模擬電路的EWB仿真舉例

1、697、模擬電路的EWB仿真舉例7.1晶體管基本放大電路共射極、共集電極和共基極三種組態(tài)的基本放大電路是模擬電子技術(shù)的基礎(chǔ)，通過 EWB對其進(jìn)行仿真分析，進(jìn)一步熟悉三種電路在靜態(tài)工作點(diǎn)、電壓放大倍數(shù)、頻率特性 以及輸入、輸出電阻等方面各自的不同特點(diǎn)。7.1.1共射極基本放大電路按圖7.1 1搭接共射極基本放大電路，選擇電路菜單電路圖選項(Circuit/SchematicOption )中的顯示/隱藏(Show/Hide )按鈕，設(shè)置并顯示元件的標(biāo)號與數(shù)值等。二1+S VoJRZ 2 ktiTOvcrr12 V圖7.1 1共射極基本放大電路1. 靜態(tài)工作點(diǎn)分析選擇分析菜單中的直流工作點(diǎn)分析選項

2、( Analysis/DC Operating Point)(當(dāng)然，也可以使用儀器庫中的數(shù)字多用表直接測量)，電路靜態(tài)分析結(jié)果如圖 7.1 2所示，分析結(jié)果表明晶體管 Q1工作在放大狀態(tài)。Node/Br auieliVoltage/Current|1 B 633Oiz4ob66.461qpen NQrEG Functionen oo. 632 83Qlcoliector*1#hcanch-.27922v FuncvionGeneratarV_Funct ioniGexieratQir p . O圖7.1 2共射極基本放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)2. 動態(tài)分析用儀器庫的函數(shù)發(fā)生器為電路提供正弦輸入信號V

3、i （幅值為5mV，頻率為10kHz）,用示波器觀察到輸入、輸出波形如圖7.1 3所示。圖中Va為輸入電壓（電路中節(jié)點(diǎn)4）,Vb為輸出電壓（電路中節(jié)點(diǎn) 5）。由波形圖可觀察到電路的輸入、輸出電壓信號反相位關(guān) 系。由兩個測試指針處（Ti、T2）分別讀得輸入、輸出電壓峰值，估算出電壓放大倍數(shù) 約為100倍。再一種直接測量電壓放大倍數(shù)的簡便方法是用儀器庫中的數(shù)字多用表直接 測得。圖7.1 3共射極基本放大電路的輸入、輸出電壓波形輸出電壓的有效值后，再轉(zhuǎn)換為峰值與輸入電壓峰值相比求得電壓放大倍數(shù)。晶體管Q1 （2N2712 ）電流放大系數(shù) 卩的典型值為204，讀者還可以利用共射極放大器電壓放大倍數(shù)理論

4、計算公式：AVVoRl 求得電壓放大倍數(shù)再與上兩種測試方法測Virbe得結(jié)果加以比較，進(jìn)一步加深對理論計算公式的理解。3. 參數(shù)掃描分析在圖7.1 1所示的共射極基本放大電路中，偏置電阻R1的阻值大小直接決定了靜態(tài)電流Ic的大小，保持輸入信號不變，改變R1的阻值，可以觀察到輸出電壓波形的失真情 況。選擇分析菜單中的參數(shù)掃描選項（Analysis/Parameter Sweep Analysis ），在參數(shù)掃描設(shè)置對話框中將掃描元件設(shè)為R1,參數(shù)為電阻，掃描起始值為100k Q,終值為900k Q,掃描方式為線性，步長增量為400 KQ，輸出為節(jié)點(diǎn)5,掃描用于暫態(tài)分析，掃描分析結(jié)果如圖7.1 4

5、所示。塔iHli冷、iG| Occilluvuopc -uHriie(er (jt CJiau |ewb Rlt atif e 1QOR1” 1sth 50CJJ_o oA警召RI90C口帀3 +9.0dJ7Q U01lime 叮圖7.1 4以Ri為掃描元件的共射極基本放大電路輸出電壓波形由圖7.1 4可以明顯看出，當(dāng) Ri為100 KQ時，靜態(tài)工作點(diǎn)升高，輸出電壓已產(chǎn)生 明顯的飽和失真。當(dāng)Ri增加到500 k Q時，電路工作正常。當(dāng)Ri增加到900 k Q時，由于靜態(tài)工作點(diǎn)下降較多，導(dǎo)致電壓放大倍數(shù)下降，輸出電壓波形幅度大大減小。若要觀 察到明顯的截止失真，可在加大Ri阻值時增大輸入信號 V

6、i的幅度。4. 頻率響應(yīng)分析選擇分析菜單中的交流頻率分析項（Analysis/AC Frequency Analysis ）,在交流頻率分析參數(shù)設(shè)置對話框中設(shè)定：掃描起始頻率為1Hz，終止頻率為1GHz，掃描形式為十進(jìn)制，縱向刻度為線性，節(jié)點(diǎn) 5做輸出節(jié)點(diǎn)。分析結(jié)果如圖7.1 5和圖7.1 6所示。圖7.1 5顯示了共射極基本放大電路的幅頻響應(yīng)和相頻響應(yīng)，按下 Toggle Grid ”按鈕，在幅頻 特性平面內(nèi)產(chǎn)生柵格，便于讀數(shù)。再按下Toggle Cursors”按扭，在幅頻特性平面內(nèi)出現(xiàn)兩個可移動的數(shù)據(jù)指針，將指針 1移至下限頻率處，將指針 2移到上限頻率處（移動 指針時，觀察圖7.1 6

7、中的數(shù)據(jù)yi和y2，使其約為電路輸出中頻電壓幅值的70%），從而獲得與兩指針位置相關(guān)的共射極基本放大電路頻率特性數(shù)據(jù)如圖7.1 6所示。分析圖7.1 5和圖7.1 6可知：當(dāng)共射極基本放大電路輸入信號電壓 Vi為幅值5mV 的變頻電壓時，電路輸出中頻電壓幅值約為0.5V，中頻電壓放大倍數(shù)約為-100倍，下限頻率（Xi）為14.22Hz，上限頻率（X2）為25.12MHz，放大器的通頻帶約為 25.12MHz。L 100 lo-KKMU-H.061 o-008U-H)iOFlEQUCilCy llz)圖7.1 5共射極基本放大電路的頻率響應(yīng)jss.aaazmkZ25.110SHV235S.745

8、sndx35,1139Mdya7172l/dx29BIOTnl/dy369.0211加九11 w1. * 0000io oaoaG17? B Z9OQTlmflx y4 qgl亙旦呂圖7.1 6頻率特性相關(guān)數(shù)據(jù)拏 亞-|口1 xlCl|昌|Ei|訓(xùn)電刊gfE冒應(yīng)一A Analysis由理論分析可知，上述共射極基本放大電路的輸入電阻由晶體管的輸入電阻rbe限定，輸出電阻由集電極電阻R3限定。讀者可參照一般實驗方法測得該電路的輸入、輸出電阻，再與理論計算值加以比較，這里不再一一贅述。7.1.2共集電極基本放大電路（射極輸出器）圖7.1 7為一共集電極基本放大電路，用儀器庫的函數(shù)發(fā)生器為電路提供正弦

9、輸入 信號Vi （幅值為1V，頻率為10kHz），采用與共射極基本放大電路相同的分析方法獲得 電路的靜態(tài)工作點(diǎn)分析結(jié)果如圖7.1 8所示，用示波器測得電路的輸出、輸入電壓波形如圖7.1 9所示，選用交流頻率分析項分析出電路的頻率響應(yīng)曲線及相關(guān)參數(shù)如圖7.110所示。EQR2Vcc?nkpQ1r*- 2N271250 |J=T卜2 kQu$ R4 2 KU圖7.1 7共集電極基本放大電路圖7.1 8共集電極基本放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)分析結(jié)果圖7.1 9共集電極基本放大電路的輸出、輸入電壓波形分析圖7.1 8相關(guān)數(shù)據(jù)，晶體管工作在放大狀態(tài)，靜態(tài)設(shè)置合理。在圖7.1 9中Va為輸入電壓，Vb為輸出電壓，

10、根據(jù)指針處測得電壓數(shù)據(jù)可求得電壓放大倍數(shù)接近0.99。在圖7.1 7電路中，將放大電路的負(fù)載電阻 R3接入與斷開時用數(shù)字多用表測得輸出電壓 有效值分別為699.3mV和703.2mV ,根據(jù)兩電壓差可求得電路的輸出電阻為11.15Q。體現(xiàn)了射極跟隨器的特點(diǎn)。由圖7.1 10所示共集電極基本放大電路的頻率響應(yīng)曲線可求得：電路的上限頻率(X2)為4.50GHz,下限頻率(X1 )為2.73Hz，通頻帶約為 4.50GHz。frequeiicy CHzjAC Annwysiifin g冋童|e|IF SPA 2yi717u1767 mXZ辛，斗ff&S Gg717 2mdx.4.4965 Gdv7

11、La 1742 jl1/dix32 h 3 966 Ji14,05C3O K10000WOX KIO , OODCI Gid In y25.2 604 hijieom y3 37 Mi兇圖7.1 10共集電極基本放大電路的頻率響應(yīng)7.1.3共基極基本放大電路圖7.1 11為一共基極基本放大電路，用儀器庫的函數(shù)發(fā)生器為電路提供正弦輸入信號Vi （幅值為5mV,頻率為10kHz），采用與共射極基本放大電路相同的分析方法獲得電路的靜態(tài)工作點(diǎn)分析結(jié)果如圖7.1 12所示，用示波器測得電路的輸出、輸入電壓波形如圖7.1 13所示，選用交流頻率分析項分析出電路的頻率響應(yīng)曲線及相關(guān)參數(shù)如 圖7.1 14所示

12、。VC12圖7.1 11共基極基本放大電路r-jodt/ ek ancii6OP EN WODFG Funi-ztionGen.Ql kieidcQlco llect ot:U_Funtt iDn.Cen.eira-taEL_tn. V FUtlCt-iLJlGcrLEL Bl七d_ p . . r Vecbranch.圖7.1 12共基極基本放大電路的靜態(tài)分析Vo 1 cage/Curr eiiilr .eoou2.21212U n 0557.5962-0.0024769圖7.1 13共基極基本放大電路的輸入、輸出電壓波形在圖7.1 13中Va為輸入電壓，Vb為輸出電壓，根據(jù)指針處測得電壓數(shù)

13、據(jù)可求得電 壓放大倍數(shù)約為78倍，且輸出電壓與輸入電壓同相位，體現(xiàn)了共基極電路的特點(diǎn)。由圖7.1 14所示的共基極基本放大電路的頻率響應(yīng)曲線可求得：電路的上限頻率(X2)為 27.94MHz,下限頻率(X1)為 261.01Hz，通頻帶約為 27.94MHz。-! x|舊|禹|Bj 糾|曰 MlSnfET_AC Analysis |umuiFrequency (Hz)It JLEi 富min y rr n x y27.9-117 -771.73 6*?3S.7QSB-1.2S5G10.0000 1000.00002.50454007占今0*加1/皿H1譏XEve261.01S7282.S2-1

14、7 27.920E81P?529圖 7.1 14共基極基本放大電路的頻率響應(yīng)7.2場效應(yīng)管基本放大電路場效應(yīng)管作為一種電壓控制元件，具有輸入阻抗高、噪聲低等一系列優(yōu)點(diǎn)。在利用 場效應(yīng)管構(gòu)成放大器時，可分為共源極、共漏極和共柵極三種基本組態(tài)。它們分別與晶 體管放大器中共射極、共集電極和共基極三種組態(tài)的特征非常相似。場效應(yīng)管因為工作 時柵極基本不取電流，因而靜態(tài)偏置方式與晶體管有所不同。在對場效應(yīng)管放大器進(jìn)行 仿真分析時，完全可以采用與晶體管放大器相同的分析方法，即先進(jìn)行靜態(tài)分析，再進(jìn) 行動態(tài)分析、頻率響應(yīng)分析以及關(guān)鍵元件的參數(shù)掃描分析等，這里不再重復(fù)進(jìn)行。7.2.1共源極放大電路共源極放大電路如

15、圖 7.2 1所示，Qi選用三端式增強(qiáng)型 N溝道絕緣柵場效應(yīng)管。按圖7.2 1在EWB主界面內(nèi)搭建電路后，雙擊Q1,出現(xiàn)三端式增強(qiáng)型N-MOSFET參(KP)設(shè)置為 0.001 A/V。分析共源極放大電路可參照放大器的電壓放大倍數(shù)表達(dá)式為:數(shù)設(shè)置對話框，選模型(Model)項，將庫元件設(shè)置為默認(rèn)(default )、理想(ideal)模式，然后 點(diǎn)擊對話框右側(cè)編輯(Edit)按鈕，在Sheet 1中將跨導(dǎo)系數(shù) (Transconductanee coefficient注意共源極7.1節(jié)中共射極放大電路的分析過程進(jìn)行,?gmR7Av1 gmR8可根據(jù)圖7.21電路參數(shù)求得 AV的理論計算值，然后

16、與仿真實測值進(jìn)行比較。KIinnkoFO10 MAOR2100 kQR520 VR4 二ID kcr圖7.2 1共源極放大電路7.2.2共漏極放大電路共漏極放大電路如圖 7.2 2所示，按圖在EWB主界面內(nèi)搭建電路后， 選Qi為理想 三端式增強(qiáng)型N溝道絕緣柵場效應(yīng)管，并將其跨導(dǎo)值設(shè)置為 0.001 A/V。電路仿真分析過 程可參見7.1節(jié)中共集電極放大電路的分析過程進(jìn)行。共漏極放大電路的電壓放大倍數(shù)計算公式為：AgmR4。可將Av的理論計19mR4算值與仿真實測值進(jìn)行比較。R2 100kQR4 30 knd V vdli-vo圖7.2 2共漏極放大電路723共柵極放大電路共柵極放大電路如圖 7

17、.2 3所示，按圖在EWB主界面內(nèi)搭建電路后， 選Qi為理想 三端式增強(qiáng)型N溝道絕緣柵場效應(yīng)管，并將其跨導(dǎo)值設(shè)置為 0.001 A/V。電路仿真分析過 程可參見7.1節(jié)中共基極放大電路的分析過程進(jìn)行。共柵極放大電路的電壓放大倍數(shù)計算公式為：AgmR4。可將Av的理論計1 g m艮算值與仿真實測值進(jìn)行比較。R2100 kuC110 pfC41UkQR510 MQVdd2D V圖7.2 3共柵極放大電路7.3場效應(yīng)管與晶體管組合放大電路場效應(yīng)管具有輸入阻抗高、噪聲小等顯著特點(diǎn)，但放大能力較弱（?。雽?dǎo)體三極管具有較強(qiáng)的放大能力（高）和負(fù)載能力。若將場效應(yīng)管與半導(dǎo)體三極管組合使用， 就可大大提高

18、和改善放大電路的某些性能指標(biāo)，擴(kuò)展場效應(yīng)管的應(yīng)用范圍。圖7.3 1是由場效應(yīng)管共源極放大電路和晶體管共射極放大電路組成的兩級組合放大電路，圖中三端式增強(qiáng)型絕緣柵場效應(yīng)管Q1選用理想模型，將跨導(dǎo)gm設(shè)置為0.001A/V,晶體管Q2選用N2222A,其電流放大系數(shù) 卩為255.9。下面先對該電路進(jìn)行靜態(tài)分析，再 進(jìn)行動態(tài)分析、頻率特性分析以及關(guān)鍵元件的參數(shù)掃描分析等。R96回1 id-TlQ7!曾1嚴(yán)2AR11O.Z KGDRinVcc圖7.3 1場效應(yīng)管與晶體管組合放大電路1.靜態(tài)分析選擇分析菜單中的直流工作點(diǎn)分析項，獲得電路靜態(tài)分析結(jié)果如圖7.3 2所示。因為組合放大電路中節(jié)點(diǎn) 3的直流電位

19、為2.92V，因此可求得場效應(yīng)管 Q1的漏極直流電流 lD=2.92V/5k Q =0.58mA。因為節(jié)點(diǎn)7的直流電位為3.74V，所以晶體管 Q2的射極直流電 流 lE=3.74V/2k Q =1.87mA。No 曰巴 / Ec 口 11 匚11甘口丄匕 ei 口匕/C uEjeent14Z耳32.51944S _3225520470-373.74Z1S14.432y010011A . 11 A3OFEN_NODEF Linet. louGeji -.04.77S11,420v funct.or r nVc：G#oranch-0.0037261圖7.3 2場效應(yīng)管與晶體管組合放大電路的靜態(tài)分

20、析2 .動態(tài)分析(1)理論分析晶體管的輸入電阻be 200(1)26 mV)I E(mA)200(1255 .9)26 mV1.87 mA3.77 k第一級的電壓放大倍數(shù)：?Av1gmRL1(1mA/V) 8.23k8.23第二級的電壓放大倍數(shù):AV2beRL2 (1)R1255.9 2k3.77K(1255.9)0.2 k9.28總電壓放大倍數(shù):Av ( 8.23)( 9.28)76.37(2)仿真測試分析：用儀器庫的函數(shù)發(fā)生器為電路提供正弦輸入信號(Vi的幅值為5mV，頻率為10kHz)，用示波器測得電路的輸出、輸入電壓波形如圖7.3 3所示。調(diào)整示波器面板讀數(shù)指針可讀到：輸入正弦電壓峰值

21、(Va)為4.97mV,輸出正弦電壓峰值(Vb)為383.63mV,且輸出與輸入電壓波形同相位?？傠妷悍糯蟊稊?shù) Av = 383.63 mV /4.97mV =77.19。與理論分析結(jié)果基本相符。113GIB . 0 0 0a me1 . isaeieisu 吩了馬，79冷3 nuT14 1 s I 26 7 RSVAL* . 5 68 mVVBL3 8 3 飛 3 附 7 iTiVI -:-_:：;T2斗 1,426 7n s廿祕Fl VF| V芋mW珈丫 3汕1訕咖1: nme。祜*兀1偏1險盂E3丄圧TdggtEd 九Lvvrl II* 1 A E=魚CMjmel E|溯祖|曲1YiUM

22、Ncm .0C-AC Q TELVAZVAiVBZ-VE1圖7.3 3場效應(yīng)管與晶體管組合放大電路的輸出、輸入電壓波形3 頻率特性分析：在交流頻率分析參數(shù)設(shè)置對話框中設(shè)定：掃描起始頻率為1Hz，終止頻率為1GHz,掃描形式為十進(jìn)制，縱向刻度為線性，節(jié)點(diǎn)9做輸出節(jié)點(diǎn)。場效應(yīng)管與晶體管組合放大電路的幅頻特性和相頻特性分析結(jié)果如圖7.3 4所示。電路的上限頻率(X2)為566.07kHz,下限頻率(X為25.12Hz，通頻帶約為 566.07kHz。顯然多級放大器的通頻帶低于單級放亠AmalrsLm Grajhz口|廚日|尋心I訓(xùn)電伸1DU -1 -200 - -300 - -4M -500 -10

23、0 lB-H)D4BiOD61 bH81b-IOOFrequency Ml351139yi271,9360 加x2566.0723 KVZZ 7 6. -032 Hldtx566.0472 Kd”4. 471 ml/dst1-76S6 U253.S55SItiiLl X1.0000力O比 MLO DOOU Gmin y209.5175 Uiii* y005-7231 JiStatlEtlcs Anialog| OeelIIoecopeDC E圖7.34場效應(yīng)管與晶體管組合放大電路的幅頻響應(yīng)和相頻響應(yīng)4 元件參數(shù)掃描分析：輸入信號保持不變，選擇分析菜單中的參數(shù)掃描選項，在參數(shù)掃描設(shè)置對話框中將

24、掃描元件設(shè)為Rii,參數(shù)為電阻，掃描起始值為0.1kQ,終值為0.3k Q掃描方式為線性， 步長增量為0.i kQ,輸出為節(jié)點(diǎn)9,掃描用于暫態(tài)分析，掃描分析結(jié)果如圖7.35所示。-Ini x| I”引口丨孚劃蹈1 PoramcticrEZ0.7； -|P11 R旦;3 1目匸ND住巨壬ORll Resistance R11 只曾導(dǎo)1導(dǎo)匚0.25 -J3.25O.UUUJJJJOUUODM?U.LU1Uime 0KI 1 Rcictwc4. 0. 2圖7.3 5場效應(yīng)管與晶體管組合放大電路的參數(shù)掃描分析Rii是影響放大器電壓放大倍數(shù)的關(guān)鍵元件，圖7.35反映了 Rii增大，輸出電壓幅值減小過程。

25、因為輸入電壓幅值保持不變，所以輸出電壓幅值減小即反映了電壓放大倍 數(shù)降低。7.4差動放大電路差動放大電路是模擬集成電路中使用最廣泛的單元電路，它幾乎是所有集成運(yùn)放、 數(shù)據(jù)放大器、模擬乘法器、電壓比較器等電路的輸入級，又幾乎完全決定著這些電路的 差模輸入特性、共模輸入特性、輸入失調(diào)特性和噪聲特性。以下僅對晶體管構(gòu)成的射極 耦合差放和恒流源差放進(jìn)行仿真分析，對用場效應(yīng)管構(gòu)成的差放電路可采用相同方法進(jìn) 行分析，這里不再贅述。在圖7.4 1所示差放電路中，晶體管 Qi和Q2的發(fā)射極通過開關(guān) Si與射極電阻R3 和Q3構(gòu)成的恒流源有選擇的連接（通過敲擊“ K”鍵，選擇連接節(jié)點(diǎn) 9或11），完成射 極耦合

26、差放和恒流源差放兩種電路的轉(zhuǎn)換。J= P 2 Lr C圖7.4 1射極耦合差放及恒流源差放電路7.4.1射極耦合差放仿真分析按圖7.4 1搭建電路，選擇晶體管Q1、Q2和Q3均為2N2222A，電流放大系數(shù) 卩=200。 將開關(guān)S1與R1相連，構(gòu)成射極耦合差放電路。1 靜態(tài)分析選擇選擇分析菜單中的直流工作點(diǎn)分析項，獲得電路靜態(tài)分析結(jié)果如圖7.42所示。因為電路中節(jié)點(diǎn)1的直流電位為-0.63V，因此可求得晶體管Q1和Q2的射極直流電流只和 Ie= （10-0.63） V/10K Q =0.94mA。Q1 和 Q2 的射極電流分別為（1/2） I E=0.47mA。Node/BranchVo Lt

27、 acre/Current 上1-0.63055OwS.337935.3379410S7-10e-7*570flg一 6305610-6.BB3411-7.5632OPEN IJODEQFunct ionGenB a.OPEW_WODE0S10.00093694-33222e-OO6QI1 lecrtar5,3278QlSemitte匚-0 63036-3.0322c-OO6Q2JactnrE.337SQpbase-6. OC17Q3rfol 1 皀 utcir-7+533ujSemitcer圖7.42射極耦合差放電路的靜態(tài)分析2動態(tài)分析26mV)I E (mA)200(1200) 26mV

28、11.32k0.47 mA(1)理論分析 晶體管輸入電阻:be 200 (1單端輸入、單端輸出差模電壓放大倍數(shù):200 10k2 11.32k88.34單端輸入、雙端輸出差模電壓放大倍數(shù):R2 200 10k需 11.32k176.68單端輸出共模電壓放大倍數(shù)R2be (1) 2 R311.32K200 10k(1200) 2 10k0.47單端輸出共模抑制比kcmrAvd188.340.47187.96Avc1差模輸入電阻:Rid2rbe 2 11.32k22.64k單端差模輸出電阻：RO1 R2 10k（2）差模輸入仿真測試分析： 用示波器測量差模電壓放大倍數(shù)，觀察波形相位關(guān)系。按單端輸入

29、方式（見圖7.4 1）用儀器庫的函數(shù)發(fā)生器為電路提供正弦輸入信號（Vi的幅值為10mV，頻率為1kHz），用示波器測得電路的兩輸出端輸出電壓波形分別如圖7.4 3中Va和Vb所示。調(diào)整示波器面板讀數(shù)指針可讀到：輸出正弦電壓峰值V1（Va）為843.54mV,V2（VB）為-838.82mV,且輸出電壓波形 Vo1與Vo2反相位。單端輸入、單端輸出差模電壓放大倍數(shù)：Avd1 =- Vo1/Vi=- 843.54 mV /10mV =-84.35單端輸入、雙端輸出差模電壓放大倍數(shù)：Avd =-（ V01-V02）/ Vi=（843.54+838.82）mV/10mV =-168.24實測結(jié)果與理論

30、分析基本相符。圖7.43射極耦合差放的兩輸出端輸出電壓波形 差模輸入頻率響應(yīng)分析。選擇分析菜單中的交流頻率分析項 （Analysis/AC Frequency Analysis ）,在交流頻率分 析參數(shù)設(shè)置對話框中設(shè)定：掃描起始頻率為1Hz，終止頻率為10GHz，掃描形式為十進(jìn)制，縱向刻度為線性，節(jié)點(diǎn) 2做輸出節(jié)點(diǎn)。分析結(jié)果如圖 7.4 4所示。觀察圖7.44射極耦合差放的頻率響應(yīng)曲線可得：電路的下限頻率為0Hz （這是直流放大器的特征），上限頻率為3.16MHz，通頻帶為3.16MHz。?減-Frequency (Hz；LOO l R52.77 kQQ窯grn旳 K4 1.9 kl圖7.5

31、3簡單集成運(yùn)放傳遞函數(shù)分析時的電路連接QuantityValue|Output impedance at 1513035Transfer function-120*75V4#Input iitipedance21392QuantityValue |Output itnpedarLce at 105DS9.5Transfer funetten315.61V4#Input impedan匚已21392QuantityValue|Output Impedance ar, 1913.762Transfer function312,3 6V4#Input impedance工 1392圖7.54簡單集成

32、運(yùn)放同相輸入時的傳遞函數(shù)分析結(jié)果反相輸入方式下的傳遞函數(shù)分析：選擇分析菜單中的傳遞函數(shù)分析項( Analysis/Transfer Function Analysis )，在隨后出 現(xiàn)的傳遞函數(shù)分析設(shè)置對話框中設(shè)置輸入源為V3,設(shè)置輸出端為節(jié)點(diǎn)19。仿真分析結(jié)果如圖7.55所示。由圖7.5 5相關(guān)數(shù)據(jù)可得：反相輸入方式下簡單集成運(yùn)放的總電壓放大倍數(shù)：Av=-312.36。負(fù)號表明運(yùn)放輸出電壓與反相端輸入電壓相位相反。電路的輸入阻抗為：21.39k Qo電路的輸出阻抗為：18.76 QoQuantValue |Output impedance at 19L&.7S2Transfer functi

33、on-J 12,3 5U3Inpuc iinpedance213 91圖7.5 5簡單集成運(yùn)放反相輸入時的傳遞函數(shù)分析結(jié)果(2)工作電壓波形測試：反相輸入方式波形測試：按差模單端輸入方式，將儀器庫的函數(shù)發(fā)生器為電路提供的正弦輸入信號(Vi的幅值為2mV，頻率為1kHz )接在反相與同相端之間，并將同相輸入端接地，其連接方式 如圖7.56所示。用示波器測得電路的反相輸入端(V和輸出端(Vo)電壓波形分別如圖7.5 7中Va和Vb所示。調(diào)整示波器面板讀數(shù)指針可讀得：輸出正弦電壓峰值V(VB)=617.91mV,反相輸入端施加的正弦電壓峰值 Vj(VA)=-1.98mV,且輸出與輸入電壓反相位。由此

34、可得簡單集成運(yùn)放反相輸入電壓放大倍數(shù)：AV=617.91mV/(-1.98)mV=-312.08 。R1 114kd ?R2 111圖7.5 6簡單集成運(yùn)放反相輸入時的工作波形測試辛n c u10 Vi 3? fl Ecillo scope】.勺盹O ns 18車1北-15*-7 09.23 1 pU7A27EZVA：VB15?& 3735 e-1nVi 1? *?0?ET!72TlVAE-VAl yB2-VE1圖7.5 7簡單集成運(yùn)放反相輸入時的輸入、輸出電壓波形同相輸入方式波形測試：按差模單端輸入方式，將儀器庫的函數(shù)發(fā)生器為電路提供的正弦輸入信號（Vi的幅值為2mV，頻率為1kHz ）接在

35、同相與反相端之間，并將反相輸入端接地。用示波器測 得電路的同相輸入端（V+）和輸出端（V。）電壓波形分別如圖 7.5 8中Va和Vb所示。調(diào)整示波器面板讀數(shù)指針可讀得：輸出正弦電壓峰值V（VB）=618.45mV,同相輸入端施加的正弦電壓峰值 Vi（VA）=1.98mV,且輸出與輸入電壓同相位。由此可得簡單集成運(yùn)放反相端輸入電壓放大倍數(shù)：AV=618.45mV/1.98mV=312.35。圖7.5 7簡單集成運(yùn)放同相輸入時的輸入、輸出電壓波形對簡單集成運(yùn)放波形測試的結(jié)果與傳遞函數(shù)分析結(jié)果完全一致，通過示波器對輸入、輸出波形的觀測，直觀的反映出運(yùn)放同相輸入端和反相輸入端與輸出端之間的相位關(guān)系。7

36、.6功率放大電路在電子電路中，人們對電壓放大器的主要要求是使負(fù)載得到不失真的電壓信號，其 考核的主要指標(biāo)是電壓放大倍數(shù)、輸入和輸出電阻等，對輸出功率基本沒有較高要求。 而功率放大器則不同，對它的主要要求是具有一定的不失真（或失真較?。┑妮敵龉β?，通常是在大信號下工作，因此著重要解決好輸出功率大、效率高和非線性失真之間的矛 盾。以下分別對雙電源和單電源互補(bǔ)對稱功放電路進(jìn)行仿真分析。7.6.1 雙電源互補(bǔ)對稱（OCL）功放電路圖7.6 1為采用雙電源的互補(bǔ)對稱功放電路（也稱 OCL電路），調(diào)節(jié)函數(shù)發(fā)生器， 令輸入正弦波電壓（W）峰值為10V，頻率為1kHz。圖中Di、D2和Rw為Ti、T2提供適

37、當(dāng)靜態(tài)偏置，克服由晶體管門坎電壓造成的交越失真。用示波器同時觀察輸入、輸出波 形，敲擊R鍵，調(diào)節(jié)Rw的大小，改變 Ti、T2的偏置電壓，直至消除交越失真為止。在 甲乙類偏置情況下，OCL功放電路的輸入（Va）、輸出（Vb）工作波形如圖7.62所示。 敲擊A鍵，改變開關(guān) Si的通斷，可以觀察到交越失真現(xiàn)象。開關(guān)Si閉合，電路工作在乙類偏置狀態(tài)時，輸入、輸出電壓波形如圖7.63所示，圖中輸出電壓（Vb）帶有明顯的交越失真。T194壬右7雖meT2meT2T12n亦號號呂稈己VVA-VA204.PV7B1.孕 2146-U佃2乜富1 *占VB2U2111.937 nUR 30 kQ AAA-OElE

38、l5$?圖7.6 1雙電源互補(bǔ)對稱功放（OCL）電路UscLllaszoev7圖7.6 2 OCL功放電路工作在甲乙類偏置時的輸出、輸入電壓波形圖7.63 OCL功放電路工作在乙類偏置時的輸出、輸入電壓波形7.6.2單電源互補(bǔ)對稱（OTL）功放電路圖7.6-4為一帶自舉電路的單電源互補(bǔ)對稱功放電路（也稱 OTL電路），按圖連接 好電路之后，敲擊 R鍵，調(diào)節(jié)Rw2使K點(diǎn)直流電位為1/2 Vcc。調(diào)節(jié)函數(shù)發(fā)生器使輸入 正弦電壓（Vi）峰值l0mV，頻率為1kHz。用示波器同時觀察輸入（Va ）、輸出（Vb）電 壓波形，敲擊 W鍵，調(diào)節(jié)Rw1可以克服交越失真。圖中電阻R與電容C組成自舉電路，用來提高

39、輸出電壓正半周的峰值?？赏ㄟ^電 容C斷開與接入時輸出電壓正半周的變化來觀察自舉電路的的作用。用示波器測得單電源互補(bǔ)對稱功放電路輸入（Va ）、輸出（Vb ）工作電壓波形如圖7.6-5所示，與圖7.6-1 所示OCL功放電路相比，因為該電路輸入增加一級由T3組成的共射極電壓放大電路，因此輸出與輸入電壓反相位，且輸入電壓幅值較小。觀察圖 7.65輸出電壓可見，單電源互補(bǔ)對稱功放電路與雙電源功放電路相比，輸出電壓正、負(fù) 兩半周對稱性稍差。圖7.65單電源互補(bǔ)對稱功放電路輸入、輸出電壓波形7.7負(fù)反饋放大器圖7.7 1為一分立元件構(gòu)成的兩級共射放大器，電路引入交流電壓串聯(lián)負(fù)反饋，反 饋網(wǎng)絡(luò)由Ref、

40、Rf和Cf組成。通過開關(guān) So的通斷，控制反饋網(wǎng)絡(luò)的接入與斷開。開關(guān)S1的通斷，控制著負(fù)載電阻（Rl ）的接入與通斷。以下通過對該電路的仿真分析，驗證負(fù) 反饋的基本理論，并進(jìn)一步加深對這些基本理論的理解。電路的反饋系數(shù)：FV空0.5k0.07Ref Rf 0.5K6.2k1. 測量開環(huán)電壓放大倍數(shù)敲擊C鍵，將開關(guān)So斷開，輸入正弦電壓（Vi）峰值為20mV，頻率為1kHz。用示 波器測量輸入、輸出電壓的峰值 V。（將示波器面板展開，拖曳讀數(shù)指針讀?。?。放大器開環(huán)時輸入、輸出電壓波形如圖 7.7 2所示。圖7.71分立元件構(gòu)成的兩級負(fù)反饋放大器根據(jù)輸出、輸入波形峰值求得:開環(huán)電壓放大倍數(shù):Av VO2.50V19.88mV125.75電路的反饋深度：1 AF 1125.75 0.07 9.80圖7.7 2負(fù)反饋放大器開環(huán)時的輸入、輸出電壓波形2. 測量閉環(huán)電壓放大倍數(shù)。敲擊C鍵，將開關(guān)S0閉合，將輸入電壓幅值調(diào)整為200mV，重復(fù)上述過程，測得引入反饋后的輸入、輸出電壓波形如圖7.7 3所示。圖7。73負(fù)反饋放大器閉環(huán)時輸入、輸出電壓波形根據(jù)輸出、輸入波形峰值求得：閉環(huán)電壓放大倍數(shù) AVf Vof11.42。V 198.79mV理論計算：Avf Av12575 12.831 Av Fv 9.803. 測量反饋放大器開環(huán)時的輸出電阻在放大