單管放大《電路CAA》課程設計說明書.doc

目錄摘要.1理論分析.11.1軟件選擇-PSpice簡介.11.1.1PSPICE的起源與發(fā)展.11.1.2PSPICE仿真軟件的優(yōu)越性.11.1.3PSPICE的組成.31.2軟件使用Pspice電路圖制作方法.31.2.1新建Schematics.31.2.2放置電壓源.31.2.3放置三極管.41.2.4移動元件旁邊的文字.41.2.5放置其它元件.51.2.6連接元件.51.2.7移動元件.51.2.8刪除元件.51.2.9修改元件的屬性.51.3原理分析.61.3.1電路原理圖.61.3.2半導體三極管的放大作用.61.3.3靜態(tài)工作點分析.71.3.4交流掃描分析.72程序運行及其結果.82.1制作原理圖.82.2靜態(tài)工作點.82.3交流掃描.93圖表分析.124總結.13心得體會.15參考文獻.16武漢理工大學電路CAA課程設計說明書11理論分析1.1軟件選擇-PSpice簡介1.1.1PSPICE的起源與發(fā)展用于模擬電路仿真的SPICE（SimulationProgramwithIntegratedCircuitEmphasis）軟件于1972年由美國加州大學伯克利分校的計算機輔助設計小組利用FORTRAN語言開發(fā)而成，主要用于大規(guī)模集成電路的計算機輔助設計。SPICE的正式版SPICE2G在1975年正式推出，但是該程序的運行環(huán)境至少為小型機。1985年，加州大學伯克利分校用C語言對SPICE軟件進行了改寫，并由MICROSIM公司推出。1988年SPICE被定為美國國家工業(yè)標準。與此同時，各種以SPICE為核心的商用模擬電路仿真軟件，在SPICE的基礎上做了大量實用化工作，從而使SPICE成為最為流行的電子電路仿真軟件。PSPICE采用自由格式語言的5.0版本自80年代以來在我國得到廣泛應用，并且從6.0版本開始引入圖形界面。1998年著名的EDA商業(yè)軟件開發(fā)商ORCAD公司與Microsim公司正式合并，自此Microsim公司的PSPICE產(chǎn)品正式并入ORCAD公司的商業(yè)EDA系統(tǒng)中。不久之后，ORCAD公司已正式推出了ORCADPSPICERelease10.5，與傳統(tǒng)的SPICE軟件相比，PSPICE10.5在三大方面實現(xiàn)了重大變革：首先，在對模擬電路進行直流、交流和瞬態(tài)等基本電路特性分析的基礎上，實現(xiàn)了蒙特卡羅分析、最壞情況分析以及優(yōu)化設計等較為復雜的電路特性分析；第二，不但能夠對模擬電路進行，而且能夠對數(shù)字電路、數(shù)/?；旌想娐愤M行仿真；第三，集成度大大提高，電路圖繪制完成后可直接進行電路仿真，并且可以隨時分析觀察仿真結果。PSPICE軟件的使用已經(jīng)非常流行。在大學里，它是工科類學生必會的分析與設計電路工具；在公司里，它是產(chǎn)品從設計、實驗到定型過程中不可缺少的設計工具。1.1.2PSPICE仿真軟件的優(yōu)越性PSPICE軟件具有強大的電路圖繪制功能、電路模擬仿真功能、圖形后處理功能和元器件符號制作功能，以圖形方式輸入，自動進行電路檢查，生成圖表，模擬和計武漢理工大學電路CAA課程設計說明書2算電路。它的用途非常廣泛，不僅可以用于電路分析和優(yōu)化設計，還可用于電子線路、電路和信號與系統(tǒng)等課程的計算機輔助教學。與印制版設計軟件配合使用，還可實現(xiàn)電子設計自動化。被公認是通用電路模擬程序中最優(yōu)秀的軟件，具有廣闊的應用前景。這些特點使得PSPICE受到廣大電子設計工作者、科研人員和高校師生的熱烈歡迎，國內許多高校已將其列入電子類本科生和碩士生的輔修課程。電路設計軟件有很多，它們各有特色。如Protel和Tango，它對單層/雙層電路板的原理圖及PCB圖的開發(fā)設計很適合，而對于布線復雜，元件較多的四層及六層板來說ORCAD更有優(yōu)勢。但在電路系統(tǒng)仿真方面，PSPICE可以說獨具特色，是其他軟件無法比擬的，它是一個多功能的電路模擬試驗平臺，PSPICE軟件由于收斂性好，適于做系統(tǒng)及電路級仿真，具有快速、準確的仿真能力。(1)圖形界面友好，易學易用，操作簡單由Dos版本的PSPICE到Windows版本的PSPICE，使得該軟件由原來單一的文本輸入方式而更新升級為輸入原理圖方式，使電路設計更加直觀形象。PSPICE60以上版本全部采用菜單式結構，只要熟悉Windows操作系統(tǒng)就很容易學，利用鼠標和熱鍵一起操作，既提高了工作效率，又縮短了設計周期。即使沒有參考書，用戶只要具備一定的英語基礎就可以通過實際操作很快掌握該軟件。(2)實用性強，仿真效果好在PSPICE中，對元件參數(shù)的修改很容易，它只需存一次盤、創(chuàng)建一次連接表，就可以實現(xiàn)一個復雜電路的仿真。如果用Protel等軟件進行參數(shù)修改仿真，則過程十分繁瑣。在改變一個參數(shù)時，哪怕是一個電阻阻值的大小都需要重新建立網(wǎng)絡表的連接，設置其他參數(shù)更為復雜。(3)功能強大，集成度高在PSPICE內集成了許多仿真功能，如：直流分析、交流分析、噪聲分析、溫度分析等，用戶只需在所要觀察的節(jié)點放置電壓（電流）探針，就可以在仿真結果圖中觀察到其“電壓（或電流）-時間圖”。而且該軟件還集成了諸多數(shù)學運算，不僅為用戶提供了加、減、乘、除等基本的數(shù)學運算，還提供了正弦、余弦、絕對值、對數(shù)、指數(shù)等基本的函數(shù)運算，這些都是其他軟件所無法比擬的。另外，用戶還可以對仿真結果窗口進行編輯，如添加窗口、修改坐標、疊加圖形等，還具有保存和打印圖形的功能，這些功能都給用戶提供了制作所需圖形的一種武漢理工大學電路CAA課程設計說明書3快捷、簡便的方法。因此，Windows版本的PSPICE更優(yōu)于Dos版本的PSPICE，它不但可以輸入原理圖方式，而且也可以輸入文本方式。無疑是廣大電子電路設計師的好幫手。1.1.3PSPICE的組成PSPICE是計算機輔助分析設計中的電路模擬軟件。它主要用于所設計的電路硬件實現(xiàn)之前，先對電路進行模擬分析，就如同對所設計的電路用各種儀器進行組裝、調試和測試一樣，這些工作完全由計算機來完成。用戶根據(jù)要求來設置不同的參數(shù)，計算機就像掃描儀一樣，分析電路的頻率響應，像示波器一樣，測試電路的瞬態(tài)響應，還可以對電路進行交直流分析、噪聲分析、MonteCarlo統(tǒng)計分析、最壞情況分析等，使用戶的設計達到最優(yōu)效果。以往一個新產(chǎn)品的研制過程需要經(jīng)過工程估算，試驗板搭試、調整，印刷板排版與制作，裝配與調試，性能測試，測試指標不合格，再從調整開始循環(huán)，直至指標合格為止。這樣往往需要反復實驗和修改。而仿真技術可將“實驗”與“修改”合二為一。為確定元件參數(shù)提供了科學的依據(jù)。它的優(yōu)點主要有：(1)為電路設計人員節(jié)省了大量的時間。(2)節(jié)省了各種儀器設備。(3)生產(chǎn)產(chǎn)品一致性好、可靠性高。(4)產(chǎn)品的更新率高、新產(chǎn)品投放市場快等。1.2軟件使用Pspice電路圖制作方法1.2.1新建Schematics運行開始所有程序DesignlabEval8Schematics，進入電路編輯器。在該界面下繪制單管共射放大電路。1.2.2放置電壓源（1）在菜單“draw”中，選擇“getnewpart”，打開元器件瀏覽對話框。（2）在元器件名稱框中，輸入VDC。武漢理工大學電路CAA課程設計說明書4（3）用鼠標點擊“please&close”。如果出現(xiàn)提示信息“partname“VDC”exists，butisnotinthecurrentlist。Doyouwanttoplaceanyways”，表示當前的列表中沒有VDC這個元件，但是它存在于某個元件庫中，選擇“確定”。（4）用鼠標將VDC放置于合適的位置，再點擊左鍵。1.2.3放置三極管（1）打開元件瀏覽器對話框，在元件名稱框中輸入“QbreakN”（該模型默認電流放大系數(shù)為100），然后點擊“please&close”。（2）按鍵“ctrl+r”使圖像旋轉到合適的位子，然后就可以放置了。圖1-1元器件瀏覽1.2.4移動元件旁邊的文字（1）單擊選中某字。（2）將文字拖動到某個合適的地方武漢理工大學電路CAA課程設計說明書51.2.5放置其它元件用類似的方法，放置電阻，電容，地，一級輸入端的交流信號源等。1.2.6連接元件（1）在菜單“draw”中選擇“wire”，光標變成倩碧的形狀。（2）從一個元件的尾部開始單擊鼠標左鍵，然后連接元件的端點，單擊左鍵，就可以講兩端連接起來，點擊右鍵表示這根導線結束。（3）用類似的方法，按照電路原理圖，將所有的元件連接起來。1.2.7移動元件用鼠標左鍵單擊選中某個元件，然后拖動到合適的位置單擊左鍵放置。1.2.8刪除元件用鼠標左鍵單擊選中某個元件，然后按DEL鍵即可刪除該元件。1.2.9修改元件的屬性圖1-2修改元件屬性（1）雙擊圖中VDC元件旁邊的0V標志，出現(xiàn)圖3對話框。在對話框中，將0V改為需要的電壓。武漢理工大學電路CAA課程設計說明書6（2）用同樣的方法修改電阻電容值。（3）將畫好的電路保存，然后進行課設實驗。1.3原理分析1.3.1電路原理圖圖1-3單管共射放大電路1.3.2半導體三極管的放大作用三極管的最基本的作用是把微弱的電信號加以放大，三極管的放大電路如圖7-5