共射放大电路的特性分析与仿真
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实验项目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的动态范围。
(2)调节R B使I CQ≈2.5mA,求此时输出电压υ0的动态范围。
(3)为使υ0的动态范围最大,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、实验内容
1、对例1写出进行静态工作点调整和放大器动态范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,可测出其动态范围峰值约为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,可测出其动态范围峰值约为2V(此时3节点的直流电压V CEQ约为1.99V)。
(3)为使υ0的动态范围最大,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,动态范围峰值近于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