共射放大电路的特性分析报告与仿真

某某理工大学
国家级电工电子实验教学示X中心学生实验报告
——学年第学期
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实验项目共射放大电路的特性分析与仿真
实验时间实验台号
预习成绩报告成绩
一、实验目的
1、借助PSpice软件平台，通过实例分析更进一步理解静态工作点对放大器动态性能的影响。

2、了解晶体管等器件的参数对放大电路的高频响应特性的影响。

3、熟悉并掌握放大电路主要性能指标的测量与估算方法。

二、实验原理
1、产生仿真曲线，改变静态工作点，对放大器动态性能进展测量。

【例1】共发射极放大电路如图1-1所示。

设晶体管的β=100，r bbˊ=80Ω。

输入正弦信号，f=1kHz。

（1）调节R B使I CQ≈1mA，求此时输出电压υ0的动态X围。

（2）调节R B使I CQ≈2.5mA，求此时输出电压υ0的动态X围。

（3）为使υ0的动态X围最大，I CQ应为多少mA？
此时R B为何值？
图1-1 单管共发射极放大电路
2、产生仿真曲线，测量放大器的高频参数。

【例2】图1-2所示为单管共发射极放大电路的原理图。

设晶体管的参数为：
β=100，r bbˊ=80Ω，C b′C=1.25PF，f T=400MHZ，V A=∞。

调解偏置电压V BB使I CQ≈1mA。

(1〕计算电路的上限截止频率f H和增益-带宽积G•BW。

〔2〕将r bbˊ改为200Ω，其它参数不变，重复〔1〕中的
计算。

〔3〕将R S改为1KΩ，其它参数不变，重复〔1〕的计算。

〔4〕将C b′C改为4.5PF，其它参数不变，重复〔1〕的计
算。

图1-2 共发射级放大电路的原理图
三、预习内容
1、复习共射放大器的工作原理与高频响应特性与各参数的关系；
2、熟悉用PSpice进展电路静态分析和动态性能分析的描述方法；
3、了解利用Probe绘图曲线估算电路的性能指标的方法。

四、实验内容
1、对例1写出进展静态工作点调整和放大器动态X围测量的输入网单文件；
2、对例1进展电路的静态、动态的仿真分析，并用数据回答有关问题；
3、对例2写出进展频率特性分析的输入网单文件；
4、对例2进展电路的频率特性的仿真分析，并用数据回答有关问题。

五、实验步骤
【例1】参考的输入网单文件如下：
A CE AMP 1
C1 1 2 20U
RB 2 4 RMOD 1
*RB 2 4 450K ；IC=2.5MA
*RB 2 4 562.5K ；IC=2MA
*RB 2 4 1.128MEG ；IC=1MA
RC 3 4 4K
Q1 3 2 0 MQ
VI 1 0 AC 1 SIN(0 80M 1K)
C2 3 5 20U
RL 5 0 4K
VCC 4 0 12
.MODEL MQ NPN IS=1E-15 BF=100 RB=80
.MODEL RMOD RES(R=600K)
.OP
.DC RES RMOD(R) 200K 1.5MEG 10K
.TRAN 1E-5 3E-2 2E-3 1E-5
.PROBE
.END
注：电阻扫描需定义语句
RB 2 4 RMOD 1
.MODEL RMOD RES〔R=600K〕
.DC RES RMOD〔R〕200K 1.5MEG 10K
图1-3 集电极电流IC与电阻RB的关系曲线
1、运行.DC 语句，可获得I C〔Q1〕-R B的曲线，如图1-3所示。

从图中可测出，I CQ=1mA，2.5mA 时，R B分别约为1.128MΩ和450KΩ。

2、运行.TRAN语句，可获得：
〔1〕R B=1.128MΩ节点电压波形如图1-4所示。

图中上面的一条水平直线代表3节点的直流电压V CEQ，约为8V〔从输出文件中可得到晶体管的静态工作点〕。

由图可以看出，输出电压波形出现正半周限幅，即为截止失真，可测出其动态X围峰值约为2V。

(2)当R B=450KΩ，I CQ=2.5mA，3，5节点波形如图1-5所示。

可见，输出电压波形出现负半周限幅，即为饱和失真，可测出其动态X围峰值约为2V〔此时3节点的直流电压V CEQ约为1.99V〕。

(3)为使υ0的动态X围最大，应使I CQ R Lˊ≈V CEQ-VCE〔Sat〕，即2I CQ≈12-4I CQ〔I CQ≈2mA〕。

由图
1-3可测出R B≈562.5KΩ。

输出波形如图1-6所示，可见，动态X围峰值近于4V。

图1-3 集电极电流IC与电阻RB的关系曲线
图1-4 ICQ=1mA的输出电压波形
图1-5 ICQ=2.5mA的输出电压波形
图1-6 ICQ=2mA的输出电压波形
【例2】参考的输入网单文件如下：
A CE AMP 3
VS 1 0 AC 1
RS 1 2 200
C1 2 3 10U
RB 3 4 20K
VBB 4 0 0.92
Q1 5 3 0 MQ
RC 6 5 2K
VCC 6 0 12
.MODEL MQ NPN IS=1E-15
+RB=80CJC=1.25P TF=3.7E-10 BF=100
.OP
.DC VBB 0 2 0.01
.AC DEC 10 1k 100MEG
.PROBE
.END
1、用直流扫描功能对电压源V BB实行扫描，I CQ- V BB曲线如图1-7所示。

可以测出，当V BB=0.92V 时，I CQ=1mA〔由输出文件电路静态工作点，可以确定出V BB的准确值〕。

2、运行.AC语句可得到：
〔1〕电压增益A VS的幅频特性曲线如图1-8中以符号□标示的曲线所示，可测出中频增益A VS≈70.4，
f H≈6.21MHZ，因而G•BW≈440.3MHZ。

(2)将r bbˊ由80Ω增加到200Ω，其它参数不变，其A VS的幅频特性曲线如图1-8中的符号■标示的曲线所示。

(3)将R S由200Ω该为1KΩ时，其A VS的幅频曲线如图1-8中的以符号◇标示的曲线所示。

(4)将C bˊC由1.25PF增大到4.5PF时，A VS的幅频特性曲线如图1-8中的以符号◆标示的曲线所示。

请读者分析以上结果说明问题。

图1-7 ICQ与VBB的关系曲线
图1-8 AVS的幅频特性曲线
六、思考题
1、工作点偏低、偏高会使放大电路的性能发生怎样的改变？要想获得最大动态X围，应如何做，如何做才能测出最大动态X围？
工作点偏高偏低都会使动态X围变小，工作点低易产生截止失真，工作点偏高易产生饱和失真。

可通过改变静态工作点Q，找到适宜的静态工作点来找到最大动态X围。

2、动态特性指标还与哪些因素有关？
输入电阻，输出电阻，增益。

3、回答r bb′，C b′C，R S对高频响应特性有怎样的影响。

Rbb'增大，电压增益下降，上限频率变低，带宽积下降。

Cb'c增大，电压增益下降，上限频率变低，带宽积下降。

Rs增大，电压增益下降，上限频率变低，带宽积下降。

七、总结分析
要找到适宜的静态工作点，否如此易产生失真。

通过调静态工作点可找到最大动态X围。

动态电路的重要指标：增益，增益带宽积。

动态特性指标与输入输出电阻，增益有关。