共射放大电路的特性分析与仿真

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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行测量。

【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的动态围。

（2）调节R B使I CQ≈2.5mA，求此时输出电压υ0的动态围。

（3）为使υ0的动态围最大，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、预习容

1、复习共射放大器的工作原理及高频响应特性与各参数的关系；

2、对例1进行电路的静态、动态的仿真分析，并用数据回答有关问题；

3、对例2写出进行频率特性分析的输入网单文件；

4、对例2进行电路的频率特性的仿真分析，并用数据回答有关问题。

四、实验容

1、对例1写出进行静态工作点调整和放大器动态围测量的输入网单文件；

2、对例1进行电路的静态、动态的仿真分析，并用数据回答有关问题；

3、对例2写出进行频率特性分析的输入网单文件；

4、对例2进行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的动态围最大，应使I CQ R Lˊ≈V CEQ-VCE（Sat），即2 I 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，动态围峰值近于4V。

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：

图1-7 ICQ与VBB的关系曲线

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=80 CJC=1.25P TF=3.7E-10 BF=100 图1-8 AVS的幅频特性曲线

.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的精确值）。

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什么问题。

数据处理：

例一：

1、运行.DC 语句，可获得I C（Q1）-R B的曲线，如图一所示。从图中可测出，I CQ=1mA，2.5mA时，R B分别约为1.128MΩ和450KΩ。