單管共射放大電路仿真實驗報告

1、單管共射放大電路仿真實驗報告 單管共射放大電路的仿真 姓名: 學號： 班級： 仿真電路圖介紹及簡單理論分析 電路圖 ： 電路圖介紹及分析： 上圖 為電阻分壓式共射極單管放大器實驗電路圖。它的偏置電路采用 1 rb1 和 和 2 rb2 組成的分壓電路，并在發(fā)射極中接有電阻 re ，以穩(wěn)定放大器的靜態(tài)工作 點。當在放大器的輸入端加入輸入信號 i ui 后，在放大器的輸出端便可得到一個與 i ui 相位相反，幅值被放大了的輸出信號 uo ，從而實現(xiàn)了電大的放大。 元件的取值如圖所示。 靜態(tài)工作點分析（ bias point ）: : 顯示節(jié)點: : 仿真結(jié)果： 靜態(tài)工作點分析: : v v ceq

2、=1.6v, , i i cq 1.01ma ，i i bq bq = = i i cq/ 電路的主要性能指標： 理論分析： 設 設 =80 ，v v bq = = 2.8v v v eq =v bq- -v v beq =2.1v r r be 2.2k ri= 1.12k k ,ro 8.3 k k a au u= =- - r rl l /r be= 56.7 仿真分析： 輸入電阻： 輸出電阻： ri=0.86k k ro 9.56 k k 輸入電壓： 輸出電壓： 則 a a u u = = 51.2 ， 在測量電壓放大倍數(shù)時，a a u u = =- - r r l l /r be ,

3、 , 根據(jù)此公式計算出來的 理論值與實際值 存在一定的 誤差。引起誤差的原因之一是實際器件的和 r r be 與理想值 0 80 和 和 200 有出入。在測量輸入輸出阻抗時，輸出阻抗的誤差較小，而輸入阻抗的誤差有些大，根據(jù)公式 r r i i =r b b / r r be ，理論值與實際值相差較大應該與 和 r r be 實際值有很大關(guān)系。 失真現(xiàn)象： 1. 當 當 c rb1,rb2,rc 不變時，e re 小于等于 1.9 k k 時，會出現(xiàn)飽和失真 當 e re 大于等于 25 k k 時，會出現(xiàn)較為明顯的截止失真 2. 當 當 rb1,rb2, e re 不變時，c rc 大于 8

4、.6 k k 時，會出現(xiàn)飽和失真 3. 當 當 rb1, rc, e re 不變時，2 rb2 大于 10.4 k k 時，會出現(xiàn)飽和失真 當 當 rb1, rc, e re 不變時，2 rb2 小于 5.6 k k 時，會出現(xiàn)截止失真 4. 當 當 rb2, rc, e re 不變時，1 rb1 小于 32 k k 時，會出現(xiàn)飽和失真 動態(tài) 最大輸出電壓的幅值： 改變靜態(tài)工作點，我們可以看到有波形出現(xiàn)失真。 靜態(tài)工作點偏低，出現(xiàn)截止失真；靜態(tài)工作點偏高，出現(xiàn)飽和失真。 放大電路的幅頻相應和相頻相應： 測出溫度變化對靜態(tài)工作點的影響： 第四章 結(jié)論 通過以上實驗可知， 仿真所得值與理論計算基本

5、一致。 偏置電路采用 1 rb1 和 和 2 rb2 組成的分壓電路，并在發(fā)射極中接有電阻 re ，以穩(wěn)定放大器的靜態(tài)工作點。 放大器在線性工作范圍內(nèi)，可以將信號不失真地放大，超過這個線性范圍后，其輸出信號將產(chǎn)生非線性失真。 要得到不失真 的 放大效果，必須設置合適的靜態(tài)工 作點。 基極的電壓是與直流工作電壓成線性關(guān)系 ，v v bq =r b2 /(r b1 +r b2 )*vcc ，即 即 v v bq 應與 c vcc 成線性關(guān)系。 在電壓頻率特性曲線中，可以得到電路的通頻帶。通頻帶的寬度表明放大電路對不同頻率信號的放大能力。 益 在瞬態(tài)波形上，可以讀出輸入和輸出電壓的峰值，從而求出增益

6、 a a u u 。同時發(fā)現(xiàn)，輸入輸出電壓相位相反。 定 設定 r r l l 為全局參數(shù) 后，r r l l 變大，v v o o 變大。 輸出電壓變大，電壓增益會變大。 即 隨著負載的增大，輸出電壓和增益都會增大。 通過以上的仿真結(jié)果及分析，我們發(fā)現(xiàn)仿真結(jié)果和理論結(jié)果大體是一致的。所以仿真是成 功的。 理論分析： 由以上結(jié)果可知，理論分析的值與仿真分析的值相對誤差較小，引起誤差的主要原因是 在理論分析時，v v be 取 取 0.7v ，而在實際電路中，由管的材料性質(zhì)本身決定的 v v be 不到 0.7v 。另外，三極管的放大倍數(shù)也不是理想的 150 ，有一定的誤差。 1. 直流特性掃描

7、分析（ dc sweep ） 參數(shù)設置： 仿真結(jié)果： v_vcc0v 1v 2v 3v 4v 5v 6v 7v 8v 9v 10v 11v 12vv(rb2:2)0v2.0v4.0v v v bq =r b2 /(r b1 +r b2 )*vcc ，v v bq 應與 c vcc 成線性關(guān)系 ，所以 仿真結(jié)果 與理論分析很符合。 2. 交流小信號頻率分析（ ac sweep ） 參數(shù)設置： 幅頻 響應曲線 ： frequency10hz 100hz 1.0khz 10khz 100khz 1.0mhz 10mhz 100mhzv(rl:2)0v40v80v(1.9404k,67.014) 通頻

8、帶為 13.122mhz ，增益為 67.014 輸入電阻的頻率響應曲線： frequency10hz 100hz 1.0khz 10khz 100khz 1.0mhz 10mhz 100mhzv(vs:+) / i(vs)04k8k12k frequency10hz 100hz 1.0khz 10khz 100khz 1.0mhz 10mhz 100mhzv(vs:+) / i(vs)04k8k12k(1.0000k,2.8328k) 信號 z 1khz 時，輸入電阻為 2.8328k 改變電路圖： vsfreq = 1kvampl = 5mvoff = 0vccq1q2n2222cc33u

9、cb33urc3kvcc12vdcv0rp200kr51krb251kvvccce220ure2k0 輸出電阻的頻響曲線 ： frequency10hz 100hz 1.0khz 10khz 100khz 1.0mhz 10mhz 100mhzv(vs:+) / i(vs)02.0k4.0k(1.0000k,2.8374k) 信號 z 1khz 時，輸出電阻為 2.8374k 理論分析： i i bq =0.01ma r r b b e e =v t t /i bq = = 2.6k r r be = r b b e e + + r r bb =2.9 k k r r b b = = 34.1

10、2 k k r r i i =r b b r r be = = 2.67 k k r r o o =r c c =3 k k a a u u = =- - 62 4. 瞬態(tài)特性分析（ transient analysis ） 參數(shù)設置： 仿真結(jié)果 ： time0s 0.5ms 1.0ms 1.5ms 2.0ms 2.5ms 3.0ms 3.5ms 4.0msv(rl:2)-400mv0v400mvv(vs:+)-5.0mv0v5.0mvsel 綠色的為輸入電壓，紅色的為輸出電壓 輸入電壓最大值 v v imax =5mv ，輸出電壓最大值 v v omax =349.314mv 增益 |a u

11、 u |=v omax /v imax =69.863, , 大于理論值。造成誤差的原因是， 實際上輸出的最大值是不相等的，因而求出的最大值可能會偏大，造成求出的增益偏大 。 加大輸入電壓峰值時，可以看到明顯的輸出波形失真 time0s 0.5ms 1.0ms 1.5ms 2.0ms 2.5ms 3.0ms 3.5ms 4.0msv(rl:2)-1.0v0v1.0v2.0v time0s 0.5ms 1.0ms 1.5ms 2.0ms 2.5ms 3.0ms 3.5ms 4.0msv(rl:2)-1.0v-0.5v-0.0v0.5v 5. 參數(shù)掃描分析（ parametric analysis

12、 ） 設定 r r l l 為全局參數(shù) q1q2n2222rc3kre2kcc33uvce220uvcc12vdcrlrlvccparameters:vccrp200kvsfreq = 1kvampl = 5mvoff = 00r51k0rb251kcb33uv 參數(shù)設置： 仿真結(jié)果 ： time0s 0.5ms 1.0ms 1.5ms 2.0ms 2.5ms 3.0ms 3.5ms 4.0ms. v(cc:2) . v(cc:2)-1.0v0v1.0v r r l l 變大，v v o o 變大。 輸出 電壓變大，電壓增益會變大。 理論 分析，a a u u = =- - r r l l /

13、 r be +( +1)r e1 ，r r l l =r l l r r c c ，r r l l 變大 ，r r l l 變大，增益會變大， 輸出電壓會隨著負載電阻的增大而增大。 第四章 結(jié)論 通過以上實驗可知， 仿真所得值與理論計算基本一致。 偏置電路采用 1 rb1 和 和 2 rb2 組成的分壓電路，并在發(fā)射極中接有電阻 re ，以穩(wěn)定放大器的靜態(tài)工作點。 放大器在線性工作范圍內(nèi)，可以將信號不失真地放大，超過這個線性范圍后，其輸出 信號將產(chǎn)生非線性失真。 要得到不失真 的 放大效果，必須設置合適的靜態(tài)工作點。 基極的電壓是與直流工 作電壓成線性關(guān)系 ，v v bq =r b2 /(r b1 +r b2 )*vcc ，即 即 v v bq 應與 c vcc 成線性關(guān)系。 在電壓頻率特性曲線中，可以得到電路的通頻帶。通頻帶的寬度表明放大電路對不同頻率信號的放大能力。 改變靜態(tài)工作點，我們可以看到有波形出現(xiàn)失真。 靜態(tài)工