武汉大学电气工程学院模电仿真实验报告

模电计算机仿真分析实验报告1模电仿真实验电气工程学院09级5班余章2009302540166实验一晶体三极管共射放大电路一、实验目的1、学习共射放大电路的参数选取方法。2、学习放大电路静态工作点的测量与调整，了解静态工作点对放大电路性能的影响。3、学习放大电路的电压放大倍数和最大不失真输出电压的分析方法。4、学习放大电路输入、输出电阻的测量方法以及频率特性的分析方法。二、实验内容1、确定并调整放大电驴的静态工作点。2、确定放大电路的电压放大倍数Av和最大不失真输出电压Vomax。1）RL=∞（开路）；2)RL=3kΩ。3、观察饱和失真和截止失真，并测出相应的集电极静态电流。4、测量放大电路的输入电阻Ri和输出电阻Ro。5、测量放大电路-带负荷时的上限频率fH和下限频率fL。三、实验准备1、阅读本实验的实验原理与说明，了解共射放大电路中各元件参数的选择及静态工作点的测量、调整方法。2、选取图1-1所示的共射基本放大电路参数，已知条件和设计要求如下：1）电源电压Vcc=12V;2）静态工作电流ICQ=1.5mA；3）当Rc=3kΩ，RL=∞时，要求Vomax≥3V（峰值），Av≥100;4）根据要求选取三极管，β=100-200，C1=C2=10uF,Ce=100uF;3、估计所涉及的放大电路的主要技术指标（Rc=3kΩ）：1）在不接RL和接上RL联众情况下的电压放大倍数。2）在不接RL和接上RL联众情况下的最大不失真输出电压。模电计算机仿真分析实验报告2实验电路图四、实验电路的仿真分析1、原理图绘制及参数选取：三极管在BIPOLSAR库中，元件名称：Q2N2222参数设置方法：激活三极管，右键打开Eidt\pspicemodel文本框，修改电流放大系数Ｂf=100(默认值是255.9)，修改Vje=0.7V（默认值是0.75V），修改基区电阻Rb=300（默认值是10）。修改完成后保存，其他的参数不要随意修改，避免仿真时出错。电容参数为C1=C2=10uF，Ce=100uF；电阻参数Rc=3kΩ，其他阻值根据参数计算得出。2、检查电路中各节点电压和各支路电流，按设计要求调整静态工作点1）将计算得出的电阻值填入电路，仿真分析共射放大电路的静态工作点。2）根据ICQ=1.5mA,确定相关电阻值。3）判断电路工作状态。R2C210uR33k2.8k1kC310uQ1Q2N2222C110u模电计算机仿真分析实验报告33、观察输入与输出电压波形，测量电压放大倍数。1）在放大电路的输入端加入交流信号源VSIN（交流信号频率：3.6kHz，幅值：10mv），并将其符号更改为Us。2）当Rc=3kΩ时，设置交流扫描分析，验证共射放大电路的电压放大倍数是否满足要求。3）当RL开路（可设RL=1MegΩ）时，设置交流扫描分析，验证共射放大电路的电压放大倍数是否满足要求。4）当Rc=3kΩ时，设置瞬态分析，观察共射放大电路的输入、输出电压波形，注意比较输出与输入电压之间的相位关系。4、观察饱和，截止失真设Vi=40mV，仿真分析共射放大电路的电压传输特性及最大不失真输出电压（分别在Rc=3kΩ和RL=∞两种情况下），并判断输出电压市县出现饱和失真还是先出现截止失真。4.361V12.00VC110uQ1Q2N222218.28uA1.505mA-1.523mAV312Vdc1.632mACe100u0Rb1{var}127.3uARc3k1.505mA3.700VRe2.43k1.523mARb240109.0uA7.487VC210u0VPARAMETERS:var=1kTime0s0.1ms0.2ms0.3ms0.4ms0.5ms0.6ms0.7ms0.8ms0.9ms1.0msV(C2:-)-1.0V0V1.0V(213.285u,633.985m)V(C1:-)-10mV0V10mVSEL(643.295u,10.000m)模电计算机仿真分析实验报告45、输入电阻测量1）设置VSIN源的AC选项为10MV。2）设置分析类型为ACSweep/Noise,观察3.5kHZ处输入电压和电流的比值，并与理论结果相比较。6、输出电阻测量去掉输入端电源，将输入端短路，把交流电压源VAC（AC=10V）改接在负荷RL位置。设置交流分析，观察输出电压和输出电流比值的曲线。观测频率在3.5kHZ处的输入电阻Ro并与理论值比较。Time0s0.1ms0.2ms0.3ms0.4ms0.5ms0.6ms0.7ms0.8ms0.9ms1.0msV(C2:-)V(C1:-)-4.0V-2.0V0V2.0V4.0V(65.282u,-3.6997)Frequency1.0Hz10Hz100Hz1.0KHz10KHz100KHz1.0MHz10MHz100MHz1.0GHzDB(V(C2:-)/V(C1:-))-40-2002040(2.4891M,28.061)(87.216,28.059)(14.791K,31.026)模电计算机仿真分析实验报告5五、实验心得体会及小结本实验中最重要的是放大电路中各个元件的参数选择，经过不断尝试，最终找到了合适的参数，并得以进行下一步实验；接下来对电路进行直流分析得到了它的静态工作点，通过对它的调整掌握了静态工作点的变化对放大电路的影响；最后测得了放大电路的放大倍数和最大不失真输出电压的分析方法，并测得放大电路输入、输出电阻以及频率特性曲线。Frequency1.0Hz10Hz100Hz1.0KHz10KHz100KHz1.0MHz10MHz100MHz1.0GHzV(C2:-)/I(Vs)05K10K15K20K(3.5039K,2.8344K)模电计算机仿真分析实验报告6实验二差分放大电路一．实验目的1、学习差分放大电路的设计方法。2、学习差分放大电路静态工作点的测量和调整方法。3、学习差分放大电路差模和共模性能指标的测试方法。二．实验原理与说明1、差分放大电路的调零及静态工作点的测量当差分放大电路的电路结构对称，元件参数和特性相同时，两个三极管集电极上的直流电位相同。但在实验过程中，由于三极管特性和电路参数不可能完全对称，导致差分放大电路在没有输入时双端输出却不为零。因此需要对差分放大电路进行零点调节。2、差分放大电路电压放大倍数的测量根据直接耦合电路的特性，可以采用直流电压作为差分放大电路的输入信号，很方便的测出差分放大电路点电压传输特性曲线。由电压传输特性曲线可以求出差分放大电路的差模放大倍数和线性工作范围。差分放大电路也可以采用交流新号作为输入信号来测量差分放大电路的电压放大倍数，这时应该注意下列几个方面：C247u0Rw1.33k749.5uA00Q2Q2N22224.456uA749.5uA-754.0uAV1151.499mAR21.33k749.5uAQ3Q2N22228.510uA1.508mA-1.517mAR547k4.456uAC147uQ1Q2N22224.456uA749.5uA-754.0uAR35501.517mAR44.5k3.003mAV2154.511mAR147k4.456uAD31N43762.995mA12D41N43762.995mA12模电计算机仿真分析实验报告7（1）对于双输入的差分放大电路，其信号源应该是差模信号输出。（2）由于常用的测试仪器通常有一端接地，因而不能用来直接测试差分放大电路双端输出电压v0，而只能测出输出端对地电压vo1和vo2，然后求出双端输出电压。（3）用交流信号测量电压放大倍数时，信号频率应选在差分放大电路的通频带内，且输入信号幅度不能太大，否则将导致输出波形出现失真。（4）同时观察放大电路输入和输出信号的波形，分析他们的相位关系和输出失真情况。3、共模抑制比的测量根据共模抑制比的定义，只要分别测出茶米放大倍数Avd和共模放大倍数Avc即可。对于共模放大倍数的测试，也有“交流”和“直流”两种测试方法。但由于共模输出信号远小于共模输入信号，为便与测量，长采用“交流”法。采用交流信号测量共模电压放大倍数Avc1时，应该注意：（1）由于Avc11,故在测试时所用的输入信号幅度需要比测量Avd1时大得多，而且把输入信号幅度加大，还有利于提高输出信号的信噪比。（2）为了保证测量精度，通常利用毫伏表测量输入电压和输出电压的幅值。虽然利用万用表或示波器也可以测出电压幅值，但测量误差会较大。三．实验内容将Pspice中输入并编辑电路图，设置合适的元件和信号源参数，进行一下仿真分析：1、将输入方式改为单端输入，并设置直流扫描分析，以V1为扫描对象，仿真分析差分放大电路的电压传输特性。2、将输入方式改为差模输入，设置交流分析和瞬态分析，计算差模电压放大倍数和差模输入电阻，观察两个输入端电压的相位关系。3、将输入方式改为共模输入，设置交流分析和瞬态分析，计算共模电压放大倍数和共模输入电阻，观察两个输出端电压的相位关系。4、将输入方式改为单端输入，，查看差分放大电路中vo1、vo2、v0、vE的波形，并注意他们的相位和幅值。5、将输入方式改为双端驶入，查看差分放大电路中vo1、vo2、v0、vE的波形，并注意他们的相位和幅值。四．实验结果与分析由幅频特性可知可选1khz1直流分析Frequency1.0Hz10Hz100Hz1.0KHz10KHz100KHz1.0MHz10MHz100MHzV(Rw:1)20V30V40V50V60V70V模电计算机仿真分析实验报告8Vo1：Vo2：R610D31N437612R44.5kVi0VdcR147kRw1.33kV215Q2Q2N2222V1150Q3Q2N22220VD41N437612R547kR35480Q1Q2N2222R21.33kV_Vi-400mV-350mV-300mV-250mV-200mV-150mV-100mV-50mV0mV50mV100mV150mV200mV250mV300mV350mV400mVV(Rw:1)12.8V13.2V13.6V14.0V14.4V14.8V15.2V(11.806m,13.779)(-17.361m,14.316)模电计算机仿真分析实验报告9Vo：2交流分析V_Vi-400mV-350mV-300mV-250mV-200mV-150mV-100mV-50mV0mV50mV100mV150mV200mV250mV300mV350mV400mVV(R2:1)12.8V13.2V13.6V14.0V14.4V14.8V15.2V(-12.500m,13.768)(13.889m,14.257)V_V8-400mV-350mV-300mV-250mV-200mV-150mV-100mV-50mV0mV50mV100mV150mV200mV250mV300mV350mV400mVV(Rw:1)-V(R2:1)-2.0V-1.0V-0.0V1.0V2.0V(-10.229m,382.564m)(15.496m,-570.536m)D41N437612V7FREQ=1kVAMPL=-5mVOFF=00Q1Q2N2222R21.33k0V6FREQ=1kVAMPL=5mVOFF=00Q3Q2N2222V115VR44.5kR3550R147kVV215Q2Q2N2222Rw1.33kD31N437612R547k模电计算机仿真分析实验报告10瞬态分析五、实验心得体会及小结差分放大电路的仿真分析和理论计算十分符合。仿真过程也十分顺利。Frequency1.0KHz10KHz100KHz1.0MHz10MHz100MHz1.0GHz10GHz100GHzV(Rw:1)0V1.0mV2.0mV3.0mV4.0mVTime0s0.4ms0.8ms1.2ms1.6ms2.0ms2.4ms2.8ms3.2ms3.6ms4.0msV(Rw:1)V(R2:1)13.8V13.9V14.0V14.1V14.2V(1.7529m,13.816)(752.846u,14.191)模电计算机仿