模電仿真實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、模電計(jì)算機(jī)仿真分析實(shí)驗(yàn)報(bào)告 電子與信息工程學(xué)院 電子信息工程學(xué)院 蔡祖福 201207014102 2013年12月實(shí)驗(yàn)一 晶體三極管共射放大電路一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、 學(xué)習(xí)共射放大電路的參數(shù)選取方法。2、 學(xué)習(xí)放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)的測(cè)量與調(diào)整，了解靜態(tài)工作點(diǎn)對(duì)放大電路性能的影響。3、 學(xué)習(xí)放大電路的電壓放大倍數(shù)和最大不失真輸出電壓的分析方法。4、 學(xué)習(xí)放大電路輸入、輸出電阻的測(cè)量方法以及頻率特性的分析方法。二、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、 確定并調(diào)整放大電驢的靜態(tài)工作點(diǎn)。2、 確定放大電路的電壓放大倍數(shù)Av和最大不失真輸出電壓Vomax。1） RL=（開(kāi)路）；2) RL=3k。3、 觀察飽和失真和截止失真，并測(cè)

2、出相應(yīng)的集電極靜態(tài)電流。4、 測(cè)量放大電路的輸入電阻Ri和輸出電阻Ro。5、 測(cè)量放大電路-帶負(fù)荷時(shí)的上限頻率fH和下限頻率fL。三、 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備1、 閱讀本實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原理與說(shuō)明，了解共射放大電路中各元件參數(shù)的選擇及靜態(tài)工作點(diǎn)的測(cè)量、調(diào)整方法。2、 選取圖1-1所示的共射基本放大電路參數(shù)，已知條件和設(shè)計(jì)要求如下：1） 電源電壓Vcc=12V;2） 靜態(tài)工作電流ICQ=1.5mA；3） 當(dāng)Rc=3k，RL=時(shí)，要求 Vomax3V（峰值），Av100;4） 根據(jù)要求選取三極管，=100-200，C1=C2=10uF,Ce=100uF;3、 估計(jì)所涉及的放大電路的主要技術(shù)指標(biāo)（Rc=3k）：1） 在

3、不接RL和接上RL聯(lián)眾情況下的電壓放大倍數(shù)。2） 在不接RL和接上RL聯(lián)眾情況下的最大不失真輸出電壓。實(shí)驗(yàn)電路圖四、 實(shí)驗(yàn)電路的仿真分析1、 原理圖繪制及參數(shù)選?。喝龢O管在BIPOLSAR庫(kù)中，元件名稱：Q2N2222參數(shù)設(shè)置方法：激活三極管，右鍵打開(kāi)Eidtpspice model文本框，修改電流放大系數(shù)f=100(默認(rèn)值是255.9)，修改Vje=0.7V（默認(rèn)值是0.75V），修改基區(qū)電阻Rb=300（默認(rèn)值是10）。修改完成后保存，其他的參數(shù)不要隨意修改，避免仿真時(shí)出錯(cuò)。電容參數(shù)為C1=C2=10uF，Ce=100uF；電阻參數(shù)Rc=3k，其他阻值根據(jù)參數(shù)計(jì)算得出。2、 檢查電路中各節(jié)

4、點(diǎn)電壓和各支路電流，按設(shè)計(jì)要求調(diào)整靜態(tài)工作點(diǎn)1） 將計(jì)算得出的電阻值填入電路，仿真分析共射放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)。2） 根據(jù)ICQ=1.5mA,確定相關(guān)電阻值。3） 判斷電路工作狀態(tài)。3、 觀察輸入與輸出電壓波形，測(cè)量電壓放大倍數(shù)。1） 在放大電路的輸入端加入交流信號(hào)源VSIN（交流信號(hào)頻率：3.6kHz，幅值：10mv），并將其符號(hào)更改為Us。2） 當(dāng)Rc=3k時(shí)，設(shè)置交流掃描分析，驗(yàn)證共射放大電路的電壓放大倍數(shù)是否滿足要求。3） 當(dāng)RL開(kāi)路（可設(shè)RL=1Meg）時(shí)，設(shè)置交流掃描分析，驗(yàn)證共射放大電路的電壓放大倍數(shù)是否滿足要求。4） 當(dāng)Rc=3k時(shí)，設(shè)置瞬態(tài)分析，觀察共射放大電路的輸入、輸出電

5、壓波形，注意比較輸出與輸入電壓之間的相位關(guān)系。4、 觀察飽和，截止失真設(shè)Vi=40mV，仿真分析共射放大電路的電壓傳輸特性及最大不失真輸出電壓（分別在Rc=3k和RL=兩種情況下），并判斷輸出電壓市縣出現(xiàn)飽和失真還是先出現(xiàn)截止失真。5、 輸入電阻測(cè)量1） 設(shè)置VSIN源的AC選項(xiàng)為10MV。2） 設(shè)置分析類型為AC Sweep/Noise,觀察3.5kHZ處輸入電壓和電流的比值，并與理論結(jié)果相比較。6、 輸出電阻測(cè)量去掉輸入端電源，將輸入端短路，把交流電壓源VAC（AC=10V）改接在負(fù)荷RL位置。設(shè)置交流分析，觀察輸出電壓和輸出電流比值的曲線。觀測(cè)頻率在3.5kHZ處的輸入電阻Ro并與理論值

6、比較。五、 實(shí)驗(yàn)心得體會(huì)及小結(jié)本實(shí)驗(yàn)中最重要的是放大電路中各個(gè)元件的參數(shù)選擇，經(jīng)過(guò)不斷嘗試，最終找到了合適的參數(shù)，并得以進(jìn)行下一步實(shí)驗(yàn)；接下來(lái)對(duì)電路進(jìn)行直流分析得到了它的靜態(tài)工作點(diǎn)，通過(guò)對(duì)它的調(diào)整掌握了靜態(tài)工作點(diǎn)的變化對(duì)放大電路的影響；最后測(cè)得了放大電路的放大倍數(shù)和最大不失真輸出電壓的分析方法，并測(cè)得放大電路輸入、輸出電阻以及頻率特性曲線。實(shí)驗(yàn)二 差分放大電路一 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、 學(xué)習(xí)差分放大電路的設(shè)計(jì)方法。2、 學(xué)習(xí)差分放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)的測(cè)量和調(diào)整方法。3、 學(xué)習(xí)差分放大電路差模和共模性能指標(biāo)的測(cè)試方法。二 實(shí)驗(yàn)原理與說(shuō)明1、 差分放大電路的調(diào)零及靜態(tài)工作點(diǎn)的測(cè)量當(dāng)差分放大電路的電路結(jié)構(gòu)對(duì)稱，

7、元件參數(shù)和特性相同時(shí)，兩個(gè)三極管集電極上的直流電位相同。但在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，由于三極管特性和電路參數(shù)不可能完全對(duì)稱，導(dǎo)致差分放大電路在沒(méi)有輸入時(shí)雙端輸出卻不為零。因此需要對(duì)差分放大電路進(jìn)行零點(diǎn)調(diào)節(jié)。2、 差分放大電路電壓放大倍數(shù)的測(cè)量根據(jù)直接耦合電路的特性，可以采用直流電壓作為差分放大電路的輸入信號(hào)，很方便的測(cè)出差分放大電路點(diǎn)電壓傳輸特性曲線。由電壓傳輸特性曲線可以求出差分放大電路的差模放大倍數(shù)和線性工作范圍。差分放大電路也可以采用交流新號(hào)作為輸入信號(hào)來(lái)測(cè)量差分放大電路的電壓放大倍數(shù)，這時(shí)應(yīng)該注意下列幾個(gè)方面：（1） 對(duì)于雙輸入的差分放大電路，其信號(hào)源應(yīng)該是差模信號(hào)輸出。（2） 由于常用的測(cè)試儀器

8、通常有一端接地，因而不能用來(lái)直接測(cè)試差分放大電路雙端輸出電壓v0，而只能測(cè)出輸出端對(duì)地電壓vo1和vo2，然后求出雙端輸出電壓。（3） 用交流信號(hào)測(cè)量電壓放大倍數(shù)時(shí)，信號(hào)頻率應(yīng)選在差分放大電路的通頻帶內(nèi)，且輸入信號(hào)幅度不能太大，否則將導(dǎo)致輸出波形出現(xiàn)失真。（4） 同時(shí)觀察放大電路輸入和輸出信號(hào)的波形，分析他們的相位關(guān)系和輸出失真情況。3、 共模抑制比的測(cè)量根據(jù)共模抑制比的定義，只要分別測(cè)出茶米放大倍數(shù)Avd和共模放大倍數(shù)Avc即可。對(duì)于共模放大倍數(shù)的測(cè)試，也有“交流”和“直流”兩種測(cè)試方法。但由于共模輸出信號(hào)遠(yuǎn)小于共模輸入信號(hào)，為便與測(cè)量，長(zhǎng)采用“交流”法。采用交流信號(hào)測(cè)量共模電壓放大倍數(shù)Av

9、c1時(shí)，應(yīng)該注意：（1） 由于Avc1=8V，且輸出幅度可調(diào)；（3）、集成運(yùn)放采用A741，穩(wěn)幅元件采用二極管。（4）、電容選用標(biāo)稱容量為0.047F的金屬模電容器，電位器Rw可選用47K,二極管的并聯(lián)電阻選用10 K。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容按起振條件調(diào)整RC正弦波振蕩電路，使其產(chǎn)生穩(wěn)定的振蕩輸出。調(diào)整電路到最大不失真輸出，測(cè)量振蕩頻率fo和輸出電壓幅度Vom,并與設(shè)計(jì)值相比較。在輸出不失真條件下，分別測(cè)出二極管接入與斷開(kāi)兩種情況下的輸出電壓、反饋電壓的幅值，從中分析正弦波振蕩電路的起振條件和穩(wěn)幅特性。改變RC，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析V0max=5.1017V，Vomin=-5.1018V。傅

10、里葉分析：f=500.002HZ,Vo=3.8169V為便于觀察，將橫坐標(biāo)范圍縮?。河捎谝骎o8V，故改進(jìn)如下：將R2取值設(shè)為全局變量，從15k到20k進(jìn)行掃描，間隔1k，得到各波形如下：R2=15k，Vomax=3.8664V.R2=16k,Vomax=5.1017V.R2=17k,Vomax=7.1819V.R2=18k,Vomax=11.424V.R2=19k,Vomax=11.816V,波形失真。R2=20k,Vomax=11.816V,波形失真。故應(yīng)取R2=18k。同理，若從1k掃描到14k，會(huì)發(fā)現(xiàn)一開(kāi)始沒(méi)有振蕩，直到R2=10k時(shí)，出現(xiàn)阻尼振蕩波形如下：而R2=11k時(shí)開(kāi)始有不穩(wěn)

11、定振蕩輸出波形：R2=12k時(shí)趨于穩(wěn)定：R2=13k時(shí)穩(wěn)定，Vomax=2.4425V：四、 本學(xué)期電路仿真實(shí)驗(yàn)心得總結(jié)深刻感受Pspice的確是一款功能強(qiáng)大的仿真軟件。在電路仿真中我們學(xué)了很多基本操作，模電仿真使我們進(jìn)一步加強(qiáng)了使用Pspice仿真的能力。模電仿真中，差分放大電路和正弦振蕩電路十分重要，重點(diǎn)分析過(guò)這些部分。就像在電路仿真的實(shí)驗(yàn)心得里說(shuō)過(guò)一樣，對(duì)于我們學(xué)電的同學(xué)來(lái)講，按說(shuō)我們應(yīng)該對(duì)一些基本元件的使用方法及參數(shù)確定非常清楚，其實(shí)恐怕大多數(shù)的同學(xué)都做不到這一點(diǎn)。原因很簡(jiǎn)單理解不夠深刻。而使用仿真軟件來(lái)來(lái)驗(yàn)證以往學(xué)過(guò)的知識(shí)，我認(rèn)為無(wú)疑是最好的手段。例如我們平時(shí)在教材中見(jiàn)到的運(yùn)算放大器

12、，一般情況下是不標(biāo)示電源的，但在實(shí)際使用中，不加電源運(yùn)放是無(wú)法正常工作的，這些疑惑我們都可以通過(guò)仿真軟件來(lái)解決，通過(guò)試驗(yàn)我發(fā)現(xiàn)，不同的電路對(duì)電源接法的要求是不同的。剛做仿真的時(shí)候，我以為把自己設(shè)計(jì)的原理電路接上，就會(huì)產(chǎn)生自己所需要的波形，誰(shuí)知道等一運(yùn)行才發(fā)現(xiàn)，自己設(shè)計(jì)的電路中有不少錯(cuò)誤，如沒(méi)有輔助電源、沒(méi)有接地點(diǎn)等，還有注意放大器前電阻的匹配問(wèn)題、這些知識(shí)大都是我們無(wú)法從教材上學(xué)到的。 其實(shí)我感覺(jué)做仿真的過(guò)程就是做實(shí)物的前奏，只有通過(guò)仿真驗(yàn)證，證實(shí)了某種設(shè)計(jì)的正確性，才可以進(jìn)入實(shí)物的制作階段，這樣可以節(jié)省大量的制作成本，減少不必要的浪費(fèi)。要把自己學(xué)到的課本知識(shí)真正的應(yīng)用于實(shí)踐，就必須經(jīng)得起實(shí)踐的檢驗(yàn)，仿真驗(yàn)證是通向?qū)嵨镌囍频耐ㄐ凶C。無(wú)疑計(jì)算機(jī)仿真具有效率高、精度高、可靠性高和成本低等特點(diǎn)，現(xiàn)在己經(jīng)廣泛的應(yīng)用于電力電子電路(或系統(tǒng))的分析和設(shè)計(jì)中。計(jì)算機(jī)仿真不僅可以取代系統(tǒng)的許多繁瑣的人工分析，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提高分析和