基本共射放大電路

1、基本共射放大電路一、實驗?zāi)康?、了解電子EDA技術(shù)的基本概念。2、熟悉PSPICE軟件的實驗方法。二、實驗儀器1、計算機（486以上IBMPC機或兼容機，8M以上內(nèi)存，80M以上硬盤）。2、操作系統(tǒng)Windows95以上。三、預(yù)習(xí)要求1、熟悉PSPICE中的電路描述、PSPICE的集成環(huán)境、PSPICE中的有關(guān)規(guī)定和PSPICE仿真的一般步驟。2、了解電子EDA技術(shù)的基本概念。四、實驗內(nèi)容（一）畫電路圖單極共射極放大器電路如圖1-1所示，畫出電路圖。圖1-1單極共射極放大器1、放置元件（1）用鼠標單擊“開始”按鈕，再在“程序”項中打開Schematics程序（單擊Schematics）則屏幕上

2、出現(xiàn)Schematics程序主窗口如圖1-2所示。圖1-2（2）選擇菜單中Draw|Get New Part項或單擊圖標工具欄中“”圖標，彈出如圖1-3所示的元件瀏覽窗口Part Browser。圖1-3（3）在Part Name編輯框中輸入元件名稱。此時，在Description信息窗口中出現(xiàn)該元器件的描述信息，這里我們先輸入BJT名稱Q2N2222。（如果不知道元器件名稱，可以單擊Libraries，打開庫瀏覽器Library Browser,在Library窗口中單擊所需元件相應(yīng)的庫類型，移動Part窗口中右側(cè)滾動條，單擊列表中的元器件，在Description中查看描述信息，判斷所選器

3、件是否需要，若是，則單擊OK關(guān)閉Library Browser，此時，Part Browser對話窗的Part Name編輯框中顯示的即為選中的元器件。（4）單擊Place，將鼠標箭頭移出Part Browser窗口。這時箭頭處出現(xiàn)該元器件符號。（5）移動箭頭將元器件拖到合適的位置，若需要，可以用快捷鍵CtrlR或CtrlF旋轉(zhuǎn)或翻轉(zhuǎn)符號（也可用菜單項Edit|Rotate或Edit|Flip來完成）。（6）單擊鼠標左鍵，將元器件放置在頁面上。此時，BJT出現(xiàn)在原理圖頁面上。如果需要可繼續(xù)單擊左鍵，放置多個同類元器件，它們的標號自動排序。（7）單擊右鍵結(jié)束放置操作。（8）用鼠標單擊Part N

4、ame編輯框，將焦點移回Part Name編輯框中。（9）重復(fù)（3）到（7）的步驟。將其它元器件，如電阻（R）、電容（C）、電源（VDC）、地（EGND）和信號源（VSIN）放置在頁面上。為突出輸出端，我們在輸出端放置了BUBBLE符號（用于與其它電路連接的符號）。（10）元器件放置完后，單擊Close關(guān)閉Part Browser窗口。還有另一種放置元器件的方法：如果知道所用元器件的名稱可以不打開Part Browser窗口，直接在“”中輸入源器件名稱并按Enter鍵，將元器件調(diào)出，放置在頁面上。如果想刪除不需要的元器件，可以用鼠標單擊選中該元器件（元器件符號變成紅色），然后選擇菜單項Edit

5、|Cut就可以將元件刪除（也可用鍵盤上的Delete鍵刪除）。2、畫電路連線（1）選擇菜單Draw|Wire或點擊“”圖標，此時鼠標箭頭變成一只筆。（2）將筆尖移到元件引腳端點擊左鍵，再將筆尖移到要連接的另一元件引腳端單擊左鍵，則完成一根連線的連接。（3）重復(fù)第（2）步畫完所有連線。（4）單擊右鍵，取消畫線狀態(tài)。3、為放大電路重要節(jié)點加標號（1）雙擊Rc到BJT集電極間的連線，彈出Label對話框（也可以通過選擇菜單項Edit|Label打開）。（2）在編輯欄中填Vc，然后單擊OK確認返回。此時，在連線附近出現(xiàn)Vc標號。如果沒有必要，這一步可以不做。（二）編輯修改源器件標號和參數(shù)1、用鼠標點擊

6、要編輯修改的元件符號，符號變成紅色表示被選中。假設(shè)選中負載電阻RL。2、選擇菜單項Edit|Attributes或在元件符號上雙擊鼠標左鍵，彈出如圖1-4所示的屬性編輯對話框。這里打開了電阻的屬性對話框。3、單擊需要編輯的屬性行（屬性行前有*號的屬性在此不能修改），在Name和Value編輯框中分別顯示屬性名稱和該屬性的值。假設(shè)選中Value（大寫字母表示屬性名）屬性行。圖1-44、編輯修改Value編輯框中的值。這里我們將1K改為4K。5、單擊Save Attr，保存修改后的值。這時可以看到Value4K（如果在Value和Name編輯框中輸入新的屬性名和值，則可增加一條新的屬性。）6、重復(fù)

7、（3）（4）（5），編輯修改其它屬性值。如，將負載電阻的PKGREF的值改為RL。7、單擊OK按鈕確認所作的修改，關(guān)閉屬性編輯對話框。這時，圖中的負載電阻標號成為RL、阻值等于4K。圖1-58、重復(fù)（1）到（7）步，將其它元器件標號和參數(shù)改為圖1-1所示的值。其中BUBBLE符號定義的標號為Uo。（有源器件的參數(shù)（如ß等）不能在屬性編輯對話框中修改），必須在模型對話框（Model Editor）中修改。）注意，信號源參數(shù)的設(shè)置稍微復(fù)雜些。在信號源的屬性編輯對話框中，可以看到屬性較多，其中正弦信號的幅值VAMPL、頻率FREQ和失調(diào)電壓VOFF（也是正弦信號的直流基準電壓）必須設(shè)定確定

8、的值。為了進行交流分析還需設(shè)定交流幅值A(chǔ)C。此例題中我們設(shè)置VAMPL=10mV，F(xiàn)REQ=1k，VOFF=0，AC=10mV。另外也可以直接在電路圖上雙擊元件參數(shù)值，彈出圖1-5的設(shè)置屬性值（Set Attribute Value）對話框，單獨修改參數(shù)值。元件標號也可用類似的方法單獨修改。到此為止，我們已得到圖1-1所示的電路圖。（三）保存畫好的電路圖1、選擇菜單項File|Save，彈出保存文件對話框。2、選定保存文件的路徑。3、在文件名編輯框中輸入文件名（注意，文件名不能用中文），如test_1。4、單擊保存按鈕。（四）設(shè)置分析功能根據(jù)PSPICE分析功能可以知道：（1）要進行直流工作點

9、分析（Bias Point Detall）；（2）要進行瞬態(tài)分析（Transient）；（3）要進行交流分析（AC Sweep）。下面我們來設(shè)置這些分析功能。1、選擇菜單項Analysis|Setup或相應(yīng)的圖標，彈出如圖1-6所示的分析設(shè)置對話框Analysis setup。2、用單擊Bias Point Detall左邊的小方格開關(guān)選項，使小方格中顯示“”（此時表示對應(yīng)的分析功能有效），選中該選項，PSPICE仿真時將BJT的靜態(tài)電壓、電流值及其它有關(guān)參數(shù)存入輸出文件（.out）中以備查看。工作點分析功能設(shè)置完畢。圖 1-6圖1-73、單擊瞬態(tài)分析設(shè)置按鈕Transient.，又彈出如圖1

10、-7所示的瞬態(tài)分析設(shè)置對話框Transient。該對話框包括瞬態(tài)分析（Transient Analysis）和傅立葉分析（Fourier Analysis）設(shè)置兩部分。在此，我們只設(shè)置瞬態(tài)分析。4、將終結(jié)時間（Final Times）設(shè)為2ms。該參數(shù)決定了瞬態(tài)分析時間的長度。（PSPICE仿真時將自動將起始時間定為0，并且采用內(nèi)部時間步長（Time Setp）計算，仿真過程不斷調(diào)整時間步長的值。設(shè)置Step Ceiling的值可以限制內(nèi)部時間步長的最大值；No-Print Delay參數(shù)決定顯示瞬態(tài)波形的起始時間。5、單擊OK回到圖1-5所示的對話框，此時Transient.按鈕左邊小方格內(nèi)

11、顯示“”，瞬態(tài)分析設(shè)置完畢。6、單擊交流分析設(shè)置按鈕AC Sweep.，彈出交流掃描分析和噪聲分析設(shè)置對話框AC Sweep Analysis and Noise Analysis，如圖1-8所示。該對話框包括三個內(nèi)容設(shè)置：掃描類型（AC Sweep Type）、掃描參數(shù)（Sweep Parameters和噪聲分析（Noise Analysis）。AC Sweep Type用來確定以什么步進方式對頻率進行掃描；Sweep Parameters用來設(shè)置掃描頻率范圍和點數(shù)。這里我們不做噪聲分析。圖1-87、在AC Sweep Type選項中選擇Decade方式。（Linear：線性掃描、Octav

12、e：倍頻程變化掃描、Decade：十倍頻程變化掃描）。這樣曲線的水平坐標將是對數(shù)頻率坐標。8、在Sweep Paramenters中設(shè)置Pts/Decade101（每十倍頻程101個點）、Start Freq1、End Freq100Meg。頻率掃描范圍可以根據(jù)分析結(jié)果判斷是否合適、不合適可以重新設(shè)置。9、單擊OK回到圖1-6所示的對話框。此時AC Sweep.按鈕左邊小方格內(nèi)顯示“”，交流分析設(shè)置完畢。10、三個分析功能都已設(shè)置完畢，單擊Close按鈕關(guān)閉Analysis Setup對話框。（五）仿真選擇菜單項Analysis|Simulate或圖標“”，開始仿真，運行過程如下：1、進行電路

13、連接規(guī)則檢查。若有錯，則自動停止仿真，打開信息觀察框MicroSim Message Viewer，顯示錯誤信息。2、建立網(wǎng)表文件（.cir）。若有錯則停止仿真，打開MicroSim Message Viewer，顯示錯誤信息。由于電路圖是以test_1文件名保存的，所以網(wǎng)表文件為test_1.cir。3、調(diào)用PSPICE仿真程序進行仿真分析，仿真結(jié)果的文字信息存入輸出文件（.out）。本例題結(jié)果存入“test_1.out”和“test_1.dat”文件中。4、仿真結(jié)束。如果設(shè)置了AC Sweep、DC Sweep或Transient分析功能。則調(diào)用波形后處理程序Probe。以上過程均自動完成

14、。（六）用Probe程序觀測仿真結(jié)果波形1、啟動Probe程序，打開Probe主窗口如圖1-9所示。本例仿真結(jié)束后自動打開Probe程序窗口。圖1-9圖1-102、在圖1-10對話框（若只設(shè)置了其中的一種分析類型，不彈出此窗口）中選擇分析類型。本例設(shè)置了AC和Transient， 我們單擊Transient先觀察瞬態(tài)分析結(jié)果。這時屏幕上出現(xiàn)波形顯示框，其橫坐標為時間（Time）。3、在圖1-9中選擇菜單項Trace|Add或相應(yīng)圖標，彈出如圖1-11所示的添加曲線對話框Add Traces。4、從窗口中選擇V（Uo），在Trace Expression編輯行出現(xiàn)選中的V（Uo）。（Trace

15、Expression編輯行的使用非常靈活，后面我們還將看到它的靈活使用。）圖1-11圖 1-125、單擊OK，此時波形顯示框便顯示Uo的電壓波形。（仿真前可在Schematics窗口中的原理圖上用Markers菜單項的功能或點擊圖標“”，在所關(guān)心的節(jié)點或支路上進行標注，進入Probe后自動顯示標注點的波形。假如我們對Uo進行了電壓標注，則不需要在圖1-11中選擇Uo，就可以顯示Uo的電壓波形。）6、選擇菜單項Plot|Add Plot，添加一個波形顯示框。7、重復(fù)第（3）步，Add Traces對話框中添加輸入電壓V（Ui:）。8、單擊圖1-11中Alias Name選項，在Add Trace

16、s對話框中顯示電路所有節(jié)點和支路電流，尋找并選中V（Ui:）。 9、單擊OK返回，此時上面的波形顯示框便顯示出輸入電壓Ui的波形。最后，輸入Ui，輸出Uo的波形如圖1-12所示。圖中SEL>>指明當(dāng)前活動顯示框是哪一個。在做完第（4）步后直接做第（8）、（9）步，可以將Ui、Uo顯示在同一個波形顯示窗口中。這里由于輸入波形幅值比較小，與輸出波形在同一坐標中顯示不利于觀察，所以添加了一個顯示框。（七）用Probe程序觀測仿真結(jié)果的曲線1、觀察放大電路的頻率響應(yīng)（1）在圖1-9中選擇菜單項Plot|AC,波形顯示框的橫軸變?yōu)轭l率軸Frequency。（2）選擇菜單項Trace|Add或

17、相應(yīng)的圖標“”，彈出圖1-11所示的Add Trace對話框。（3）在Trace Expression編輯行中輸入dB（V（Uo）/V（Ui:+），該表達式的含義是：將放大電路的電壓放大倍數(shù)Uo/Ui轉(zhuǎn)為分貝數(shù)。（4）單擊OK返回，在Trace Expression編輯行中描述的曲線便出現(xiàn)在波形顯示框中，由于本例題在設(shè)置AC分析時，AC Sweep Type選擇的是Decade，即十倍頻掃描，所以，此時顯示的曲線即為波特圖。（5）再選擇菜單項Plot|Add Plot，添加一個波形顯示框。（6）重復(fù)第（2）步，在Trace Expression編輯行中輸入Vp（Uo）-Vp（Ui:），該表達式

18、為Uo與Ui的相位差。（7）重復(fù)第（2）步，在Trace Expression編輯行中輸入V（Ui:）/I（Ui），該表達式表示輸入阻抗。圖 1-13（8）單擊OK返回。此時，上面的波形顯示框就是放大電路的輸入阻抗頻率響應(yīng)。按照習(xí)慣，幅頻響應(yīng)擺在上邊。為此，可先點中幅頻響應(yīng)表達式，利用剪切粘貼功能將它移到上邊的顯示框，同樣將輸入阻抗頻率響應(yīng)移到下邊。最后放大電路的幅頻響應(yīng)、相頻響應(yīng)及輸入阻抗頻率響應(yīng)曲線如圖1-13所示。2、觀測Au，F(xiàn)L和FH為了獲得曲線上幾個特殊點的具體數(shù)值，如中頻增益、上下限截止頻率、中頻相移等。我們可以打開游標觀測這些值。具體的方法是：（1）單擊幅頻響應(yīng)顯示框區(qū)域，使其

19、變?yōu)榛顒语@示框（即，SELL>>指向幅頻響應(yīng)顯示框）。圖1-14（2）選擇菜單Tools|Couror|Display或相應(yīng)圖標“”，激活游標。右下角出現(xiàn)游標值顯示窗（Probe Cursor）如圖1-14所示，A2為曲線起點坐標值，第一個數(shù)是橫坐標值，第二個知識縱坐標值；A1為游標當(dāng)前坐標值；dif為A1與A2的差值（注意，當(dāng)有多個波形顯示框時，Probe Cursor中顯示的是當(dāng)前活動顯示框中曲線的坐標值。）（3）按動鼠標左鍵移動鼠標，將游標移到曲線中頻區(qū)，從A1顯示的當(dāng)前游標值中可以讀得增益為19.717dB。（4）選擇菜單項Tools|Labe|Mark，將當(dāng)前游標的坐標值標注在曲線附近。（5）將游標移到高頻區(qū)并觀察A1縱坐標的變化，當(dāng)他從中頻區(qū)的值下降約3dB時，A1橫坐標值就是上限截止頻率。（6）重復(fù)第（4）步，在曲線上標注該點的值。 （7）重復(fù)第（5）、（6）步，求出下限截止頻率。（8）單擊相頻響應(yīng)相應(yīng)框區(qū)域，使其變?yōu)榛顒语@示窗。再單擊相頻響應(yīng)曲線表達式Vp（Uo）-Vp（Ui：+）前的曲線圖標符“”。（9）重復(fù)第（3）、（4）步，可得到中頻區(qū)的相移。用類似的方法也可得到中頻區(qū)的輸入阻抗。上面介紹了用PSPICE程序分析放大電路一般過程，重點放在過程和操作方法上。下面介紹用PSPICE程序分析放大電路各種性能指標的方法。（10）再選擇菜單項To