單管放大《電路CAA》課程設(shè)計(jì)說明書.doc

目錄摘要.1理論分析.11.1軟件選擇-PSpice簡(jiǎn)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(dòng)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(dòng)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(dǎo)體三極管的放大作用.61.3.3靜態(tài)工作點(diǎn)分析.71.3.4交流掃描分析.72程序運(yùn)行及其結(jié)果.82.1制作原理圖.82.2靜態(tài)工作點(diǎn).82.3交流掃描.93圖表分析.124總結(jié).13心得體會(huì).15參考文獻(xiàn).16武漢理工大學(xué)電路CAA課程設(shè)計(jì)說明書11理論分析1.1軟件選擇-PSpice簡(jiǎn)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(guó)加州大學(xué)伯克利分校的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)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(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)。SPICE的正式版SPICE2G在1975年正式推出，但是該程序的運(yùn)行環(huán)境至少為小型機(jī)。1985年，加州大學(xué)伯克利分校用C語言對(duì)SPICE軟件進(jìn)行了改寫，并由MICROSIM公司推出。1988年SPICE被定為美國(guó)國(guó)家工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。與此同時(shí)，各種以SPICE為核心的商用模擬電路仿真軟件，在SPICE的基礎(chǔ)上做了大量實(shí)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(guó)得到廣泛應(yīng)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(shí)現(xiàn)了重大變革：首先，在對(duì)模擬電路進(jìn)行直流、交流和瞬態(tài)等基本電路特性分析的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了蒙特卡羅分析、最壞情況分析以及優(yōu)化設(shè)計(jì)等較為復(fù)雜的電路特性分析；第二，不但能夠?qū)δM電路進(jìn)行，而且能夠?qū)?shù)字電路、數(shù)/?；旌想娐愤M(jìn)行仿真；第三，集成度大大提高，電路圖繪制完成后可直接進(jìn)行電路仿真，并且可以隨時(shí)分析觀察仿真結(jié)果。PSPICE軟件的使用已經(jīng)非常流行。在大學(xué)里，它是工科類學(xué)生必會(huì)的分析與設(shè)計(jì)電路工具；在公司里，它是產(chǎn)品從設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)到定型過程中不可缺少的設(shè)計(jì)工具。1.1.2PSPICE仿真軟件的優(yōu)越性PSPICE軟件具有強(qiáng)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(hào)制作功能，以圖形方式輸入，自動(dòng)進(jìn)行電路檢查，生成圖表，模擬和計(jì)武漢理工大學(xué)電路CAA課程設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)，還可用于電子線路、電路和信號(hào)與系統(tǒng)等課程的計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)。與印制版設(shè)計(jì)軟件配合使用，還可實(shí)現(xiàn)電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化。被公認(rèn)是通用電路模擬程序中最優(yōu)秀的軟件，具有廣闊的應(yīng)用前景。這些特點(diǎn)使得PSPICE受到廣大電子設(shè)計(jì)工作者、科研人員和高校師生的熱烈歡迎，國(guó)內(nèi)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(shè)計(jì)軟件有很多，它們各有特色。如Protel和Tango，它對(duì)單層/雙層電路板的原理圖及PCB圖的開發(fā)設(shè)計(jì)很適合，而對(duì)于布線復(fù)雜，元件較多的四層及六層板來說ORCAD更有優(yōu)勢(shì)。但在電路系統(tǒng)仿真方面，PSPICE可以說獨(dú)具特色，是其他軟件無法比擬的，它是一個(gè)多功能的電路模擬試驗(yàn)平臺(tái)，PSPICE軟件由于收斂性好，適于做系統(tǒng)及電路級(jí)仿真，具有快速、準(zhǔn)確的仿真能力。(1)圖形界面友好，易學(xué)易用，操作簡(jiǎn)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(jí)為輸入原理圖方式，使電路設(shè)計(jì)更加直觀形象。PSPICE60以上版本全部采用菜單式結(jié)構(gòu)，只要熟悉Windows操作系統(tǒng)就很容易學(xué)，利用鼠標(biāo)和熱鍵一起操作，既提高了工作效率，又縮短了設(shè)計(jì)周期。即使沒有參考書，用戶只要具備一定的英語基礎(chǔ)就可以通過實(shí)際操作很快掌握該軟件。(2)實(shí)用性強(qiáng)，仿真效果好在PSPICE中，對(duì)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(shí)現(xiàn)一個(gè)復(fù)雜電路的仿真。如果用Protel等軟件進(jìn)行參數(shù)修改仿真，則過程十分繁瑣。在改變一個(gè)參數(shù)時(shí)，哪怕是一個(gè)電阻阻值的大小都需要重新建立網(wǎng)絡(luò)表的連接，設(shè)置其他參數(shù)更為復(fù)雜。(3)功能強(qiáng)大，集成度高在PSPICE內(nèi)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(diǎn)放置電壓（電流）探針，就可以在仿真結(jié)果圖中觀察到其“電壓（或電流）-時(shí)間圖”。而且該軟件還集成了諸多數(shù)學(xué)運(yùn)算，不僅為用戶提供了加、減、乘、除等基本的數(shù)學(xué)運(yùn)算，還提供了正弦、余弦、絕對(duì)值、對(duì)數(shù)、指數(shù)等基本的函數(shù)運(yùn)算，這些都是其他軟件所無法比擬的。另外，用戶還可以對(duì)仿真結(jié)果窗口進(jìn)行編輯，如添加窗口、修改坐標(biāo)、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(xué)電路CAA課程設(shè)計(jì)說明書3快捷、簡(jiǎn)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(shè)計(jì)師的好幫手。1.1.3PSPICE的組成PSPICE是計(jì)算機(jī)輔助分析設(shè)計(jì)中的電路模擬軟件。它主要用于所設(shè)計(jì)的電路硬件實(shí)現(xiàn)之前，先對(duì)電路進(jìn)行模擬分析，就如同對(duì)所設(shè)計(jì)的電路用各種儀器進(jìn)行組裝、調(diào)試和測(cè)試一樣，這些工作完全由計(jì)算機(jī)來完成。用戶根據(jù)要求來設(shè)置不同的參數(shù)，計(jì)算機(jī)就像掃描儀一樣，分析電路的頻率響應(yīng)，像示波器一樣，測(cè)試電路的瞬態(tài)響應(yīng)，還可以對(duì)電路進(jìn)行交直流分析、噪聲分析、MonteCarlo統(tǒng)計(jì)分析、最壞情況分析等，使用戶的設(shè)計(jì)達(dá)到最優(yōu)效果。以往一個(gè)新產(chǎn)品的研制過程需要經(jīng)過工程估算，試驗(yàn)板搭試、調(diào)整，印刷板排版與制作，裝配與調(diào)試，性能測(cè)試，測(cè)試指標(biāo)不合格，再?gòu)恼{(diào)整開始循環(huán)，直至指標(biāo)合格為止。這樣往往需要反復(fù)實(shí)驗(yàn)和修改。而仿真技術(shù)可將“實(shí)驗(yàn)”與“修改”合二為一。為確定元件參數(shù)提供了科學(xué)的依據(jù)。它的優(yōu)點(diǎn)主要有：(1)為電路設(shè)計(jì)人員節(jié)省了大量的時(shí)間。(2)節(jié)省了各種儀器設(shè)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(chǎng)快等。1.2軟件使用Pspice電路圖制作方法1.2.1新建Schematics運(yùn)行開始所有程序DesignlabEval8Schematics，進(jìn)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(duì)話框。（2）在元器件名稱框中，輸入VDC。武漢理工大學(xué)電路CAA課程設(shè)計(jì)說明書4（3）用鼠標(biāo)點(diǎn)擊“please&close”。如果出現(xiàn)提示信息“partname“VDC”exists，butisnotinthecurrentlist。Doyouwanttoplaceanyways”，表示當(dāng)前的列表中沒有VDC這個(gè)元件，但是它存在于某個(gè)元件庫(kù)中，選擇“確定”。（4）用鼠標(biāo)將VDC放置于合適的位置，再點(diǎn)擊左鍵。1.2.3放置三極管（1）打開元件瀏覽器對(duì)話框，在元件名稱框中輸入“QbreakN”（該模型默認(rèn)電流放大系數(shù)為100），然后點(diǎn)擊“please&close”。（2）按鍵“ctrl+r”使圖像旋轉(zhuǎn)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(dòng)元件旁邊的文字（1）單擊選中某字。（2）將文字拖動(dòng)到某個(gè)合適的地方武漢理工大學(xué)電路CAA課程設(shè)計(jì)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(jí)輸入端的交流信號(hào)源等。1.2.6連接元件（1）在菜單“draw”中選擇“wire”，光標(biāo)變成倩碧的形狀。（2）從一個(gè)元件的尾部開始單擊鼠標(biāo)左鍵，然后連接元件的端點(diǎn)，單擊左鍵，就可以講兩端連接起來，點(diǎn)擊右鍵表示這根導(dǎo)線結(jié)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(dòng)元件用鼠標(biāo)左鍵單擊選中某個(gè)元件，然后拖動(dòng)到合適的位置單擊左鍵放置。1.2.8刪除元件用鼠標(biāo)左鍵單擊選中某個(gè)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(biāo)志，出現(xiàn)圖3對(duì)話框。在對(duì)話框中，將0V改為需要的電壓。武漢理工大學(xué)電路CAA課程設(shè)計(jì)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(jìn)行課設(shè)實(shí)驗(yàn)。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(dǎo)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(hào)加以放大，三極管的放大電路如圖7-5