单管共射放大电路的仿真实验报告

单管共射放大电路的仿真
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班级：
仿真电路图介绍及简单理论分析
电路图：
电路图介绍及分析：
上图为电阻分压式共射极单管放大器实验电路图。

它的偏置电路采用RB1和RB2组成的分压电路，并在发射极中接有电阻RE，以稳定放大器的静态工作点。

当在放大器的输入端加入输入信号ui后，在放大器的输出端便可得到一个与ui相位相反，幅值被放大了的输出信号uo，从而实现了电大的放大。

元件的取值如图所示。

静态工作点分析（bias point）:
显示节点:
仿真结果：
静态工作点分析:
VCEQ=1.6V, ICQ≈1.01mA，I BQ= ICQ/ ß
电路的主要性能指标：
理论分析：
设ß=80，VBQ =2.8v
VEQ=VBQ-VBEQ=2.1v
rbe≈2.2kΩ
Ri=1.12kΩ,Ro≈8.3 kΩ
Au=-βRL’/rbe=56.7
仿真分析：
输入电阻：输出电阻：
Ri=0.86kΩRo≈9.56 kΩ
输入电压：输出电压：
则A u=51.2
在测量电压放大倍数时，A u=-βR L’/r be,根据此公式计算出来的理论值与实际值存在一定的误差。

引起误差的原因之一是实际器件的β和r be与理想值80和200Ω有出入。

在测量输入输出阻抗时，输出阻抗的误差较小，而输入阻抗的误差有些大，根据公式R i=R B// r be，理论值与实际值相差较大应该与β和r be实际值有很大关系。

失真现象：
1.当Rb1,Rb2,Rc不变时，Re小于等于1.9 kΩ时，会出现饱和失真
当Re大于等于25 kΩ时，会出现较为明显的截止失真
2.当Rb1,Rb2, Re不变时，Rc大于8.6 kΩ时，会出现饱和失真
3.当Rb1, Rc, Re不变时，Rb2大于10.4 kΩ时，会出现饱和失真
当Rb1, Rc, Re不变时，Rb2小于5.6 kΩ时，会出现截止失真
4.当Rb2, Rc, Re不变时，Rb1小于32 kΩ时，会出现饱和失真
动态最大输出电压的幅值：
改变静态工作点，我们可以看到有波形出现失真。

静态工作点偏低，出现截止失真；静态工作点偏高，出现饱和失真。

放大电路的幅频相应和相频相应：
测出温度变化对静态工作点的影响：
第四章结论
通过以上实验可知，仿真所得值与理论计算基本一致。

偏置电路采用RB1和RB2组成的分压电路，并在发射极中接有电阻RE，以稳定放大器的静态工作点。

放大器在线性工作围，可以将信号不失真地放大，超过这个线性围后，其输出信号将产生非线性失真。

要得到不失真的放大效果，必须设置合适的静态工作点。

基极的电压是与直流工作电压成线性关系，V BQ=[R B2/(R B1+R B2)]*Vcc，即V BQ应与Vcc成线性关系。

在电压频率特性曲线中，可以得到电路的通频带。

通频带的宽度表明放大电路对不同频率信号的放大能力。

在瞬态波形上，可以读出输入和输出电压的峰值，从而求出增益A u。

同时发现，输入输出电压相位相反。

设定R L为全局参数后，R L变大，V O变大。

输出电压变大，电压增益会变大。

即随着负载的增大，输出电压和增益都会增大。

通过以上的仿真结果及分析，我们发现仿真结果和理论结果大体是一致的。

所以仿真是成
功的。

理论分析：
由以上结果可知，理论分析的值与仿真分析的值相对误差较小，引起误差的主要原因是在理论分析时，V BE取0.7v，，而在实际电路中，由管的材料性质本身决定的V BE不到0.7v。

另外，三极管的放大倍数也不是理想的150，有一定的误差。

1.直流特性扫描分析（DC sweep）
参数设置：
仿真结果：
4.0V
2.0V
0V
0V1V2V3V4V5V6V7V8V9V10V11V12V V(Rb2:2)
V_VCC
V BQ=[R B2/(R B1+R B2)]*Vcc，V BQ应与Vcc成线性关系，所以仿真结果与理论分析很符合。

2.交流小信号频率分析（AC sweep）
参数设置：
幅频响应曲线：
80V
(1.9404K,67.014)
40V
0V
10Hz100Hz 1.0KHz10KHz100KHz 1.0MHz10MHz100MHz V(RL:2)
Frequency
通频带为13.122MHz ，增益为67.014
输入电阻的频率响应曲线：
Frequency
10Hz 100Hz
1.0KHz 10KHz
100KHz 1.0MHz 10MHz 100MHz
V(Vs:+) / I(Vs)
04K
8K
12K
Frequency
10Hz 100Hz
1.0KHz 10KHz
100KHz 1.0MHz 10MHz 100MHz
V(Vs:+) / I(Vs)
4K
8K
12K
(1.0000K,2.8328K)
信号1KHz 时，输入电阻为2.8328K Ω
改变电路图：
VCC
V
VCC
输出电阻的频响曲线：
4.0K
(1.0000K,2.8374K)
2.0K
10Hz100Hz 1.0KHz10KHz100KHz 1.0MHz10MHz100MHz V(Vs:+) / I(Vs)
Frequency
信号1KHz时，输出电阻为2.8374KΩ
理论分析：
I BQ=0.01mA
r b’e=V T/I BQ=2.6KΩ
r be= r b’e+ r bb’=2.9 KΩ
R B=34.12 KΩ
R i=R B∥r be=2.67 KΩ
R o=R c=3 KΩ
A u=-62
4.瞬态特性分析（Transient Analysis）
参数设置：
仿真结果：
5.0mV
0V
SEL>>
-5.0mV
V(Vs:+)
400mV
0V
-400mV
0s0.5ms 1.0ms 1.5ms 2.0ms 2.5ms 3.0ms 3.5ms 4.0ms V(RL:2)
Time
绿色的为输入电压，红色的为输出电压
输入电压最大值V imax=5mv，输出电压最大值V omax=349.314mv
增益|A u|=V omax/V imax=69.863,大于理论值。

造成误差的原因是，实际上输出的最大值是不相等的，因而求出的最大值可能会偏大，造成求出的增益偏大。

加大输入电压峰值时，可以看到明显的输出波形失真
2.0V
1.0V
0V
-1.0V
0s0.5ms 1.0ms 1.5ms 2.0ms 2.5ms 3.0ms 3.5ms 4.0ms V(RL:2)
Time
0.5V
-0.0V
-0.5V
-1.0V
0s0.5ms 1.0ms 1.5ms 2.0ms 2.5ms 3.0ms 3.5ms 4.0ms V(RL:2)
Time
5.参数扫描分析（Parametric Analysis）
设定R L为全局参数
Q1
Q2N2222Rc 3k
Re 2k
Cc 33u
Ce 220u
VCC
12Vdc
RL {Rl}
VCC
PARAMETERS:
VCC
Rp 200k Vs
FREQ = 1k
VAMPL = 5m VOFF = 00
R 51k
Rb251k
Cb 33u V
参数设置：
仿真结果：
Time
0s
0.5ms
1.0ms
1.5ms
2.0ms 2.5ms
3.0ms
3.5ms
4.0ms
... V(Cc:2)
... V(Cc:2)
-1.0V
0V
1.0V
R L变大，V O变大。

输出电压变大，电压增益会变大。

理论分析，A u=-βR L’/[ r be+(β+1)R E1]，R L’=R L∥R C，R L变大，R L’变大，增益会变大，输出电压会随着负载电阻的增大而增大。

第四章结论
通过以上实验可知，仿真所得值与理论计算基本一致。

偏置电路采用RB1和RB2组成的分压电路，并在发射极中接有电阻RE，以稳定放大器的静态工作点。

放大器在线性工作围，可以将信号不失真地放大，超过这个线性围后，其输出信号将产生非线性失真。

要得到不失真的放大效果，必须设置合适的静态工作点。

基极的电压是与直流工作电压成线性关系，V BQ=[R B2/(R B1+R B2)]*Vcc，即V BQ应与Vcc成线性关系。

在电压频率特性曲线中，可以得到电路的通频带。

通频带的宽度表明放大电路对不同频率信号的放大能力。

改变静态工作点，我们可以看到有波形出现失真。

静态工作点偏低，出现截止失真；静态工作点偏高，出现饱和失真。

在瞬态波形上，可以读出输入和输出电压的峰值，从而求出增益A u。

同时发现，输入输出电压相位相反。

设定R L为全局参数后，R L变大，V O变大。

输出电压变大，电压增益会变大。

即随着负载的增大，输出电压和增益都会增大。

通过以上的仿真结果及分析，我们发现仿真结果和理论结果大体是一致的。

所以仿真是成功的。