模电仿真实验报告
模电pspice仿真
----晶体三极管共射放大电路
北京交通大学
实验原理
单级共射放大电路是放大电路的基本形式，为了获得不失真的放大输出，需设置合适的静态工作点，静态工作点过高或过低都会引起输出信号的失真。通过改变放大电路的偏置电压，可以获得合适的静态工作点。
单级共射放大电路是一个低频小信号放大电路。当输入信号的幅度过大时，即便有了合适的静态工作点同样会出现失真。改变输入信号的幅值即可测量出最大不失真输出电压。放大电路的输入输出电阻是衡量放大器性能的重要参数。
晶体三级管具体电流放大作用，用它可构成共射、共集、共基三种组态的基本放大电路。在这三种电路工作过程中，静态工作点的选取是最重要的。如果静态工作点调的太高或者太低，当输入端加入交流信号又超过了工作点电压时，则输出电压将会产生饱和失真或者截止失真。
要求：
1、电源电压VCC=12V；
2、静态工作电流ICQ=1.5mA;
3、当RC=3KΩ，RL=∞时，要求VO(max)≥3V(峰值)，Av≥100;
4、β=100——200，C1=C2=10μF，Ce=100μF。
实验内容
1．放大电路中偏置电路的设计 （1）偏置电路形式的选择
除了根据静态工作点稳定性的要求来选择偏置电路外，还应考虑放大电路的性能指标。
（2）分压式偏置电路静态工作点的稳定条件 为了稳定静态工作点，必须满足下面两个条件。 条件一：I 1>>I BQ
工程上一般按下式选取 I 1=(5~10)I B 硅管 I 1=(10~20)I B 锗管
由于锗管的I CBO 比硅管得大，使得锗管的I CBO 随温度变化时，对基极电位V B 的稳定性影响也大，所以用在锗管的放大电路中，I 1应取大一些，即R B1,R B2取小一些。 条件二：V B >>V BE
既要是静态工作点稳定，又要兼顾其他指标，一般按下式选取： V B =（5~10）V BE
V B =3~5V 硅管 V B =1~3VV 锗管
（1） 选择V B 和计算RE
通常根据稳定条件二来选取。若静态工作点的稳定相要求高，而放大电路的动态范围较小，则应按上限选取，反之，应用较小的值
B B E
B E E Q
C Q
V V V R I I -=
=
(4)选定I 1和计算R B2
通常根据条件一来选取。在放大电路输入电阻允许的情况下，可选大一些。选定后，便可以计算R B2
21
(5~10)B B
b B Q
V V R I I =
=
(5)计算R B1
11
(5~10)B
C C B b B Q
V cc V V V R I I --=
=
2、进入pspice 软件，绘制下面所示的电路图。
a.根据公式Re=VB/ICQ 及VB=(5——10)VBE=(3——5)V ，那么Re=(2——3.33)k Ω;
b.由公式I1=(5——10)ICQ/βmin ，取βmin=100,那么I1=(0.075——0.15)A;
c.根据a.b.所得的结果易知Rb1=VB/I1≈(20——66.67)k Ω，Rb2≈(VCC-VB)/I1=(46.67——120)k Ω。将上面的计算的参数填入刚刚完成的电路图中，将交流源短接，进行静态工作点分析。通过调整各个元件参数使得ICQ=1.5mA 。如下图所示：
3、在输入端加上电源VSIN ，Rl=3K Ω，如下图所示，
C40.0001
R5
2.6k
1.405mA
0V
0V
V2
FREQ = 3500
VAMPL = 0.01VOFF = 00A 4.311V
0V R71k
0A
Q1
Q2N222216.30uA
1.389mA
-1.405mA
R2
1k
1.389mA
12.00V
C5
0.00001
V
3.654V
R4
433
9.956mA
V1
12Vdc
11.36mA
10.61V
R1
771
9.973mA
R6
3k
0A
V
C3
0.00001
0V
4、当RL 开路时输出波形：
Time
0s
0.1ms
0.2ms
0.3ms
0.4ms
0.5ms 0.6ms
0.7ms
0.8ms
0.9ms
1.0ms
V(C3:-)
V(R7:2)
-2.0mV
-1.0mV
0V
1.0mV
2.0mV
5、当RL=3k 时输出波形：
Time
0s
0.1ms
0.2ms
0.3ms
0.4ms
0.5ms 0.6ms
0.7ms
0.8ms
0.9ms
1.0ms
V(C3:-)
V(R7:2)
-80mV
-40mV
0V
40mV
80mV
观察图像知道，输出电压与输入电压之间的相位恰好相反
6、观察饱和、截止失真
设Vi=40mV ，仿真分析共射放大电路的电压传输特性及最大不失真输出电压，并判断输出电压是先出现饱和失真还是先出现截止失真。
2.0V
0V
-2.0V
(65.282u,-3.6997)
-4.0V
0s0.1ms0.2ms0.3ms0.4ms0.5ms0.6ms0.7ms0.8ms0.9ms 1.0ms V(C2:-)V(C1:-)
Time
7、将Us设定为40mV，启动分析仿真观察电压传输特性，当RL=3K时：
2.0V
1.0V
0V
-1.0V
-2.0V
-28mV-24mV-20mV-16mV-12mV-8mV-4mV0mV4mV8mV12mV16mV20mV24mV V(C2:2)
V(C1:1)
RL=∞时，电压传输特性如下：
4.0V
2.0V
0V
-2.0V
-4.0V
-28mV-24mV-20mV-16mV-12mV-8mV-4mV0mV4mV8mV12mV16mV20mV24mV V(C2:2)
V(C1:1)
8、仿真分析得到放大器的幅频特性曲线如下
Frequency
1.0Hz
10Hz 100Hz 1.0KHz 10KHz 100KHz 1.0MHz 10MHz 100MHz
V(RL:2)
0V
20V
40V
60V
(1.5346M,49.446)
(85.114,49.496)
相频特性曲线如下：
Frequency
1.0Hz
10Hz 100Hz 1.0KHz 10KHz 100KHz 1.0MHz 10MHz 100MHz
Vp(RL:2)
-300d
-200d
-100d
-0d
100d
由这两个图线我们可知，放大器的上限截止频率约为5.4KHz ，下限截止频率约为
3.2KHz 。
实验分析
1、步骤2 由图像及文本输出窗口中的到的电压打印机的数据，可大致算出放大倍数约为70，而理论值为75，二者之间的误差约为，7％。
2、步骤3 仿真可得电压放大倍数为135，与理论值150的误差约为10％。
3、步骤5 从图中我们知道输入电阻为1.6，与理论值1.8k 的相对误差约为11％。