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Pspice仿真.docx
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Pspice仿真
华中科技大学
《电子线路设计、测试与实验》实验报告
实验名称:
PSpice软件仿真练习
院(系):
自动化学院
地点:
实验成绩:
指导教师:
汪小燕
2014年3月26日
一、实验目的
1.了解电子电路CAD技术的基本知识,熟悉仿真软件PSpice的主要功能。
2.学习利用仿真手段,分析,设计电子电路。
3.初步掌握用仿真软件PSpice分析,设计电路的基本方法和技巧。
二、实验元器件
计算机,PSpice仿真软件
三、预习要求
1.认真阅读本书附录A,详细了解PSpice软件的功能,仿真步骤及使用方法。
2.熟悉单极共射放大电路的静态工作点,输入,输出电阻及幅频特性,相频特性等。
四、实验原理及参考电路
PSpice用于电子电路的仿真分析,除了可以对模拟电路,数字电路进行仿真分析外,还可以对模拟混合电路进行分析,具有优化设计的功能。
本实验以单级共射放大电路为例,简要介绍Capture和PSpiceA/D两部分软件的仿真步骤及使用方法。
单级共射放大参考电路的仿真步骤如图4.1.1所示,三极管型号为Q2N222(
=50),试分析:
(1)放大电路的工作点
(2)当输入电压信号为幅值10mV,频率1kHz的正弦波时,仿真输入,输出波形。
(3)仿真该电路电压增益的幅频响应和相频响应曲线。
(4)仿真该电路的输入,输出电阻频率响应曲线。
图4.1.1单级共射放大电路
五、实验内容与步骤
1在主页下创建一个新的工程项目文件
2按照图4.1.1绘制单级共射放大电路原理图
(1)调元器件
(2)移动、旋转和删除元器件
(3)画连接线
(4)修改元器件标号和参数
(5)对节点定义节点名
3设置仿真分析类型,创建仿真简要表(SimulationProfile)
(1)通过直流工作点分析(BiasPiont),来获得例题的分析要求
(2)通过瞬态分析,得到放大电路的输入、输出波形
(3)通过交流扫描分析(ACSweep),获得放大电路电压增益的幅频和相频响应
4电路规则检查及生成电路连接网表
5仿真
(1)电路的静态工作点
(2)仿真电路的输入,输出波形
(3)仿真放大电路的电压增益的幅频响应曲线和相频响应曲线
6求输入阻抗
六、注意事项
绘制电路原理图时,要特别注意各个元器件之间的连接,以及各导线之间的连接,切不可没连上或者重叠,这样在进行电路规则检查时,建立网表文件时,屏幕会弹出错误提示窗口。
电路检查不通过,将不能进行仿真。
七、实验要求
⏹已知条件
●+VCC=+9V
●RL=2k
●Vi=10mV(有效值)
●Rs=50
⏹技术指标要求
●增益:
≥30
●输入电阻:
≥1KΩ
●输出电阻:
≤3KΩ
●fL<100Hz
●fH>300kHz
八、实验结果
(1)单管电路放大器的电路设计
设计的电路图如下:
(2)单管电路放大器的静态工作点
对设计的电路进行静态工作点分析,得到的结果如下如上图,将电压值已经标出。
各节点对应的电压如下:
(3)Probe程序观测观测输入、输出电压波形,计算电压增益Av
用瞬态仿真观察输入和输出的波形,并标记输入输出波形的最高点和最低点,来观测波形是否失真。
得到的波形的结果如下:
从图中我们可以看到输入波形V(i)的最低点和最高点为(-14.614mv,14.793mv),该波形的有效值约等于10mv。
输出波形V(o)最低点和最高点为(-583.489mv,538.816mv),输出波形存在小许饱和失真,其失真度为
7.6%,基本上不存在失真。
电压增益
,实现了单管放大器的放大功能,符合实验要求。
(4)幅频响应曲线
幅频响应对应的波特图如下:
上图A1(78.209,28.040)和A2(21.05M,28.854)分别对应3dB点。
可以看出,A1点的频率
为下限频率
,
=78.209Hz<100Hz。
A2点的频率
为上限频率
,
=21.05MHz>100KHz。
其上限频率和下限频率均符合实验设计要求。
(5)输入阻抗
对设计的电路进行频域分析,绘制输入电阻
的图像如下:
由于本设计电路的频率
,对应图像的点为(711.660,2.5016k),那么输入阻抗
,显然符合小于
的实验要求。
(5)输出阻抗
在测量电路的输出阻抗之前,我们首先要对电路做一些小小的修改。
通过测量我们可以知道,通过负载电阻R6的电压约为583mv。
故我们令Vs=0,信号源短路,取掉负载RL,外加一个信号源VSIN(583mv),用软件做出Ro=V(Vs)/I((C1))的曲线。
可以清晰的看到,图中的输出阻抗
。
九、附加思考题
二参数对于静态工作点及放大电路直流工作状态的影响;静态工作点的位置与非线性失真。
解答:
做出放大实验图,通过控制变量的方法来检测参数对具体工作点的影响。
实验电路图如下:
参数对于静态工作点及放大电路直流工作状态的影响
1.分析
对静态工作点的影响
控制Rc=500欧和Vcc=12V不变,只改变Rb,观察
、
和
的变化。
Rb=100k欧时,得到的静态工作点如图:
当Rb=90k欧时,得到的静态工作点如图:
当Rb=80k欧时,得到的静态工作点如图:
观察以上三图模拟,可以看出随着Rb的增加,
减小、
增加和
增加。
Rb过大,会使Q点进入截止区;Rb过小,会使Q点进入饱和区;
2.分析
对静态工作点的影响
控制Rb=100k欧和Vcc=12V不变,只改变Rc,观察
、
和
的变化。
Rc=500欧时,得到的静态工作点如上图。
Rc=600欧时,得到的静态工作点如上图。
Rc=700欧时,得到的静态工作点如上图
观察以上三图模拟,Rc增大时,IBQ不变、ICQ减小,VCEQ减小,Q点向饱和区方向变化。
3.分析
对静态工作点的影响
控制Rb=100k欧和Rc=500不变,只改变Vcc,观察
、
和
的变化。
Vcc=12V时,得到的静态工作点如上图;
Vcc=11V时,得到的静态工作点如图;
Vcc=10V时,得到的静态工作点如图
观察以上三图模拟,VCC增大时,IBQ增大、ICQ增大,VCEQ增大,Q点上移。
静态工作点的位置与非线性失真
如果静态值设置不当,即静态工作点位置不合适,将出现严重的非线性失真。
如果Q选择的过低,VEQ、IBQ过小,则BJT会在交流信号vbe负半周的分支附近进入截止区,这种失真叫做截止失真。
如果Q选择的过高,VEQ、IBQ过大,则BJT会在交流信号vbe正半周的分支附近进入饱和区,这种失真叫做饱和失真。
截止失真和饱和失真都是由于BJT特性曲线的非线性引起的,因此称为非线性失真。
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