基于PSpice的单管放大电路的静态工作点及交流扫描分析3068.docx

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1、武汉理工大学电路CAA课程设计说明书目 录1 Psspicce简介介22 单管管放大电电路理论论分析 332.1 单管放放大电路路原理图图32.2 单管放放大电路路原理分分析42.2.1 静静态工作作点分析析42.2.2 动动态性能能的分析析43 程序序运行结结果及图图表分析析和总结结53.1 数据53.1.1 静静态工作作点分析析53.1.2 时时域分析析103.1.3 交交流扫描描 153.2 数据22 1183.2.1 静静态工作作点分析析 193.2.2 时时域分析析 243.2.3 交交流扫描描 283.3 数据33333.3.1 静静态工作作点分析析 333.3.2 时时域分析析3

2、83.3.3 交交流扫描描 424 课程程设计心心得体会会475 参考考文献49电路CCAA课课程设计计基于于PSppicee的单管管放大电电路的静静态工作作点及交交流扫描描分析1 Psspicce 简简介用于模拟拟电路仿仿真的SSPICCE（SSimuulattionn Prrogrram witth IInteegraatedd Ciircuuit Empphassis）软软件于119722年由美美国加州州大学伯伯克利分分校的计计算机辅辅助设计计小组利利用FOORTRR ANN语言开开发而成成，主要要用于大大规模集集成电路路的计算算机辅助助设计。SSPICCE的正正式版SSPICCE 22

3、G在119755年正式式推出，但但是该程程序的运运行环境境至少为为小型机机。19985年年，加州州大学伯伯克利分分校用CC语言对对SPIICE软软件进行行了改写写， 并并由MIICROOSIMM公司推推出。119888年SPPICEE被定为为美国国国家工业业标准。与与此同时时，各种种以SPPICEE为核心心的商用用模拟电电路仿真真软件，在在SPIICE的的基础上上做了大大量实用用化工作作，从而而使SPPICEE成为最最为流行行的电子子电路仿仿真软件件。PSPIICE采采用自由由格式语语言的55.0版版本自880年代代以来在在我国得得到广泛泛应用，并并且从66.0版版本开始始引入图图形界面面。1

4、9998年年著名的的EDAA商业软软件开发发商ORRCADD公司与与Miccrossim公公司正式式合并，自自此Miicroosimm公司的的PSPPICEE产品正正式并入入ORCCAD公公司的商商业EDDA系统统中。不不久之后后，ORRCADD公司已已正式推推出了OORCAAD PPSPIICE Relleasse 110.55，与传传统的SSPICCE软件件相比，PPSPIICE 10.5在三三大方面面实现了了重大变变革：首首先，在在对模拟拟电路进进行直流流、交流流和瞬态态等基本本电路特特性分析析的基础础上，实实现了蒙蒙特卡罗罗分析、最最坏情况况分析以以及优化化设计等等较为复复杂的电电路特

5、性性分析；第二，不不但能够够对模拟拟电路进进行，而而且能够够对数字字电路、数数/模混混合电路路进行仿仿真；第第三，集集成度大大大提高高，电路路图绘制制完成后后可直接接进行电电路仿真真，并且且可以随随时分析析观察仿仿真结果果。PSSPICCE软件件的使用用已经非非常流行行。在大大学里，它它是工科科类学生生必会的的分析与与设计电电路工具具；在公公司里，它它是产品品从设计计、实验验到定型型过程中中不可缺缺少的设设计工具具。它主主要用于于所设计计的电路路硬件实实现之前前，先对对电路进进行模拟拟分析，就就如同对对所设计计的电路路用各种种仪器进进行组装装、调试试和测试试一样，这这些工作作完全由由计算机机来

6、完成成。用户户根据要要求来设设置不同同的参数数，计算算机就像像扫描仪仪一样，分分析电路路的频率率响应，像像示波器器一样，测测试电路路的瞬态态响应，还还可以对对电路进进行交直直流分析析、噪声声分析、MMontte CCarllo统计计分析、最最坏情况况分析等等，使用用户的设设计达到到最优效效果。以以往一个个新产品品的研制制过程需需要经过过工程估估算，试试验板搭搭试、调调整，印印刷板排排版与制制作，装装配与调调试，性性能测试试，测试试指标不不合格，再再从调整整开始循循环，直直至指标标合格为为止。这这样往往往需要反反复实验验和修改改。而仿仿真技术术可将“实验”与“修改”合二为为一。2 单管管放大电电

7、路理论论分析2.1 单管放放大电路路原理图图2.2 单管放放大电路路原理分分析2.2.1 静静态工作作点分析析令Vs=0，并并把电容容断开，图图中只剩剩下122V直流流电源，GGND，NNPN管管R1,R2,Rc,Re。IR1IBBQ的条条件下有有VBQVVCC*RR2/(RR1+R2)集电极电电流 IICQIEQ=(VBQQ-VBEEQ)/ReVBQ/RRe基极电流流 IBQQ=ICQQ/集电极-射极电电压 VCEQQ=VCCC-ICQQ(Rc+Re)2.2.2 动动态性能能的分析析画出该电电路图的的小信号号等效电电路，由由此求得得电压增增益，输输入电阻阻和输出出电阻。2.2.2.11 求A

8、Avvo=-ib(Rc/RRL)vi=(1+)ibReAv=vvo/vi=-(RRe+RL)/rbee+(11+)RRe接入电阻阻Re，提高高了静态态工作点点的稳定定性，但但是电压压增益下下降了，为为了解决决这个矛矛盾，在在电阻的的旁边并并联一个个电容，此此时的电电压增益益为：Av=vvo/vi=-(RRe+RL)/rrbe2.2.2.22 求RRi由于Avv=-(RRe+RL)/rrbeii=iib+iR=virbee+(11+)RRe+vvi/R1+vi/R2Ri=vvi/ii=R1/RR2/rbee+(11+)RRe2.2.2.33 求RRo根据KVVL Ro=vt/ic=rcee1+R

9、e/(RRbe+RR1/RR2+Re)Ro=RRo/Rc由此可知知，当BBJT的的基极电电位固定定，并在在发射极极电路里里接一电电阻Re，便可提提高输出出电阻，亦亦可提高高电路的的恒流特特性。3 程序序运行结结果及图图表分析析和总结结3.1 数据11 =447.1133.1.1 静静态工作作点分析析（Biias Poiint）对文件进进行Biias Poiint分分析静态电压压静态电流流静态功率率输出文件件1 DD:pprojjecttqiiaosshuaang-SCHHEMAATICC1-BBiass.siim* 122/277/088 122:388:311 * PSSpicce LLit

10、ee (MMar 20000) * * Proofille: SCCHEMMATIIC1-Biaas D:proojecctqqiaooshuuangg-SCCHEMMATIIC1-Biaas.ssim * CCIRCCUITT DEESCRRIPTTIONN* CCreaatinng ccirccuitt fiile qiiaosshuaang-SCHHEMAATICC1-BBiass.siim.ccir * WWARNNINGG: TTHISS AUUTOMMATIICALLLY GENNERAATEDD FIILE MAYY BEE OVVERWWRITTTENN BYY SUUBSEE

11、QUEENT SIMMULAATIOONS*Libbrarriess: * Loocall Liibraariees :.LIBB .qiiaosshuaang.libb * Frrom PSSPICCE NNETLLISTT ssecttionn off C:Prrogrram FillesOrccadLLiteePSSpiccePPSpiice.inii fiile:.libb nnom.libb *Anaalyssis dirrecttivees: .OP.PROOBE V(*) II(*) W(*) D(*) NNOISSE(*) .INCC .qiiaosshuaang-SCHHEM

12、AATICC1.nnet * INNCLUUDINNG qqiaooshuuangg-SCCHEMMATIICt * soourcce qqiaooshuuanggV_Vss VI 0 AC 5mVV+SINN 0VV 300mV 1kHHz 00 0 0Q_Q11 N0006233 N0009779 NN005555 Q2NN22222R_R11 N0009799 N0014224 51kk R_R22 0 NN009979 111k R_Rcc N0006233 N0014224 5.11k R_RLL 0 VVO 5.11k C_C11 VI N0009799 110uff C_C22

13、N0006233 VOO 110uff C_C33 0 NN005555 1000uff V_V11 N0114244 0 12VVR_Ree 0 NN005555 1kk * REESUMMINGG qiiaosshuaang-SCHHEMAATICC1-BBiass.siim.ccir *.ENDDUnabble to finnd iindeex ffilee qiiaosshuaang.indd foor llibrraryy fiile qiaaoshhuanng.llibMakiing neww inndexx fiile qiaaoshhuanng.iind forr liibra

14、ary fille qqiaooshuuangg.liibIndeex hhas 1 eentrriess frrom 1 ffilee(s).* 122/277/088 122:388:311 * PSSpicce LLitee (MMar 20000) * PProffilee: SCHHEMAATICC1-BBiass DD:pprojjecttqiiaosshuaang-SCHHEMAATICC1-BBiass.siim * BJTT MOODELL PAARAMMETEERS* Q22N22222 NNPN IS 114.33400000EE-155 BF 550 NF 1 VVAF

15、 774.003 IIKF .228477 IISE 114.33400000EE-155 NE 1.3307 BR 6.0092 NR 1 RB 110 RC 1 CCJE 222.00100000EE-122 MMJE .3377 CCJC 7.33060000EE-122 MMJC .334166 TF 4111.11000000EE-122 XXTF 3 VVTF 1.77 IITF .66 TR 446.99100000EE-099 XXTB 1.55 CN 2.442 D .887 * 122/277/088 122:388:311 * PSSpicce LLitee (MMar

16、20000) * * Prrofiile: SSCHEEMATTIC11-Biias D:prrojeectqiaaoshhuanng-SSCHEEMATTIC11-Biias.simm * SMAALL SIGGNALL BIIAS SOLLUTIION TEMMPERRATUURE = 277.0000 DDEG C* NODDE VOOLTAAGE NOODE VVOLTTAGEE NNODEE VOLLTAGGE NODDE VOOLTAAGE( VI) 0.00000 ( VOO) 00.00000 (NN005555) 1.24009 (N0006233) 55.80059 (N0

17、009799) 11.89907 (N0014224) 112.000000 VOLLTAGGE SSOURRCE CURRRENNTS NAMME CUURREENT V_VVs 0.0000E+000 V_VV1 -1.4133E-003 TOTTAL POWWER DISSSIPPATIION 11.700E-002 WATTTS* 122/277/088 122:388:311 * PSSpicce LLitee (MMar 20000) * * Proofille: SCCHEMMATIIC1-Biaas D:proojecctqqiaooshuuangg-SCCHEMMATIIC1

18、-Biaas.ssim * OPEERATTINGG POOINTT INNFORRMATTIONN TEMMPERRATUURE = 277.0000 DDEG C* BIIPOLLAR JUNNCTIION TRAANSIISTOORSNAMEE Q_QQ1 MODEEL Q2NN22222 IB 2.663E-05 IC 1.221E-03 VBE 6.550E-01 VBC -3.992E+00 VCE 4.557E+00 BETAADC 4.661E+01 GM 4.668E-02 RPI 1.001E+03 RX 1.000E+01 RO 6.442E+04 CBE 5.557E-

19、11 CBC 3.991E-12 CJS 0.000E+00 BETAAAC 4.772E+01 CBX/CBXX2 0.000E+00 FT/FFT2 1.225E+08 JOBB COONCLLUDEED TOTTAL JOBB TIIME .0333.1.2 时时域分析析（Tiime Dommainn）对Vo和和Vi进行行时域分分析输出文件件2 DD:pprojjecttqiiaosshuaang-SCHHEMAATICC1-TTrann.siim* 122/277/088 122:533:244 * PSSpicce LLitee (MMar 20000) * * Prrofiile:

20、 SSCHEEMATTIC11-Trran D:prrojeectqiaaoshhuanng-SSCHEEMATTIC11-Trran.simm * CIRRCUIIT DDESCCRIPPTIOON* CCreaatinng ccirccuitt fiile qiiaosshuaang-SCHHEMAATICC1-TTrann.siim.ccir * WWARNNINGG: TTHISS AUUTOMMATIICALLLY GENNERAATEDD FIILE MAYY BEE OVVERWWRITTTENN BYY SUUBSEEQUEENT SIMMULAATIOONS*Libbrarr

21、iess: * Loocall Liibraariees :.LIBB .qiiaosshuaang.libb * Frrom PSSPICCE NNETLLISTT ssecttionn off C:Prrogrram FillesOrccadLLiteePSSpiccePPSpiice.inii fiile:.libb nnom.libb *Anaalyssis dirrecttivees: .TRAAN 0 44mS 0 220uSS .PROOBE V(*) II(*) W(*) D(*) NNOISSE(*) .INCC .qiiaosshuaang-SCHHEMAATICC1.nn

22、et * INNCLUUDINNG qqiaooshuuangg-SCCHEMMATIICt * soourcce qqiaooshuuanggV_Vss VI 0 AC 5mVV+SINN 0VV 300mV 1kHHz 00 0 0Q_Q11 N0006233 N0009779 NN005555 Q2NN22222R_R11 N0009799 N0014224 51kk R_R22 0 NN009979 111k R_Rcc N0006233 N0014224 5.11k R_RLL 0 VVO 5.11k C_C11 VI N0009799 110uff C_C22 N0006233 V

23、OO 110uff C_C33 0 NN005555 1000uff V_V11 N0114244 0 12VVR_Ree 0 NN005555 1kk * REESUMMINGG qiiaosshuaang-SCHHEMAATICC1-TTrann.siim.ccir *.ENDD* 122/277/088 122:533:244 * PSSpicce LLitee (MMar 20000) * * Prrofiile: SSCHEEMATTIC11-Trran D:prrojeectqiaaoshhuanng-SSCHEEMATTIC11-Trran.simm * BJTT MOODELL

24、 PAARAMMETEERS* QQ2N222222 NNPN IS 114.33400000EE-155 BF 550 NF 1 VVAF 774.003 IIKF .228477 IISE 114.33400000EE-155 NE 1.3307 BR 6.0092 NR 1 RB 110 RC 1 CCJE 222.00100000EE-122 MMJE .3377 CCJC 7.33060000EE-122 MMJC .334166 TF 4111.11000000EE-122 XXTF 3 VVTF 1.77 IITF .66 TR 446.99100000EE-099 XXTB 1

25、.55 CN 2.442 D .887 * 122/277/088 122:533:244 * PSSpicce LLitee (MMar 20000) * * Proofille: SCCHEMMATIIC1-Traan D:proojecctqqiaooshuuangg-SCCHEMMATIIC1-Traan.ssim * INIITIAAL TTRANNSIEENT SOLLUTIION TEMMPERRATUURE = 277.0000 DDEG C* NODDE VOOLTAAGE NOODE VVOLTTAGEE NNODEE VOLLTAGGE NODDE VOOLTAAGE(

26、VI) 0.00000 ( VOO) 00.00000 (NN005555) 1.24009 (N0006233) 55.80059 (N0009799) 11.89907 (N0014224) 112.000000 VOLLTAGGE SSOURRCE CURRRENNTS NAMME CUURREENT V_VVs 0.0000E+000 V_VV1 -1.4133E-003 TOTTAL POWWER DISSSIPPATIION 11.700E-002 WATTTS JJOB CONNCLUUDEDD TOTTAL JOBB TIIME .0333.1.3 交交流扫描描（ACC Sww

27、eepp）至上而下下是输出出电阻，VVo与Vi的相相位差，幅幅频特性性曲线输出文件件3 DD:pprojjecttqiiaosshuaang-SCHHEMAATICC1-AAC.ssim* 122/277/088 122:577:466 * PSSpicce LLitee (MMar 20000) * * Proofille: SCCHEMMATIIC1-AC D:prrojeectqiaaoshhuanng-SSCHEEMATTIC11-ACC.siim * CIRRCUIIT DDESCCRIPPTIOON* CCreaatinng ccirccuitt fiile qiiaosshuaa

28、ng-SCHHEMAATICC1-AAC.ssim.cirr * WWARNNINGG: TTHISS AUUTOMMATIICALLLY GENNERAATEDD FIILE MAYY BEE OVVERWWRITTTENN BYY SUUBSEEQUEENT SIMMULAATIOONS*Libbrarriess: * Loocall Liibraariees :.LIBB .qiiaosshuaang.libb * Frrom PSSPICCE NNETLLISTT ssecttionn off C:Prrogrram FillesOrccadLLiteePSSpiccePPSpiice

29、.inii fiile:.libb nnom.libb *Anaalyssis dirrecttivees: .AC DECC 1001 110Hzz 1000Meeg.PROOBE V(*) II(*) W(*) D(*) NNOISSE(*) .INCC .qiiaosshuaang-SCHHEMAATICC1.nnet * INNCLUUDINNG qqiaooshuuangg-SCCHEMMATIICt * soourcce qqiaooshuuanggV_Vss VI 0 AC 5mVV+SINN 0VV 300mV 1kHHz 00 0 0Q_Q11 N0006233 N00097

30、79 NN005555 Q2NN22222R_R11 N0009799 N0014224 51kk R_R22 0 NN009979 111k R_Rcc N0006233 N0014224 5.11k R_RLL 0 VVO 5.11k C_C11 VI N0009799 110uff C_C22 N0006233 VOO 110uff C_C33 0 NN005555 1000uff V_V11 N0114244 0 12VVR_Ree 0 NN005555 1kk * REESUMMINGG qiiaosshuaang-SCHHEMAATICC1-AAC.ssim.cirr *.ENDD

31、* 122/277/088 122:577:466 * PSSpicce LLitee (MMar 20000) * * PProffilee: SCHHEMAATICC1-AAC D:proojecctqqiaooshuuangg-SCCHEMMATIIC1-AC.simm * BJTT MOODELL PAARAMMETEERS* QQ2N222222 NNPN IS 114.33400000EE-155 BF 550 NF 1 VVAF 774.003 IIKF .228477 IISE 114.33400000EE-155 NE 1.3307 BR 6.0092 NR 1 RB 110 RC 1 CCJE