电压串联负反馈放大电路设计与仿真(课程设计)

集成电路课程设计报告电压串联负反馈放大电路的设计与仿真院系：材料与光电物理学院专业：微电子学二班学号：**********姓名： %%%%指导教师：%%% 教授报告提交日期：2011年9月湘潭大学课程设计电压串联负反馈放大电路的设计与仿真肖丽娜目录摘要 (2)关键词 (2)Abstract (2)Keywords (2)一、引言 (3)1.1研究本课题的重要性 (3)1.2集成电路产业简介 (3)1.3 PSPICE软件的介绍 (3)二、放大电路介绍 (6)三、放大电路的设计与仿真 (10)3.1电路设计框图 (10)3.2 电路版图 (10)3.3局部电路分析 (11)3.4直流分析 (12)3.4.1直流工作点分析 (12)3.4.2温度对静态工作点的影响 (13)3.5瞬态分析 (14)3.6交流分析 (15)3.6.1输入电阻 (16)3.6.2输出电阻 (16)3.6.3放大电路的频响特性及其增益 (17)四、心得体会 (19)致谢 (20)参考文献 (21)附录 (22)1/ 29湘潭大学课程设计电压串联负反馈放大电路的设计与仿真肖丽娜电压串联负反馈放大电路的设计与仿真摘要：主要对电压串联负反馈放大电路进行了设计与仿真，主要利用其放大功能。

该放大器主要分为4个部分：输入级、中间级、输出级以及负反馈回路。

其主要核心思想是利用电压负反馈减小增益改变对电路频率特性的影响，同时获得较好的放大效果。

通过PSPICE 软件对其进行直流分析、瞬态分析、交流分析等等。

关键词：晶体管；放大器；电路设计；PSPICEAbstract: the main voltage series negative feedback amplifying circuit design and simulation, mainly use the zoom feature. That amplifier comprises 4 major components: input level, intermediate output, level and negative feedback circuit. Whose main core idea is using voltage negative feedback reduces the gain change effects on circuit frequency characteristics, both better Zoom effect. By PSPICE software on its DC analysis, AC analysis, transient analysis, and so on.Keywords:transistors; amplifier circuit design; PSPICE2/ 29湘潭大学课程设计电压串联负反馈放大电路的设计与仿真肖丽娜一、引言1.1研究本课题的重要性随着微电子技术、大规模集成电路和电子计算机计算的快速发展、电路设计规模的扩大、电路复杂程度的加深，传统的电路设计方法已经不能满足现代电路设计的要求。

电子电路的分析与设计方法发生了重大变革，目前以CAD和CAA 为基础的电子设计自动化技术已广泛应用于电子系统的分析与设计之中，并成为现代电子系统分析与设计不可缺少的重要工具。

现在完全可以说，离开了EDA 技术，很难圆满的完成一个电路和系统的设计任务。

1.2 集成电路产业简介1.发展集成电路的意义发展具有战略意义的集成电路产业以占领科技、经济和军事制高点已经成为许多国家的共识。

集成电路产业已经成为当今世界发展最为迅速和竞争最为激烈的产业[1]。

.集成电路产业链结构图1 集成电路产业链结构3/ 29湘潭大学课程设计 电压串联负反馈放大电路的设计与仿真 肖丽娜4 / 29图2 集成电路产业链1.3 PSPICE 软件的介绍1.PSPICE 软件简介PSPICE 是非常出色的EDA 软件，它的5.00以上版本是在windows 下的模拟电路和数字电路的混合仿真软件，因而得到相当广泛的应用。

PSPICE 软件具有强大的电路图绘制功能、电路模拟仿真功能、图形后处理功能和元器件符号制作功能，以图形方式输入，自动进行电路检查，生成图表，模拟和计算电路。

它的用途非常广泛，不仅可以用于电路分析和优化设计，还可用于电子线路、电路和信号与系统等课程的计算机辅助教学[2]。

与印制版设计软件配合使用，还可实现电子设计自动化。

被公认是通用电路模拟程序中最优秀的软件，具有广阔的应用前景。

这些特点使得PSPICE 受到广大电子设计工作者、科研人员和高校师生的热烈欢迎，国内许多高校已将其列入电子类本科生和硕士生的辅修课程[3]。

在PSPICE 中，对元件参数的修改很容易，它只需存一次盘、创建一次连接表，就可以实现一个复杂电路的仿真。

如果用Protel 等软件进行参数修改仿真，则过程十分繁琐。

在改变一个参数时，哪怕是一个电阻阻值的大小都需要重新建立网络表的连接，设置其他参数更为复杂[4]。

PSPICE是一种通用的电子电路分析模拟软件，它主要用于在对所分析的电湘潭大学课程设计电压串联负反馈放大电路的设计与仿真肖丽娜路硬件实现之前，先用计算机对电路进行模拟分析。

它由电路原理图输入程序、激励源编辑程序、电路仿真程序、输出结果绘图程序、模拟参数提取程序和元器件模型参数库六部分组成。

PSPICE支持电路原理图和网单文件两种输入方式，电路元器件符号库提供绘制电路原理图的所有元器件符号；具有正弦波、脉冲源、指数源、分段线性源、单频调频源等种类繁多的信号源。

作为PSPICE的核心部分——仿真功能包括：直流工作的分析、直流转移特性分析、直流小信号传递函数分析、交流小信号分析、交流小信号噪声分析、瞬态分析、傅里叶分析、直流灵敏度分析、温度分析、最坏情况分析和蒙特卡罗统计分析等；仿真结果可在屏幕绘出曲线、波形，并可打印输出[5]。

2、PSPICE使用中应该注意的问题在使用PSPICE软件仿真时，常会碰到按常规方法所绘制的电路图不能在该平台上正常运行的情况。

例如，在以PSPICE为内核的虚拟电子工作平台上，要求每个节点至少应接两个元件，即不能有悬节点；为了对电路进行分析，PSPICE 还规定，每一个节点必须有一条通向地节点的直流通路，有时电路中并不能满足，如某些滤波电路，在这种情况下，只要连接一个非常大的电阻到地，以提供一条直流通路；在用PSPICE设计的电路中，不允许存在悬空的元件端口，如电阻、电容、电感等器件端口；数字集成电路的输出端引脚因不用而造成悬空，在实际电路设计时，通常将其通过电阻或电容接地，但在虚拟电子工作平台上，，最好用专用符号与之连接[6]。

要真正达到利用该软件进行电子电路的仿真分析与设计的目的，必须具备熟练使用该软件的能力、扎实的电子电路方面的理论知识和较丰富的电路设计经验。

只有熟悉该平台的使用规则，克服按常规方法绘制电路图的习惯的基础上，结合实际电路多练习，才能有效解决上述出现的问题。

用PSPICE软件分析电路，弥补了传统电路分析方法的不足，是电路分析与设计人员的一个强有力的工具。

5/ 29湘潭大学课程设计电压串联负反馈放大电路的设计与仿真肖丽娜二、放大电路介绍三极管基本放大电路简介基本放大电路是放大电路中最基本的结构，是构成复杂放大电路的基本单元。

它利用双极型半导体三极管输入电流控制输出电流的特性，或场效应半导体三极管输入电压控制输出电流的特性，实现信号的放大。

基本放大电路一般是指由一个三极管或场效应管组成的放大电路。

从电路的角度来看，可以将基本放大电路看成一个双端口网络。

放大的作用体现在如下方面：1．放大电路主要利用三极管或场效应管的控制作用放大微弱信号，输出信号在电压或电流的幅度上得到了放大，输出信号的能量得到了加强。

2．输出信号的能量实际上是由直流电源提供的，只是经过三极管的控制，使之转换成信号能量，提供给负载。

共射组态基本放大电路是输入信号加在加在基极和发射极之间，耦合电容器C1和Ce视为对交流信号短路。

输出信号从集电极对地取出，经耦合电容器C2隔除直流量，仅将交流信号加到负载电阻RL之上。

放大电路的共射组态实际上是指放大电路中的三极管是共射组态。

在输入信号为零时，直流电源通过各偏置电阻为三极管提供直流的基极电流和直流集电极电流，并在三极管的三个极间形成一定的直流电压。

由于耦合电容的隔直流作用，直流电压无法到达放大电路的输入端和输出端。

当输入交流信号通过耦合电容C1和Ce加在三极管的发射结上时，发射结上的电压变成交、直流的叠加。

放大电路中信号的情况比较复杂，各信号的符号规定如下：由于三极管的电流放大作用，ic要比ib大几十倍，一般来说，只要电路参数设置合适，输出电压可以比输入电压高许多倍。

uCE中的交流量有一部分经过耦合电容到达负载电阻，形成输出电压。

完成电路的放大作用。

由此可见，放大电路中三极管集电极的直流信号不随输入信号而改变，而交流信号随输入信号发生变化。

在放大过程中，集电极交流信号是叠加在直流信号上的，经过耦合电容，从输出端提取的只是交流信号。

因此，在分析放大电路时，可以采用将交、直流信号分开的办法，可以分成直流通路和交流通路来分析。

放大电路的组成原则：6/ 29湘潭大学课程设计电压串联负反馈放大电路的设计与仿真肖丽娜1．保证放大电路的核心器件三极管工作在放大状态，即有合适的偏置。

也就是说发射结正偏，集电结反偏。

2．输入回路的设置应当使输入信号耦合到三极管的输入电极，形成变化的基极电流，从而产生三极管的电流控制关系，变成集电极电流的变化。

3．输出回路的设置应该保证将三极管放大以后的电流信号转变成负载需要的电量形式（输出电压或输出电流）。

放大电路负反馈的原理特点1、提高放大倍数的稳定性引入负反馈以后，放大电路放大倍数稳定性的提高通常用相对变化量来衡量。

2、减小非线性失真和抑制噪声由于电路中存在非线性器件，会导致输出波形产生一定的非线性失真。

如果在放大电路中引入负反馈后，其非线性失真就可以减小。

负反馈只能减小放大电路自身产生的非线性失真，而对输入信号的非线性失真，负反馈是无能为力的。

放大电路的噪声是由放大电路中各元器件内部载流子不规则的热运动引起的。

而干扰来自于外界因素的影响，如高压电网、雷电等的影响。

负反馈的引入可以减小噪声和干扰，但输出端的信号也将按同样规律减小，结果输出端的信号与噪声的比值（称为信噪比）并没有提高。

3、负反馈对输入电阻的影响由于负反馈可以提高放大倍数的稳定性，所以引入负反馈后，在低频区和高频区放大倍数的下降程度将减小，从而使通频带展宽。

串联负反馈使输入电阻提高。