模拟电子电路仿真(很全 很好)enfw.docx
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1、 仿真真1.1.1 共射射极基本本放大电电路 按图77.1-1搭建建共射极极基本放放大电路路,选择择电路菜菜单电路路图选项项(Ciircuuit/Schhemaaticc Opptioon )中中的显示示/隐藏藏(Shhow/Hidde)按按钮,设设置并显显示元件件的标号号与数值值等。.静静态工作作点分析析选择分析析菜单中中的直流流工作点点分析选选项(AAnallysiis/DDC OOperratiing Poiint)(当当然,也也可以使使用仪器器库中的的数字多多用表直直接测量量)分析析结果表表明晶体体管工作在在放大状状态。.动动态分析析用仪器库库的函数数发生器器为电路路提供正正弦输入入信
2、号VVi(幅幅值为55mV,频率为为10kkH),用用示波器器观察到到输入,输输出波形形。由波波形图可可观察到到电路的的输入,输输出电压压信号反反相位关关系。再再一种直直接测量量电压放放大倍数数的简便便方法是是用仪器器库中的的数字多多用表直直接测得得。.参参数扫描描分析在图.所示的的共射极极基本放放大电路路中,偏偏置电阻阻的的阻值大大小直接接决定了了静态电电流的大小小,保持持输入信信号不变变,改变变的的阻值,可可以观察察到输出出电压波波形的失失真情况况。选择择分析菜菜单中的的参数扫扫描选项项(Annalyysiss/Paarammeteer SSweeep AAnallysiis),在在参数扫
3、扫描设置置对话框框中将扫扫描元件件设为,参参数为电电阻,扫扫描起始始值为,终值值为,扫扫描方式式为线性性,步长长增量为为,输输出节点点,扫扫描用于于暂态分分析。.频频率响应应分析选择分析析菜单中中的交流流频率分分析项(AAnallysiis/AAC FFreqquenncy Anaalyssis)在在交流频频率分析析参数设设置对话话框中设设定:扫扫描起始始频率为为Hzz,终止止频率为为GHHz,扫扫描形式式为十进进制,纵纵向刻度度为线性性,节点点做输输出节点点。由图分析析可得:当共射射极基本本放大电电路输入入信号电电压为幅值值mVV的变频频电压时时,电路路输出中中频电压压幅值约约为.,中中频电
4、压压放大倍倍数约为为倍,下下限频率率()为.Hzz,上限限频率()为为.MMHz,放放大器的的通频带带约为.MHHz。由理论分分析可得得,上述述共射极极基本放放大电路路的输入入电阻由由晶体管管的输入入电阻rrbe限限定,输输出电阻阻由集电电极电阻阻限限定。1.共共集电极极基本放放大电路路(射极极输出器器)图.为为一共集集电极基基本放大大电路,用用仪器库库的函数数发生器器为电路路提供正正弦输入入信号(幅幅值为,频频率为110 kkHz)采采用与共共射极基基本放大大电路相相同的分分析方法法获得电电路的静静态工作作点分析析结果。用用示波器器测得电电路的输输出,输输入电压压波形,选选用交流流频率分分析
5、项分分析出电电路的频频率响应应曲线及及相关参参数。由由图所示示共集电电极基本本放大电电路的频频率响应应曲线可可求得:电路的的上限频频率()为为.GHHz,下下限频率率()为.Hz,通通频带约约为.GGHz。1.共基极极基本放放大电路路图图.为一共共基极基基本放大大电路,用用仪器库库的函数数发生器器为电路路提供正正弦输入入信号VVi(幅幅值为55mV,频率为为10kkHz),采用用与共射射极基本本放大电电路相同同的分析析方法获获得电路路的静态态工作点点分析结结果。用用示波器器测得电电路的输输出,输输入电压压波形,选选用交流流频率分分析项分分析出电电路的频频率响应应曲线及及相关参参数。由由图所示示
6、共基极极基本放放大电路路的频率率响应曲曲线可求求得:电电路的上上限频率率()为.HHz,下下限频率率()为.HHz,通通频带约约为.Hzz。1.2 场场效应管管基本放放大电路路1.2.1 共源极极放大电电路共源极放放大电路路如图77.2-1所示示,Q11选用三三端式增增强型NN沟道绝绝缘栅场场效应管管。按图图7.22-1在在EWBB主界面面内搭建建电路后后,双击击Q1,出出现三端端式增强强型N-MOSSFETT参数设设置对话话框,选选模型 (Moodell) 项项,将库库元件设设置为默默认 (deffaullt) ,理想想 (iideaal) 模式,然然后点击击对话框框右侧编编辑 (Ediit
7、) 按钮,在在 Shheett 1中中将跨导导系数 (Trranssconnducctannce cooeffficiientt (KKP) 设设置为00.0001A/V。分析共源源极放大大电路可可参照77.1节节中共射射极放大大电路的的分析过过程进行行,可根根据图77.2-1电路路参数和和共源极极放大器器的电压压放大倍倍数表达达式求得得AV的的理论计计算值,然然后与仿仿真实测测值进行行比较。1.2.2 共漏极极放大电电路 共漏极极放大电电路如图图7.22-2所所示,按按图在EEWB主主界面内内搭建电电路后,选选Q1为为理想三三端式增增强型NN沟道绝绝缘栅场场效应管管,并将将跨导值值设置为为0
8、.0001AA/V。电电路仿真真分析过过程可参参见7.1节中中共集电电极放大大电路的的分析过过程进行行。可根据图图7.22-2电电路参数数和共源源极放大大器的电电压放大大倍数表表达式求求得A的的理论计计算值,然然后与仿仿真实测测值进行行比较。1.2.3 共栅极极放大电电路 共栅极极放大电电路如图图7.22-3所所示,按按图在EEWB主主界面内内搭建电电路后,选选Q1为为理想三三端式增增强型NN沟道绝绝缘栅场场效应管管,并将将跨导值值设置为为0.0001AA/V。电电路仿真真分析过过程可参参见7.1节中中共基极极放大电电路的分分析过程程进行。可根据图图7.22-2电电路参数数和共源源极放大大器的
9、电电压放大大倍数表表达式求求得A的的理论计计算值,然然后与仿仿真实测测值进行行比较。1.3场场效应管管与晶体体管组合合放大电电路场效应管管具有输输入阻抗抗高,噪噪声小等等显著特特点,但但放大能能力较弱弱(小),而而半导体体三极管管具有较较强的放放大能力力(高)和和负载能能力。若若将场效效应管与与半导体体三极管管组合使使用,就就可大大大提高和和改善放放大电路路的某些些性能指指标,扩扩展场效效应管的的应用范范围。图7.33-1是是由场效效应管共共源极放放大电路路和晶体体管共射射极放大大电路组组成的两两极组合合放大电电路,图图中三端端式增强强型绝缘缘栅场效效应管QQ1选用用理想模模型,将将跨导ggm
10、设置置为0.0011A/VV,晶体体管Q22选用NN22222A,其其电流放放大系数数为2555.99。先队队该电路路进行静静态分析析,再进进行动态态分析,频频率特性性分析以以及关键键元件的的参数扫扫描分析析等。1. 静态态分析。 选择择分析菜菜单中的的直流工工作点分分析项,获获得电路路静态分分析结果果。2. 动态态分析。 (1)理理论分析析。 (22)仿真真测试分分析。用用仪器库库的函数数发生器器为电路路提供正正弦输入入信号(Vi的的幅值为为5mVV,频率率为100kHz),用用示波器器测得电电路的输输出,输输入电压压。再计计算出电电路的放放大倍数数。3. 频率特性性分析。4. 元件参数数扫
11、描分分析。1.4差差动放大大电路差动放大大电路是是模拟集集成电路路中使用用最广泛泛的单元元电路,它它几乎是是所有集集成运放放,数据据放大器器,模拟拟乘法器器,电压压比较器器等电路路的输入入级,又又几乎完完全决定定着这些些电路的的差模输输入特性性。共模模输入特特性,输输入失调调特性和和噪声特特性。以以下仅对对晶体管管构成的的射极耦耦合差放放和恒流流源差放放进行仿仿真分析析,对用用场效应应管构成成的差放放电路可可采用相相同方法法进行分分析。在图7.4-11所示差差放电路路中,晶晶体管QQ1和QQ2的发发射极通通过开关关S1与与射极电电阻R33和Q33构成的的恒流源源有选择择的连接接(通过过敲击”K
12、”键,选选择连接接点9或或11),完成成射极耦耦合差放放和恒流流源差放放两种电电路的转转换.1.4.1 射射极耦合合差放仿仿真分析析按图7.4-11搭建电电路,选选择晶体体管Q11,Q22和Q33均为22N22222AA,电流流 放大大系数为为2000。将开开关S11和R33相连,构构成射极极偶合差差放电路路。1. 静态分析析。 选选择分析析菜单中中的直流流工作点点分析项项,获得得电路静静态分析析结果。2. 动态分析析。(1) 理论分析析。(2) 差模输入入仿真测测试分析析。A。用用示波器器测量差差模电压压放大倍倍数,观观察波形形相位关关系。按按单端输输入方式式(见图图7.44-1)用用仪器库
13、库的函数数信号发发生器为为电路提提供正弦弦输入信信号(VVi的幅幅值为110mVV,频率率为1kkHz)。用用示波器器测得电电路的两两输出端端输出电电压波形形。 BB。 差模输输入频率率响应分分析。选选择分析析菜单中中的交流流频率分分析项(Analysis/AC Frequency Analysis),在交流频率分析参数设置对话框中设定:扫描起始频率为1Hz,中指频率为10GHz,扫描形式为十进制(3),纵纵向刻度度为线性性,节点点2为输输出点。 C。 差模模输入传传递函数数分析。从从EWBB信号源源库中选选择直流流电压源源(并将将其设置置为0.0011V),替替代仪器器库中的的函数发发生器,
14、做做差放电电路的输输入信号号源,以以满足进进行传递递函数分分析时对对输入源源的要求求。射极极耦合电电路进行行差模输输入传递递函数分分析时的的电路连连接方式式如图77.4-5所示示。分析析方法同同上。 D。 共模模输入仿仿真分析析。 按按共模输输入方式式(见图图7.44-8)用用仪器库库的函数数发生器器为电路路提供正正弦输入入信号。用用示波器器测得电电路的两两输出端端输出电电压波形形。1.4.2 恒恒流源差差放仿真真分析 差放电电路引入入恒流源源替代射射极偏置置电阻,对对差动放放大倍数数没有影影响,主主要是为为了进一一步降低低共模放放大倍数数,提高高共模抑抑制比。因因此,这这里仅对对恒流源源差放
15、的的共模放放大倍数数进行仿仿真分析析。对EEWB主主界面内内所建图图7.44-1所所示电路路,通过过敲击“K”键,将将Q1与与Q2的的射极通通过开关关S与节节点111连接,使使其成为为恒流源源差放电电路。调调整R66电阻,使使恒流源源差放的的静态电电流与射射极耦合合差放电电路性同同,便于于两者进进行比较较。调整整函数发发生器,使使输入正正弦波VVI的幅幅值为1100,频频率为11,输入入信号以以共模方方式接入入。示波波器接输输入电压压,接输输出电压压。最终终完成的的恒流源源差放电电路共模模放大倍倍数测试试电路如如图7.4-110所示示。分析方法法同上。可见引入入恒流源源后,差差放电路路的共模模
16、放大倍倍数大大大降低,共共模抑制制比大大大提高,加加强了抑抑制零点点漂移的的能力。1.5集集成运算算放大器器 运运算放大大器的类类型很多多,电路路也不尽尽相同,但但在电路路结构上上有共同同之处。一一般可分分为三部部分,即即差动输输入级,电电压放大大中间级级和输出出级。 输输入级一一般是有有晶体管管或场效效应管组组成的差差动式放放大电路路,利用用差放电电路的对对称性可可以提高高整个电电路的共共模抑制制比和其其他方面面的性能能,它的的两个输输入端构构成整个个电路的的反相输输入端和和同相输输入端。电电压放大大级主要要作用是是提高电电压放大大倍数,它它可由一一级或多多级放大大电路组组成。输输出级一一般
17、由射射极跟随随器或互互补射极极跟随器器组成,主主要作用用是提高高输出功功率。图7.55-1是是在EWWB主界界面内搭搭建的一一个简单单的集成成运算放放大器,QQ1,QQ2组成成差动式式放大器器,信号号由双端端输入,单单端输出出。Q3,QQ4组成成复合管管共射极极放大电电路,以以提高整整个电路路的电压压放大倍倍数。输输出极由由Q5,QQ6组成成的两极极射极跟跟随器构构成,不不仅可以以提高带带负载能能力,而而且与RR5配合合,可使使直流电电位步步步降低,实实现输入入信号电电压Vii为零时时,输出出电压VVo=00。输入入端Vii-运放放的反相相输入端端,Vii+是同同相输入入端。集成运放放的仿真真
18、分析:1. 静态分析析 令输入入信号电电压为零零(两输输入端接接地),选选择分析析菜单中中的直流流工作点点分析项项(Annalyysiss/DCC Opperaatinng PPoinnt),分分析结果果后,观观察输出出端Voo(节点点19)直直流电位位是否为为零?若若不为零零,则调调整R55的阻值值,使输输出端电电位为零零。3. 动态分析析(1) 传函数分分析 将简单单集成运运放的同同相和反反相输入入端分别别接入信信号源库库中的直直流电压压源,并并将其电电压值设设置为11mV,其其连接方方式如图图7.55-3所所示。A 同同相输入入方式下下的传递递函数分分析选择分析析菜单中中的传递递函数分分
19、析项(AAnallysiis/TTrannsfeer FFuncctioon AAnallysiis),在在随后出出现的传传递函数数分析设设置对话话框中设设置输入入源为VV4,分分别设置置输出端端为节点点15,110和119。每每重设一一次仿真真按钮(SSimuulatte),进进行一次次传递函函数仿真真分析。B 反反相输入入方式下下的传递递函数分分析选择分析析菜单中中的传递递函数分分析相(AAnallysiis/TTrannsfeer FFuncctioon AAnallysiis),在在随后出出现的传传递函数数分析设设置对话话框中设设置输入入源为VV3,设设置输出出端为节节点199。(2)
20、 工作电电压波形形测试。 A 反相输输入方式式波形测测试。 按差模模单端输输入方式式,将仪仪器库的的函数发发生器为为电路提提供的正正弦输入入信号(VVI的幅幅值为22mV,频频率为11kHzz)接在在反相与与同相端端之间,并并将同相相输入端端接地,其其连接方方式如图图7.55-6所所示。用用示波器器测得电电路的反反相输入入端(VV-)和和输出端端(Voo)电压压波形。B 同相输输入方式式波形测测试。按差模单单端输入入方式,将将仪器库库的函数数发生器器为电路路提供的的正弦输输入信号号(VII的幅值值为2mmV,频频率为11kHzz)接在在同相与与反相端端之间,并并将反相相输入端端接地。用用示波器
21、器测得电电路的同同相输入入端(VV+)和和输出端端(Voo)电压压波形。对简单集集成运放放波形测测试的结结果与传传递函数数分析结结果完全全一致,通通过示波波器对输输入,输输出波形形的观测测,直观观的反映映出运放放同相输输入端和和反相输输入端与与输出端端之间的的相位关关系。1.6功功率放大大电路在电子电电路中,人人们对电电压放大大器的主主要要求求是使负负载得到到不失真真的电压压信号,其其考核的的主要指指标是电电压放大大倍数,输输入和输输出电阻阻等,对对输出功功率基本本没有较较高要求求。而功功率放大大器则不不同,对对它的主主要要求求是具有有一定的的不失真真(或失失真较小小)的输输出功率率,通常常是
22、在大大信号下下工作,因因此着重重要解决决好输出出功率大大,效率率高和非非线性失失真之间间的矛盾盾。以下下分别对对双电源源和单电电源互补补对称功功放电路路进行仿仿真分析析。1.6.1双电电源互补补对称(OOCL)功功放电路路图7.66-1为为采用双双电源的的互补对对称功放放电路(也也称OCCL电路路),调调节函数数发生器器,令输输入正弦弦波电压压Vi峰峰值为110V,频频率为11kHzz图中DD1,DD2和RRW为TT1,TT2提供供适当静静态偏置置,克服服由晶体体管门坎坎电压造造成的交交越失真真。用示示波器同同时观察察输入,输输出波形形,敲击击R键,调调节RWW的大小小,改变变T1,TT2的偏
23、偏置电压压,直至至消除交交越失真真为止。敲敲击A键键,改变变开关SS1的通通断,可可以观察察到交越越失真现现象。1.6.2单电电源互补补对称(OOTL)功功放电路路图7.66-4为为一带自自举电路路的单电电源互补补对称功功放电路路(也称称OTLL电路),按按图连接接好电路路之后,敲敲击R键键,调节节RW22使K点点直流电电位为11/2VVCC。调调节函数数发生器器使输入入正弦电电压(VVi)峰峰值100mV,频频率为11kHzz。用示示波器同同时观察察输入(VVA),输输出(VVB)电电压波形形,敲击击W键,调调节RWW1可以以克服交交越失真真。图中电阻阻R与电电容C组组成自举举电路,用用来提
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