（此时3节点的直流电压VCEQ约为1.99V）。(3)为使0的动态范围最大，应使ICQRLVCEQ-VCE（Sat），即2 ICQ12-4ICQ（ICQ2mA）。由图1-3可测出RB562.5K。输出波形如图1-6所示，可见，动态范围峰值近于4V。图1-3 集电极电流IC与电阻RB的关系曲线图1-4 ICQ=1mA的输出电压波形 图 1-5 ICQ=2.5mA的输出电压波形图 1-6 ICQ=2mA的输出电压波形 【例2】参考的输入网单文件如下：A CE AMP 3 VS 1 0 AC 1 RS 1 2 200 C1 2 3 10U RB 3 4 20K VBB 4 0 0.92 Q1 5 3 0 MQ RC 6 5 2K VCC 6 0 12.MODEL MQ NPN IS=1E-15 +RB=80 CJC=1.25P TF=3.7E-10 BF=100 .OP .DC VBB 0 2 0.01 .AC DEC 10 1k 100MEG .PROBE.END 1、用直流扫描功能对电压源VBB实行扫描，ICQ- VBB曲线如图1-7所示。可以测出，当VBB=0.92V时，ICQ=1mA（由输出文件电路静态工作点，可以确定出VBB 的精确值）。2、运行.AC语句可得到：（1）电压增益AVS的幅频特性曲线如图1-8中以符号标示的曲线所示，可测出中频增益AVS70.4，fH6.21MHZ，因而GBW440.3MHZ。 (2)将rbb由80增加到200，其它参数不变，其AVS 的幅频特性曲线如图1-8中的符号标示的曲线所示。 (3)将RS由200该为1K时，其AVS 的幅频曲线如图1-8中的以符号标示的曲线所示。(4)将C bC由1.25PF增大到4.5PF时，AVS 的幅频特性曲线如图1-8中的以符号标示的曲线所示。请读者分析以上结果说明什么问题。图 1-7 ICQ与VBB的关系曲线 图1-8 AVS的幅频特性曲线六、思考题1、工作点偏低、偏高会使放大电路的性能发生怎样的改变？要想获得最大动态范围，应如何做，如何做才能测出最大动态范围？ 工作点偏高偏低都会使动态范围变小，工作点低易产生截止失真，工作点偏高易产生饱和失真。可通过改变静态工作点Q，找到合适的静态工作点来找到最大动态范围。2、动态特性指标还与哪些因素有关？ 输入电阻，输出电阻，增益。3、回答rbb，CbC，RS对高频响应特性有怎样的影响。 Rbb增大，电压增益下降，上限频率变低，带宽积下降。