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-华科-电子设计实验-PSPICE-放大电路仿真-第 5 页华中科技大学电子线路设计、测试与实验实验报告实验名称：Pspice 软件仿真练习（一）单级共射放大电路院（系）: 光学与电子信息学院 专业班级: 光信息科学与技术201202班 姓名: 姜 恒 （15） 学号: U201213759 时间: 2014-5-4 一、实验目的1、了解电子电路 CAD 技术的基础知识，熟悉仿真软件 PSpice 的主要功能。2、学习利用仿真手段，分析、设计电子电路。3、初步掌握用仿真软件 PSpice 分析、设计电路的的基本方法和技巧。二、实验条件计算机、PSpice 仿真软件16.6。三、预习要求认真阅读书本附录 A，详细了解 PSpice 软件的功能、仿真步骤及使用方法。熟悉单极共射放大电路的静态工作点，输入、输出电阻及幅频特性、相频等。四、实验内容与步骤1、在主页下创建一个新的工程项目文件启动 Capture 软件，执行菜单命令 File|New|Project，弹出 New Project 对话框，在 Name下的编辑栏中输入项目名称，选中 Analog or Mixed A/D。在 Location 编辑栏中输入设计项目文档的存放路径。单击 OK 键选中 Create a blank project，单击 OK 键。2、绘制单极共射放大电路的原理图（1）调元器件在 Capture 主窗口中，单击 Place|Port，弹出选择窗口，先调用三极管，在 BIPOLAR 库中的 Port 栏中，点击三极管 Q2N2222，单击 OK，左击放置三极管，单击右键选择菜单 END Mode可结束该器件的放置操作。如此放置电阻 R、电阻 C（ANALOG 库）、电源 VDC（SOURSE 库）、模拟地 0（SOURSE 库）、信号源 VISN 等。移动、旋转和删除元器件。首先激活元器件，左键选中器件，就可以移动器件；右键选MirrorHorizontall、MirrorVertically 或 Rotate 命令，来水平镜像翻转、垂直镜像翻转或旋转元器件；需要删除是右键 然后 Delete 即可。（2）画连接线选择菜单命令 Place|Wire 或相应的便捷工具图标，此时数遍箭头变成十字，将十字移到元器件引脚端口，单击左键，在移到要连接的另一元器件引脚端，单击左键。单击右键，执行菜单命令 End Wire，结束画线操作。修改元器件标号和参数用鼠标双击图中要修改的标号或参数，弹出 Display Properties 窗口，Value；编辑栏中的内容，单击 OK 完成。（3）对节点定义节点名选择菜单命令 Place|Net Alias 或相应的便捷工具图标，弹出 Place Net Alias 对话框，在Alias 编辑栏中填写节点名，如“Vo”，单击 OK 键。到此为止，完成了绘制电路原理图的工作。3、设置仿真类型，创建仿真简要表（1） ias Point Detai1(静态)选择菜单 PSpice /New Simulation Profile，在 New Simulation 对话框下，键入ias ，用鼠标单击 Create，然后在屏幕上弹出模拟类型和参数设置框；在模拟类型和参数设置框下，见 Analysis type 拦目，用鼠标选中及单击 ias Point Detai1 ；并2在 Output File Optiongs 拦目下，单击选中“include detailed bias point informationfor nonlinear controlled sources and semiconductors” 。单击 应用（A）及 确定 返回 ！（2） Transient (瞬态, 即时域分析)选择菜单 PSpice /New Simulation Profile，在 New Simulation 对话框下，键入TRAN ，用鼠标单击 Create，然后在屏幕上弹出模拟类型和参数设置框；在模拟类型和参数设置框下，见 Analysis type 拦目，用鼠标选中及单击 Time Domain(Transient) 再键入下列数据：Run to 4msStart saving data 0msMaximum step 20us单击应用（A）及 确定 返回 ！（3） AC Sweep（即频域分析）选择菜单 PSpice /New Simulation Profile，在 New Simulation 对话框下，键入 AC ，用鼠标单击 Create，然后在屏幕上弹出模拟类型和参数设置框；在模拟类型和参数设置框下，见 Analysis type 拦目，用鼠标选中及单击AC Sweep/Noise 然后，在 ACS weep Type 拦目下键入下列数据：Start 10hzEnd 100MegPoints/ Decade =101对于 Logarithmic 项选中：Decade (十倍频，取半对数坐标)单击应用（A）及 确定 返回 ！4、电路规则检查及生成电路连接网表（1） 将建立或修改后的文件(exa1.sch)存盘 。（2） 建立电路连接规则检查和建立网表文件：单击 PSpice / Create Netlist（若有问题，屏幕会有指示，并由设计者予以解决）5 仿真（1）电路的静态工作点在项目管理器窗口中，点击鼠标右键，单机命令 Make Active，激活 Bias 图标，执行菜单命令 Pspice|Run,单击菜单下便捷工具 V 按钮，电路各节点对地电压会直接显示在电路图中。还可在 Capture 的项目管理器窗口中，右键单击 Bias point 分析类型的简要表，并执行右键菜单命令 View Output File 打开仿真结果输出文件，则该电路的静态工作点，如基极电流，集电极电流，集射集电压等，都会显示在屏幕上。（2）仿真放大电路的输入，输出波形在“项目管理器”窗口中，点击鼠标右键，单击命令 Make Active，激活 TRAN 图标，执行菜单命令 Pspice|Run,屏幕上会出现一个空白坐标，选择菜单命令 Trace|Add Trace,弹出如下图所示的“添加曲线”对话框，从窗口左侧的变量列表中单击 V（Vo）,或在 Trace Expression编辑框中输入 V(Vo),单击 ok 按钮，完成添加，则波形显示框便会显示出 Vo 的电压波形。添加一个波形显示框，以便同时观察多个波形。选择菜单命令 Plot|Add Plot to Window，此时显示框中多出了一个显示框。用以上方法添加输入电压 V（Vi：+）的波形，此时波形显示框中便显示出 Vo 和 Vi 两个电压波形。观察输入,输出波形，如有饱和失真和截止失真，则退出仿真，进入电路原理图中，修改有关参数，直至波形正常，仿真结束。（3）仿真放大电路电压增益的幅频响应曲线和相频响应曲线在“项目管理器”窗口中，单击鼠标右键，单击命令 Make Active，激活 AC 图标，选择菜单命令 Trace|Add Trace ,弹出 Add Trace 对话窗口。幅频响应曲线键入：dB(V(Vo)/V(Vs:+),单击 ok 按钮，返回，则幅频响应曲线显示在窗口中。单击菜单命令 Trace|Cursor|Display，激活游标（十字交叉线），确定中频区 Av（dB）,选择菜单命令 Plot|Label|Mark，此时，游标的坐标值记在曲线附近。移动游标在中频电压增益下降约3dB 处，横坐标频率值就是上（下）限截止频率。单击菜单命令 Plot|Label|Mark，此时坐标值标记在曲线附近，则可算出通频带。相频响应曲线键入：dB(Vp(Vo)-Vp(Vs:+),单击 ok 按钮，返回，则相频响应曲线显示在窗口中。单击菜单命令 Traee|Cursor|Display,激活图标，此时坐标值显示在曲线附近。6.求输入阻抗选择菜单命令 Trace|Add Plot toWindow,添加一个频率响应曲线窗口，键入 V（Vs：+）/I(Vs)，单击 ok 按钮，返回，则可显示输入阻抗的幅频特性，然后确定中频区输入阻抗。五、实验结果及分析1、电路设计图如图 1 所示。 图12、静态工作点分析，在输出文件中查看仿真结果如图 2：其中：IB=10.7uA, IC=1.16mA,VBE=0.648V,VCE=4.86V.图23、瞬态分析，输入输出波形如3, 未发生截止或饱和失真，符合要求，其中输入信号幅值为30mV,输出信号幅值为1000mV,电压增益为Av=1000/30=33.3.符合要求。图34、幅频响应，幅频响应曲线如图 4。如图可知其中频增益为30.652dB;其上限频率为16.037MHZ>1MHz，下限频率为44.400Hz<100Hz。通频带f=fH-fL=16.037 MHz-44.400Hz16 MHz 。图45、相频响应，相频响应曲线如图 5。如图中频区反差179.873度，符合设计。图56、输入阻抗，输入阻抗曲线如图 6：在中频区，输入阻抗为4.1827K。图67、输出阻抗电路图：输出阻抗电路图输出阻抗，输出阻抗曲线如图 7，在中频区，输出阻抗为4.9829K。图78 观察非线性失真现象：举例：在图1中将Vs改为400mv，有：非线性失真（1）将Rb11改为20K欧，得如下失真：非线性失真（2）将Rb11值改为200k, 有下图失真：非线性失真（3）六、思考题1、在创建新的工程项目文件时，可否创建一个名为“王五 234”的工程项目文件？答：不能，项目工程名不能含有中文，否则系统会找不到文件。2、在设置交流小信号分析（频域分析）AC Sweep 选项时，若要求将 End（终止频率）设为100MHz，则有关选项中应填写 100M 还是 100Meg？为什么？答：应填写 100Meg，因为若填 100M，系统会认为 100m，即 100 毫赫兹，而非 100 兆赫兹，从而出错。3、正弦电压信号源 VSIN 参数设置时，哪三个属性必须有确定的值？答：VAMPL、FREQ、AC 必须有确定的值。七、小结本次试验通过一个接近工程实际的仿真过程，一方面让我们快速学会了 pspice 软件的基本使用，另一方面让我们熟悉了工程设计、仿真的过程，并且对单级共射放大电路的有了更深的理解，收获颇多。八、实验中出现的问题、分析及解决方案1、orcad16.6和9.2.3有一些区别，有些东西不好找。经多次尝试后解决。