电子技术基础实验.doc

电子技术基础实验班级：光信0803姓名：吴峰学号：u200813224实验一 PSpice软件仿真练习（一）-单级共射放大电路一、实验目的 了解电子电路CAD技术的基本知识，熟悉仿真软件PSpice的主要功能。 学习利用仿真手段，分析、设计电子电路。 初步掌握用仿真PSpice分析、设计电路的基本方法和技巧。二、实验条件计算机、PSpice仿真软件三、实验说明PSpice用于电子电路的仿真分析，除了可以对模拟电路、数字电路进行仿真外，还可以对模数混合电路进行仿真，且具有优化设计的功能。它主要包括Capture（电路原理图设计）、PSpice A/D（模数混合仿真）、PSpice Optimizer（电路优化）和Layout Plus（PCB设计）等组件。根据电子技术基础课程的教学要求，本实验以单级共射放大电路为例，简要介绍相关的Capture和PSpice A/D两部分软件的仿真步骤及使用方法。图（1）单级共射放大电路单级共射放大参考电路如图（1）所示，三极管型号为Q2N222（），试分析： 放大电路的静态工作点。 当输入电压信号为幅值10mV、频率1kHz的正弦波时，仿真输入、输出的波形。 仿真该电路电压增益的幅频响应和相频响应曲线。 仿真该电路的输入、输出电阻频率响应曲线。四、实验内容与步骤1、在主页下创建一个新的工程项目文件新建仿真设计项目输入电流结构编辑修改电路元器件标号和参数值创建仿真简要表电路规则检查及生成电路连接网表执行仿真仿真结果分析及输出启动Capture软件，打开Capture主窗口，执行菜单命令File|New|Project，弹出对话框，在Name下的编辑栏中输入项目名称，选中Analog or Mixed A/D（绘制电路图并进行模拟或模数混合仿真）。在Location编辑栏中输入设计项目文档的存放路径。建议新建一个与项目名称相同的名字作为存放项目文档的子目录。单击OK按钮，关闭New Project对话框，然后将弹出Create PSpice Project对话框，选中Create a blank project（创建一个空白的设计项目），单击OK按钮，关闭Create PSpice Project对话框，新设计项目创建完毕。图（2）电路仿真的一般步骤2、绘制单级共射放大电路原理图 调元器件 在Capture主窗口中，单击Place|Part，弹出元器件选择窗口Place Part，先调用三极管，在BIOPOLAR库中的Part栏目中，点击三极管Q2N2222，单击OK，关闭对话框，这时鼠标箭头处出现三极管符号，移动鼠标将其移动到合适的位置，单击左键，三极管就被放置在页面上了。单击右键，选择菜单命令End Mode可结束该器件的放置操作。重复以上步骤，将其他的元器件，如电阻R、电容C（ANALOG库）、电源VDC（SOURCE库）、模拟地0（SOURCE库）、信号源VSIN等调出，放置在页面上。 移动、旋转和删除元器件首先激活元器件（元器件符号将变成红色），需要移动是，按住左键，将元器件拖到合适的位置，松开鼠标左键即可；需要旋转时，用鼠标右键菜单中的Mirror Horizontally、Mirror Vertically或Rotate命令，来水平镜像翻转、垂直镜像翻转或旋转元器件；需要删除时，则用右键菜单中的Delete命令（也可用菜单命令Edit|Delete或键盘上的Delete键删除。 画连接线选择菜单命令Place|Wire或相应的德便捷工具图标，此时鼠标箭头变成十字，将十字移到元器件引脚端点，单击左键，再移到要连接的另一元器件引脚端，单击左键，则完成一根连线的链接。单击右键，执行菜单命令End Wire，结束画线操作。重复以上步骤，画完所有连线。 修改元器件标号和参数用鼠标双击图中要修改的标号或参数，弹出Display Properties窗口，修改Value：编辑栏中的内容，单击OK按钮完成修改。 对节点定义节点名选择菜单命令Place|Net Alias或相应的便捷工具图标，弹出Place Net Alias 对话框，在Alias：编辑栏中填写节点名。此时，输入的节点名出现在鼠标箭头上，移动鼠标指在需要放置节点名的连线上，单击左键将节点名放置在连线节点上。3、设置仿真分析类型，创建仿真简要表（Simulation Profile）通过设置下列3种分析类型，来完成例题的分析要求。 通过直流工作点分析（Bias Point），来获得放大电路的静态工作点 选择菜单命令PSpice|New Simulation Profile，在New Simulation对话框下，键入Bias，用鼠标单机Create，可出现“模拟类型和参数设置”窗口。 在模拟类型和参数设置窗口中的Analysis type栏目里，选择Bias Point Detail；并在Output File Optiongs栏目下，单击选中include detailed bias point information for nonlinear controlled sources and semiconductors，单击“应用”、“确定”按钮，返回。 通过瞬态分析Time Domain(Transient),得到放大电路的输入、输出波形 选择菜单命令PSpice|New Simulation Profile（或单击菜单下便捷工具栏中的按钮），在New Simulation对话框下，键入TRAN，用鼠标单击Create，可出现“模拟类型和参数设置”窗口。 在模拟类型和参数设置窗口中的Analysis type栏目里，选择Time Domain（Transient），再键入下列数据：Run to 4ms （设置运行终止时间）Start saving date 0ms （设置存储数据起始时间） Maximum step 20us （设置最大仿真步长，步长越小，运算次数越多，构成波形曲线的数据点也越密）单击“应用”、“确定”按钮，返回。通过交流扫描分析（AC Sweep）,获得放大电路电压增益的幅频和相频响应选择菜单命令PSpice|New Simulation Profile，在New Simulation对话框下，键入AC，用鼠标单击Create，可出现“模拟类型和参数设置”窗口。在“模拟类型和参数设置”框中的Analysis type栏目里，选择AC Sweep|Noise，然后在AC Sweep Type栏目中键入下列数据：Start 10Hz （起始频率）End 100Meg （终止频率）Points/Decade 101 （十倍频程点数）在Logarithmic栏选：Decade（十倍频程变化扫描），单击“应用”、“确定”按钮，返回。设置完3中仿真分析类型后，存盘。4、电路规则检查及生成电路连接网表单击菜单命令PSpice|Create Netlist。如有问题，屏幕会有指示，查看详细错误，可在菜单Windows中，选Window Seesin Log命令。修改完所有错误，方能进行仿真。5、仿真（1）电路的静态工作点 在项目管理器窗口中,点击鼠标右键，单击命令Make Active，激活Bias图标（图标表示该简要表处于活动状态），执行菜单命令PSpice|Run,单击菜单下便捷工具栏中的按钮，电路各节点对地电压会直接显示在电路图上。还可以在Capture的项目管理器窗口中，右键点击Bias Point分析类型的简要表，并执行右键菜单命令View Output File打开仿真结果输出文件，则该电路的静态工作点，如基极电流，集电极电流，集射极电流等，都会显示在屏幕上。（2）仿真放大电路的输入，输出波形 在“项目管理器”窗口中，点击鼠标右键，单击命令Make Active,激活TRAN图标，执行菜单命令PSpice|Run,屏幕上会显示一个空白坐标，选择菜单命令Trace|Add Trace,弹出如图所示的“添加曲线”对话框（Add Traces），从窗口左侧的变量列表中单击V（VO），或在Trace Expression编辑框中输入V（VO）,单击OK按钮，完成添加，则波形显示框便会显示出Vo的电压波形。 添加一个波形显示框，以便同时观察多个波形。选择菜单命令Plot|Add to Window,此时显示框中便显示出Vo和Vi两个电压波形。 观察输入，输出波形，如有饱和失真或截止失真，则退出仿真，进入电路原理图中，修改有关参数，直至波形正常，仿真结束。（3）仿真放大电路电压增益的幅频响应曲线和相频响应曲线在“项目管理器”窗口中，单击鼠标右键，单击命令Make Active,激活AC图标，选择菜单命令Trace|Add Trace,弹出Add Trace对话窗口。 幅频响应曲线键入：dB（V(Vo)/V(Vs:+)）,单击OK按钮，返回，则幅频响应曲线显示在窗口中。单击菜单命令Trace|Cursor|Display,激活游标（十字交叉线），确定中频区Av(dB),选择菜单命令Plot|Label|Mark,此时，游标的坐标值标记在曲线附近。移动游标在中频区电压增益下降约3dB处，横坐标频率值就是上（下）限截止频率。单击菜单命令Plot|Label|Mark,此时坐标值标记在曲线附近，则可算出通频带。 相频响应曲线键入：dB(Vp(Vo)-Vp(Vs:+),单击OK按钮，返回，则相频响应曲线显示在窗口中。单击菜单命令Trace|Cursor|Display,激活游标，此时坐标值标记在曲线附近。6、求输入阻抗选择菜单命令Trace|Add Plot to Window,添加一个频率响应曲线窗口，键入：V(Vs:+)/I(Vs),单击OK按钮，返回，则可显示输入阻抗的频率特性，然后确定中频区输入电阻。五仿真结果1.电路静态工作点：2.输入、输出电压的波形曲线3.增益的幅频响应曲线4增益的相频响应曲线5输入电阻Ri的曲线6输出电阻Ro的曲线实验七 共射-共集放大电路一、实验目的1. 了解多级放大电路的级间影响。2. 熟悉多级放大电路技术指标的测试方法。3. 进一步学习和巩固通频带的测试方法以及用示波器测量电压波形的幅值与相位。二、实验元器件 三极管 3DG6 2只电位器 470 1只电阻 51，20，11，3.3，1，51 各1只；5.1 2只三、预习要求1. 阅读电子技术基础（模拟部分）有关章节，熟悉阻容耦合两级放大电路的工作原理及级间影响。2. 根据实验所给定的电路参数，估算的阻值以及各级放大电路的静态工作点。设。3. 当输入信号为的正弦波时，估算第一级电压增益和总的电压增益，计算该放大器的输入电阻和输出电阻（设）。四、实验原理和参考电路1. 参考电路 实验参考电路如图4.7.1所示。该电路为共射-共集组态的阻容耦合两级放大电路。第一级是共射放大电路，实验五中已经掌握。第二级是共集放大电路，其静态工作点可通过电位器来调整，两级均采用国产型号硅高频小功率NPN三极管3DG6（或国外型号9013）。图4.7.1 共射-共集放大电路由于级间耦合方式是阻容耦合，电容对直流电压有隔离作用，所以两级的静态工作点是彼此独立、互不影响的。实验时可一级一级地分别调整各级的最佳工作点。对于交流信号，各级质检有着密切联系；前级的输出电压是后级的输入信号，而后级的输入阻抗是前级的负载。第一级采用了共射电路，具有较高的电压增益，但输出电阻较大。第二级采用公集电路，虽然电压增益小（近似等于1），但输入电阻大R(R+R)/R，向第一级索取功率小，对第一级影响小；同时其输出电阻小，可弥补单级共射放大电路输出电阻大的缺点，使整个放大电路的带负载能力大大增强。2静态工作点的设置与调整由于第一级共射放大电路需具备较高的电压放大倍数，静态工作点可适当设置的高一些。在图4.7.1所示电路参数中，上偏置电阻R为待定电阻，若取I为11.3mA，试计算、选择R的取值范围。第二级为共集放大电路，可通过调节电位器R改变静态工作点，使其能达到输出电压波形最大不失真。分别设置好两级的静态工作点后，即可按实验五中的测试方法，分别测出两级的静态工作点。3电压增益的测量电压增益A是指总的输出电压与输入电压的有效值之比，即A=为了了解多级放大电路的级与级之间的影响，还需分别测量出第一级的电压增益A、第二级的电压增益A，则总的电压增益A= A A对图4.7.1所示电路参数，电压增益A= R（R+ R)/RA= A A4.输入、输出电阻的测量该放大电路的输入电阻即第一级共射放大电路的输入电阻；输出电阻即第二级共集放大电路的输出电阻。和的测量方法同实验五。5.幅频特性的测量多级放大电路的通频带要比其中任何一级放大电路的通频带窄，级数越多，通频带越窄，通频带的测量方法同实验五之逐点测量法。六、PSpice仿真实验内容用PSpice仿真软件对该电路进行仿真和分析。1、 创建一个新的工程项目，如“BJT2”。2、 调用Capture程序，按图4.7.1绘制BJT共射-共集放大电路的电路图。3、 设置仿真类型（静态工作点分析Bias Point；瞬态分析TRAN和交流小信号分析AC Sweep）。4、 仿真分析静态工作点；输入、输出电压波形；电压增益；输入、输出电阻并输出仿真结果。5、 将仿真结果与动手实验结果相比较，体会两种不同方法各自的优点。七、注意事项1、电路组装好，进行调试时，如出现自激现象，一定要加密勒电容进行补偿。各项指标的测量必须在输出波形不失真的情况下进行。2、如电路工作不正常，应先检查各级静态工作点是否合适，然后将交流输入信号一级一级的送到放大电路中去，逐级追踪