电子系统仿真报告(一)

分压式偏置放大电路中，采用了电流负反馈，反馈元件为R4。这种负反馈在直流条件下起稳定静态工作点的作用，但在交流条件下影响其动态参数，为此在该处并联一个较大容量的电容C3，使R4在交流通路中被短路，不起作用，从而免除了R4对动态参数的影响。
二、系统仿真要求及调试过程
1）画出单级分压偏置电路（放大区IEQ选择0.8~2.5mA之间）
无旁路电容时，增益 。
因此，无旁路电容时，电压增益极小，而有旁路电容时电压增益较高。
2.输入电阻和输出电阻；
图41无旁路电容时Us图42无旁路电容时Ui
将输入回路连接成如图13所示的电路， 分别得到 、 ，因此计算得无旁路电容时 。
图43无旁路电容时Uo图44无旁路电容时UL
将输出回路连接成如图16所示的电路， 分别得到 、 ，因此计算得无旁路电容时 。
11）改变可变电阻，测电路的失真度
图25变阻器为0%时失真度图26变阻器为50%时失真度
图27变阻器为100%时失真度
三极管处于放大区失真度最小，无论饱和或截至区，失真度均较高。因此，在实际放大电路工作时，要注意选取相关参数，使管子处于放大区。
12）分析电路的噪声系数
图28电路的噪声系数
电路的噪声系数为-18.1723db
图17万用表UL的值图18万用表Uo的值
将输出回路连接成如图16所示的电路， 分别得到 、 ，因此 。
7）用“波特图仪”测上限频率和下限频率，计算带宽；
图19波特图仪下限频率
图20波特图仪上限频率
最大增益为43.123dB，下降3dB后为40.123dB左右,拖动测试光标，得到如上图19、20所示的上下限频率。上限频率为 ， ，计算得带宽 。
13）对电路进行最坏情况分析
图29最坏情况分析
电路最坏情况与正常运行情况幅频相频曲线几乎重合，说明该电路的稳定系数较高。
14）输出元器件清单列表
图30元器件清单列表
图31元器件清单列表
15）输出网络表文件
图32网络表文件
16）生成PCB板
图33PCB板
图34PCB板三维视图
将导出PCB板后，对其进行了排版布线，其中元件选择上，电容电阻军选用贴片封装，电位器选用插件封装。
题目名称共射级放大电路
姓名：XXXX
班级：电信***
学号：************
日期：2014/7/9
仿真一共发射极单管分压偏置放大电路设计
1.目的：
理解放大电路的组态和学会放大器静态工作点的调试方法；
分析静态工作点、温度对放大器性能的影响；
掌握放大器电压放大倍数、输入电阻、输出电阻、幅频特性曲线及最大不失真输出电压、失真度测试方法；
图2放大区电流值
连接好电路图之后，将交流信号输入置零，调整滑动变阻器，将IEQ调整到所给区间内，如图所示，发射极静态电流为1.888mA。
2）改变可变电阻记录
（1）“直流分析”，分析并记录三个状态时的静态工作点
（2）对三个工作状态，进行“交流分析”，记录截至、放大、饱和状态时的波形，并分别记录三个状态时的可变电阻值
3）进行“直流扫描”，观察“集电极”电压随电源VCC的影响。
图9直流扫描曲线
上图为输出节点关于直流的直流扫描曲线，从图中可以看到当直流电源电压大于3V以后，输出电压随电源电压成线性增长趋势。
4）用示波器观察并记录放大时的波形，测输入电压和输出电压的峰值，计算电压增益；
图10放大区输出输出波形
上图为放大区输出输出波形图，增益
5）用电压表测输入和输出电压，计算电压增益，与操作6）中的增益比较；
图11输入电压有效值图12输出电压有效值
增益
6）根据输入电阻和输出电阻的定义，测量Ri和Ro；
图13输入电阻测量电路
图14万用表1 Us的值图15万用表2 Ui的值
将输入回路连接成如图13所示的电路， 分别得到 、 ，因此 。
图16输出电阻测试电路
19）分析0℃，20℃，50℃对输出电压的影响
图47加旁路电容时的温度扫描曲线
图48不加旁路电容时的温度扫描曲线
加旁路电容时，随温度变化，输出电压波动较大，而不加旁路电容，随温度变化输出的电压波动较小。因此，加入旁路电容会加大温度漂移现象。
三、个人心得及体会
本次短学期的电子系统仿真任务，我们进一步学习了基于multisim对系统各项参数指标的分析方法，对multisim有了一些初步了解，也对系统这一概念有了更深入的了解。通过这次共发射极单管分压偏置放大电路系统的仿真，我才把相关课程里学到的东西与实践相结合，使对我学的书本的知识也有了更进一步的理解。在本次系统仿真的过程中有遇到了一些问题，比如电路图导出PCB板后的布线问题，元件封装类型的选择等等。最后在查阅相关资料后也得以解决。通过此次仿真，让我更进一步地熟悉了系统各部分参数指标的含义及其作用，也锻炼了自己独立思考问题的能力和通过查看相关资料来解决问题的习惯。虽然这只是一次简单系统仿真，但通过这次课程设计我们了解了硬件电路仿真的一般步骤，和仿真中应注意的问题。系统仿真本身并不是有很重要的意义，而是对待问题时的态度和处理事情的能力。仿真的过程，各项参数的测试和仿真电路中的每一个环节，电路中各个部分的参数指标是如何测试的，是否有旁路电容对各项指标有什么影响。此外，在这次仿真过程中，我也对Multisim、Word、画图等软件有了更进一步的了解，这使我在以后的学习中中更加得心应手。实验中，借助仿真软件，不仅可以把课堂中所学到的知识，直接加以运用，而且还可以把各个分离的知识点组合为一个整体。使自己在专业知识和动手能力上有了和大的提高。
图1共射级单管分压偏置放大电路
图1为共射级单管分压偏置放大器电路图，三极管Q1采用2N2222A型单管，它的偏置电路采用R1、R3和R6组成的分压式电路，并在发射极中接有电阻R4，以稳定放大器的静态工作点。旁路电容C3与R4并联，且容值较大，为47μF，具有“隔直、导交”的作用，使此电路有直流负反馈而无交流反馈，保证了静态工作点的稳定性，同时又保证了交流信号的放大能力没有降低。当在放大器的输入端加入输入信号V2后，在放大器的输出端便可得到一个与V2相位相反，幅值被放大了的输出信号U7，从而实现了电压放大。
2）分析有旁路电容CE和无旁路电容CE时各参数的变化
（1）电压增益；
（2）输入电阻和输出电阻；
（3）带宽；
3）分析0℃，20℃，50℃对输出电压的影响
3.报告要求：
1）分析该电路的反馈类型
2）说明旁路电容CE对性能指标的影响
3）与“仿真一”数据进行对比，总结旁路电容CE对电路的影响，总结得出结论
一、电路图设计与分析
7）用电压表测输入和输出电压，计算电压增益，与操作6）中的增益比较；
8）根据输入电阻和输出电阻的定义，测量Ri和Ro；
9）用“波特图仪”测上限频率和下限频率，计算带宽；
10）用“交流分析”，分析上限频率和下限频率，计算带宽
11）输入为方波时，用“傅立叶分析”分析输出信号的频谱结构。
12）对三极管进行“参数扫描”，分析0℃，20℃，50℃对输出电压的影响
8）用“交流分析”，分析上限频率和下限频率，计算带宽
图21交流分析幅频相频特性
最大增益为88.2436，下降3后为85.2436左右,拖动测试光标，得到如上图所示的上下限频率。上限频率为 ， ，计算得带宽 。
9）输入为方波时，用“傅立叶分析”分析输出信号的频谱结构。
图22输入方波信号详情
图23方波傅里叶分析结果
图3截止区静态工作点
图4截止区输入输出波形图
图5放大区静态工作点
图6放大区输入输出波形图
图7饱和区静态工作点
图8饱和区输入输出波形图
以上六幅图为三种状态下的静态工作点情况，及对应状态下的输入输出波形，如图4为截止失真的波形情况，因为multisim12软件限制，失真情况不是很明显，但是B通道波形上下幅值已经出现了较大的差别，其静态工作点情况如图3所示。图6为放大区输入输出波形，输入输出相位相反，放大状态良好，其静态工作点情况如图5所示。图8为饱和区输入输出波形，输入波形出现了明显的失真，出现了截断现象，其静态工作点情况如图7所示。
3）仿真过程要写清楚步骤，仿真的电路、输出波形等进行截图
4）进行总结得出结论
仿真二共发射极单管分压偏置中反馈的分析
1.目的：
分析上述电路中的反馈的组态；测量放大器电压放大倍数、输入电阻、输出进行比较，得出该反馈对电路的影响。
2.要求
1）改变可变电阻使电路工作在放大区，要求IEQ=1.5mA
13）改变可变电阻，测电路的失真度
14）分析电路的噪声系数
15）对电路进行最坏情况分析
16）输出元器件清单列表
17）输出网络表文件
18）生成PCB板
19）将“共发射极单管分压偏置放大电路”创建成子电路
3.报告要求：
1）报告中要说明主要元件为何要选择该参数，并给出详细参数列表
2）报告中要有理论分析与仿真分析的对比。
分压式偏置放大电路的直流通路中，当温度升高，IC随着升高，IE也会升高，电流IE流经射极电阻R4产生的压降UE也升高。又因为UBE=UB-UE，如果基极电位UB是恒定的，且与温度无关，则UBE会随UE的升高而减小，IB也随之自动减小，结果使集电极电流IC减小，从而实现IC基本恒定的目的。如果用符号“↑”表示减小，用“↓”表示增大，则静态工作点稳定过程可表示为：
由上第6点可得，有旁路电容时 、 。所以，旁路电容对输入电阻的影响较大，加上旁路电容，会大幅减小电路输入电阻。而对于输出电阻，无论加不加旁路电容，值几乎不变。影响较小。
3.带宽；
图45加旁路电容时的幅频相频曲线
有旁路电容时， 。
图46不加旁路电容时的幅频相频曲线
无旁路电容时， 。
因此，加上旁路电容会使该系统带宽缩小。
4）改变可变电阻