跨阻放大器设计实验报告

跨阻放大器设计实验报告

一、设计规格和要求:

1.源信号：电流20μA，10 kΩ, 带宽1kHz~1MHz，单端接地。

2.负载信号：电压输出，10 kΩ//100 pF, 最大有效电压1V，单端接地。

3.噪声：SNR >50 dB。。

4.电源抑制比: PSRR>-60dB。

5.要求仿真: 放大器的瞬态响应，信噪比，带宽，电源抑制比等。

6.设计环境：PSPICE

二、实验步骤：

1.认真阅读实验设计要求；

2.查阅相关资料，理解跨阻放大器设计原理和相关理论知识；

3.用仿真软件画出原理图；

4.给各个元件设置参数；

5.运行仿真波形图并观察比对仿真结果。

三、电路图的设计

由设计要求连接电路图如下图所示：

1、简单的pspice9.2实验入门。

电路图1

2、电路2参数。

信号源：ISIN：IOFF=0；IAMPL=10uA；FREQ=10kΩ

电阻：Rs=10 kΩ；Rb1=60 kΩ；Rb2=9.1 kΩ；Rc=23.8 kΩ；Rf=100 kΩ；RL= 10 kΩ

电容：C1=C2=10uF；CL=10p

电源：VCC=5V

三极管：Q2N3904

电路图2

3、电路3参数。

信号源：VAC：ACMAG = 1 Vac；DC = 0Vdc

电阻：Rs=10 kΩ；Rb1=60 kΩ；Rb2=9.1 kΩ；Rc=23.8 kΩ；Rf=100 kΩ；RL= 10 kΩ

电容：C1=C2=0.1uF；CL=10p

电源：VCC=5V

三极管：Q2N3904

电路2与3的区别主要在于C1，C2和信号源的选取。电路2主要进行瞬时响应分析，最大有效值分析等。电路3主要是带宽分析等。C1和C2的选取主要是为了使电路工作带宽符合设计要求。

电路图3

上述原理图中采用的是共发射极连接，则：

①共发射极直流电流放大系数β（反映静态时的电流放大系数）

β=（I C-I CEO）/Ib

当I C>>I CEO时，β可以近似表示为β≈I C/I B

②它的基极—射极偏置电路由V2、基极电阻Rb1、Rb2组成。

③当Rb1、Rb2的阻值大小选择合适，能满足I1>>I BQ,,使I2≈I1，可以认为基极直流电位基本上为一固定值，即V BQ≈Rb2Vcc/(Rb1+Rb2),与环境温度无关。

④放大电路中T1的各个电流（I BQ

、I CQ、I EQ）之间的关系以及公式表达

I BQ=（Vcc—V BEQ）/Rb I CQ=I EQ I EQ≈βI BQ=β（Vcc—V BEQ）/Rb

⑤电压增益Av=u0/ui；

4、电路图4

电路图4

PSRR=ΔVI0/ΔVCC

SNR=10lg(Ps/Pn)=20lg(Vout/Vno)=20lg(is/Iinoise)

四、仿真分析

1.放大器的瞬态响应分析（使用电路图1）

1.1瞬态分析的作用

瞬态分析的目的是在给定输入激励信号作用下，计算电路输出端的瞬态响应。进行瞬态分析时，首先计算t=0 时的电路初始状态，然后从t=0 到某一给定的时间范围内选取一定的时间步长，计算输出端在不同时刻的输出电平。

1.2瞬态分析仿真图如下图所示

在Trace下选择Add Trace，选择

IC[Q1]

V[BE]

瞬态分析图

2.有效电压测试（使用电路图1）

2.1有效电压测试仿真图如下图所示

在Trace下选择Add Trace，选择V(Rf:2)

有效电压

从仿真图中可以看出，此电路的峰峰值大约为1V。符合设计要求

3.带宽分析（使用电路图2）

3.1带宽分析作用：

交流分析将使用一个正弦电压，其频率在一个指定的范围内扫描。仿真计算频率所对应的电压和电流的幅度以及相位。当输入幅度被设置为1V时，输出电压基本上是传递函数。对比正弦瞬态分析，交流分析不是时域仿真而是电路的正弦稳态仿真。当电路包含像二极管和晶体管这样的非线性元件时，这些元件将用它们的小信号模型代替，小信号模型的参数值根据相应的偏置点计算。

3.2带宽分析仿真图

带宽

从图中观察可知：此电路的带宽满足设计所要求的1KHz~1MHz。

4.信噪比分析(使用电路图2)

4.1信噪比分析仿真图如下图所示

在Trace下选择Add Trace，选择

V(INOISE)

V(ONOISE)

信噪比

5.电源抑制比分析(使用电路图2)

5.1电源抑制比介绍

电源抑制比(PSRR)是输入电源变化量(以伏为单位)与转换器输出变化量(以伏为单位)的比值，常用分贝表示。对于高质量的D/A转换器，要求开关电路及运算放大器所用的电源电压发生变化时，对输出的电压影响极小。通常把满量程电压变化的百分数与电源电压变化的百分数之比称为电源抑制比。

5.2电源抑制比仿真

六、结论

通过设计出来的的结果与实验要求的数据进行比较，所设计的电路基本符合要求，误差不是很大。

七、实验心得

通过本实验：

1、熟悉并了解了pspice9.2的应用。

2、在实验中当波形出现失真时，可以通过调节电阻值得到准确的波形。

3、基本掌握了集成电路设计操作的流程。

4、对模电的基础知识有了新的理解和认知。