2放大电路基本分析及仿真方法
单管放大电路仿真实验
单管放大电路仿真实验一、实验目的熟悉晶体管和场效应管放大电路以及集成运放的基本设计原则，并理解放大电路性能参数的调试和测试方法、静态工作点对动态参数的影响；熟悉仿真软件的基本分析和测量方法。
二、实验内容及理论分析本部分主要针对仿真电路进行初步的理论分析，以及依据理论预测实验现象，以便于和最后的仿真结果作对比。
1、仿真题2-1（3分）：利用晶体管2N2222A（模型参数中的BF即β=220，RB即r bb’=0.13Ω）设计一个单电源供电的单管放大电路，电源电压为V CC = +15V。
具体要求如下：（1）设计并调整电路参数，使电路具有合适的静态工作点，测量静态工作点。
（2）测量动态参数A u、R i、R o、f L、f H，比较A u、R i、R o的理论计算值与实测值，并说明电路的特点。
注意测量时输出信号不能失真。
（3）调整电路参数，改善某一性能指标（如增大A u、或增大R i、或减小R o、或增大f H）。
要求先进行理论分析，然后再实验验证。
（4）调整电路参数或输入信号大小，使输出波形产生失真，分析是何种失真，可采取哪些措施消除并进行实验验证。
（通常，当失真度较大时，能够观察到波形顶部或底部变平或者曲率变小，而当失真度较小时，则需要借助失真度仪（Distortion Analyzer）来测量。
）设计采用如下图所示的电路实现：（1）分析电路的直流通路和静态工作点I BQ R b+(1+β)I BQ R e+U BEQ=V CCI BQ=V CC−U BEQ R b+(1+β)R eU CEQ=V CC−(1+β)I BQ R e经查阅2N2222A的参数，取U BEQ=0.7V进行估算，并且要求I CQ=βI BQ<10mA，即R b+(1+β)R e>314.6kΩ。
另外，由IV分析仪测得2N2222A的特性，认为4V<U CE<8V时晶体管处在放大区，所以U CEQ =V CC −(1+β)I BQ R e =V CC −221×14.3R e R b +221R e解得，66.3R e <R b <230.47R e 。
复旦大学模拟电路二级运放实例 (1)
尹睿
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目录
1 2 引言 ..................................................................................................................... 1 电路分析 .............................................................................................................. 2 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 3 3.1 3.2 3.3 3.4 电路结构 ....................................................................................................... 2 电路描述 ....................................................................................................... 2 静态特性 ....................................................................................................... 3 频率特性 ....................................................................................................... 5 相位补偿 ....................................................................................................... 7 调零电阻 ....................................................................................................... 7 偏置电路 ..................................................................................................... 10 共模输入范围 .............................................................................................. 13 输出动态范围 .............................................................................................. 13 单位增益带宽（GBW） .............................................................................. 14 输入失调电压 .............................................................................................. 14
220ghz高频功率放大器仿真
220ghz高频功率放大器仿真摘要：1.220GHz 高频功率放大器的概述2.220GHz 高频功率放大器的仿真方法3.220GHz 高频功率放大器的性能分析4.220GHz 高频功率放大器的应用领域正文：一、220GHz 高频功率放大器的概述随着无线通信技术的不断发展，高频功率放大器在卫星通信、无线局域网和蓝牙设备等领域的应用越来越广泛。
220GHz 高频功率放大器是其中一种重要类型的放大器，其工作频率高达220GHz，具有极高的信号传输速率和较大的带宽。
为了提高220GHz 高频功率放大器的性能和可靠性，对其进行仿真研究至关重要。
二、220GHz 高频功率放大器的仿真方法220GHz 高频功率放大器的仿真主要包括电路仿真和系统仿真两个方面。
电路仿真是指对放大器的电路结构进行建模和分析，以研究其基本特性。
系统仿真则是将放大器放入整个通信系统中，与其他组件相互作用，以评估系统性能。
电路仿真可以使用基于SPICE（Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis）的仿真软件进行，例如ADS（Advanced Design System）和Cadence 等。
系统仿真则通常采用基于MATLAB 的Simulink 进行。
三、220GHz 高频功率放大器的性能分析通过仿真，可以对220GHz 高频功率放大器的各项性能指标进行分析，包括增益、线性度、稳定性、效率等。
对于这些指标，通常有一定的标准或要求，例如增益需要满足一定的范围，线性度需要保证信号的失真度在一定范围内，稳定性需要确保放大器在长时间工作下不出现自激振荡等。
四、220GHz 高频功率放大器的应用领域220GHz 高频功率放大器广泛应用于卫星通信、无线局域网、蓝牙设备等领域。
在卫星通信中，高频功率放大器用于放大信号，以克服信号在长距离传输过程中的衰减。
在无线局域网和蓝牙设备中，高频功率放大器则用于提高信号传输速率和带宽。
两级阻容耦合负反馈放大电路Multisim仿真分析
两级阻容耦合负反馈放大电路Multisim仿真分析一、实验目的:1.学习利用Multisim电子线路仿真软件构建自己的虚拟实验室。
2.学习多级共射极放大电路及其静态工作点、放大倍数的调节方法。
3.掌握多级放大电路的放大倍数、输入电阻、输出电阻、频率特性的测量方法。
4.加深对负反馈放大电路放大特性的理解。
5.研究负反馈对放大电路各项性能指标的影响。
二、实验原理：反馈形式：电压串联负反馈三、实验内容：1.直流工作点分析择节点5、6、7、8、9、13作为输出节点，对开环和闭环电路仿真得到相同的输出结果2.负反馈对放大电路性能的影响主要有五个方面1.降低放大倍数2.提高放大倍数的稳定性3.改善波形失真4.展宽通频带5.对放大电路的输入电阻和输出电阻的影响2.1放大电路稳定性分析在电路输入端5、输出端10同时接入交流电压表，按B键选择有无引入负反馈，按A 键选择有无负载电阻R9接入。
表1 输出电压与电压放大倍数的测量结果U o、A u的测量J1U i (mV) U o (mV) A u= U o /U i无反馈（J2断开）断开97.207 2030 20.883 闭合105.452 1524 14.452负反馈（J2闭合）断开30.563 446.583 14.612闭合37.128 414.451 11.163从而稳定了电压放大倍数。
此外，基本放大电路在空载和负载状态下，得到的输出电压相差很大，而接入负反馈后，负载接入与否对输出电压影响很小。
2.2非线性失真分析按B键断开开关S2使电路处在开环状态，双击示波器观察输出波形。
如图所示，调节信号源电压的幅值（频率不变），使输出波形出现非线性失真，在输出端利用失真度测试仪测得其失真系数为18.484%。
开关S2闭合引入负反馈，可见输出波形幅度减小，失真度测试仪显示失真系数为0.158%，因此引入负反馈后非线性失真得到明显改善。
(a)开环输出电压非线性失真 (b)电压串联负反馈失真减小2.3 幅频特性分析打开S2开关，选择simulate→analyses→AC Analysis，在弹出的对话框的“Prequency Parameters”选项卡中将“开始频率”和“终止频率”分别设置为1Hz和1GHz，在“Output”选项卡中选择输出节点10进行仿真，得到无反馈的频率特性。
差分放大电路仿真分析报告
差分放大电路仿真分析差分放大电路是集成运算放大器的主要单元电路之一，它具有很强的抑制零点漂移的能力。
作为集成运算放大器的输入级，差分放大电路几乎完全决定着集成运算放大器的差模输入特性、共模抑制特性、输入失调特性和噪声特性。
差分放大电路经由两个参数完全相同的晶体管组成，电路结构对称。
电路具有两个输入端和两个输出端，因此差分放大电路具有四种形式：单端输入单端输出、单端输入双端输出、双端输入单端输出以及双端输入双端输出。
实验内容：一、理想差分放大电路1、绘制电路图启动Capture CIS程序，新建工程，利用Capture CIS绘图软件，绘制如下的电路原理图。
双击正弦电压源VS+的图标，在弹出的窗口中设置AC为10mV，DC为0V，VOFF 为0，VAMPL为10m，VFREQ1kHz。
VS-的设置除AC为-10mV外，其余均与VS+同。
2、直流工作点分析选择Spice | New Simulation Profile功能选项或单击按钮，打开NewSimulation对话框，在Name文本框中输入Bias，单击 Create按钮，弹出Simulation Settings-Bias对话框，设置如下：保存设置，启动PSpice A/D仿真程序，调出PSpice A/D窗口，可以在PSpice A/D窗口中选择View | OutPut Filse功能菜单选项，查看输出文件。
在Capture CIS窗口中，单击作电压与电流值，如下图：3、双端输入是的基本特性上面的电路是双端输入的形式，可以利用上面的电路来分析双端输入时的电路特性。
将分析类型设为交流扫描分析AC Sweep。
选择PSpice | New SimulationProfile功能选项或单击按钮，打开New Simulation对话框，在Name文本框中输入AC，单击 Create按钮，弹出Simulation Settings-AC对话框，设置如下：启动PSpice A/D仿真程序，显示空的PSpice A/D窗口，选择Trace | Add Trace命令，在Add Trace窗口中设置如下图，即观察单端输出时的电压增益：V(OUT1)/ (V(VS+:+)-V(Vs-:+))。
电工与电子技术-基本放大电路电子教案
电工与电子技术-基本放大电路电子教案一、教学目标1. 让学生了解放大电路的原理和作用，掌握放大电路的基本组成部分。
2. 使学生熟悉晶体管放大电路的工作原理，能够分析简单的放大电路。
3. 培养学生运用所学知识解决实际问题的能力。
二、教学内容1. 放大电路概述介绍放大电路的定义、作用和基本组成部分。
2. 晶体管放大电路讲解晶体管的基本工作原理，分析晶体管放大电路的组成和特点。
3. 放大电路的静态工作点讲解放大电路静态工作点的概念，分析静态工作点对放大电路性能的影响。
4. 放大电路的动态分析讲解放大电路动态分析的方法，分析输入、输出信号和负载关系。
5. 放大电路的应用实例介绍放大电路在实际应用中的例子，分析其工作原理。
三、教学方法1. 采用讲授法，讲解放大电路的基本概念、原理和分析方法。
2. 利用多媒体辅助教学，展示放大电路的工作原理和实际应用。
3. 进行课堂讨论，鼓励学生提问、发表见解，提高学生的参与度。
4. 安排课后实践，让学生动手搭建简单的放大电路，巩固所学知识。
四、教学资源1. 多媒体课件：包括放大电路的原理图、工作原理动画演示等。
2. 实验器材：晶体管、电阻、电容等基本元件，放大电路实验板。
3. 参考资料：相关教材、学术论文、网络资源。
五、教学评价1. 课堂表现：观察学生在课堂上的参与程度、提问和回答问题的情况。
2. 课后作业：检查学生完成的课后练习，评估其对放大电路知识的掌握。
3. 实验报告：评价学生在实验过程中的动手能力、问题分析和解决能力。
4. 期末考试：设置有关放大电路的题目，检验学生对本章节知识的总体掌握。
六、教学内容6. 反馈电路介绍反馈电路的概念、类型和作用。
分析反馈电路对放大电路性能的影响，讲解负反馈和正反馈的区别。
7. 放大电路的设计与调试讲解如何根据需求设计放大电路，包括选择晶体管、确定静态工作点、选择电阻等。
介绍放大电路的调试方法，分析如何调整元件参数以优化电路性能。
8. 频率响应讲解放大电路的频率响应概念，分析放大电路的带宽、增益和失真。
模电实验-共射放大电路Multisim仿真
Multisim模拟电路仿真实验1.Multisim用户界面与根本操作1.1Multisim用户界面在众多的EDA仿真软件中，Multisim软件界面友好、功能强大、易学易用，受到电类设计开发人员的青睐。
Multisim用软件方法虚拟电子元器件与仪器仪表，将元器件和仪器集合为一体，是原理图设计、电路测试的虚拟仿真软件。
Multisim来源于加拿大图像交互技术公司〔Interactive Image Technologies，简称IIT公司〕推出的以Windows为根底的仿真工具，原名EWB。
IIT公司于1988年推出一个用于电子电路仿真和设计的EDA工具软件Electronics Work Bench〔电子工作台，简称EWB〕，以界面形象直观、操作方便、分析功能强大、易学易用而得到迅速推广使用。
1996年IIT推出了EWB5.0版本，在EWB5.x版本之后，从EWB6.0版本开始，IIT对EWB 进展了较大变动，名称改为Multisim〔多功能仿真软件〕。
IIT后被美国国家仪器〔NI，National Instruments〕公司收购，软件更名为NI Multisim，Multisim经历了多个版本的升级，已经有Multisim2001、Multisim7、Multisim8、Multisim9 、Multisim10等版本，9版本之后增加了单片机和LabVIEW虚拟仪器的仿真和应用。
下面以Multisim10为例介绍其根本操作。
图1-1是Multisim10的用户界面，包括菜单栏、标准工具栏、主工具栏、虚拟仪器工具栏、元器件工具栏、仿真按钮、状态栏、电路图编辑区等组成局部。
图1-1 Multisim10用户界面菜单栏与Windows应用程序相似，如图1-2所示。
图1-2 Multisim菜单栏其中，Options菜单下的Global Preferences和Sheet Properties可进展个性化界面设置，Multisim10提供两套电气元器件符号标准：ANSI：美国国家标准学会，美国标准，默认为该标准，本章采用默认设置；DIN：德国国家标准学会，欧洲标准，与中国符号标准一致。
【免费下载】二阶运算放大器设计与仿真
目录第一章绪论 (1)1.1、模拟集成电路概述 (1)1.1.1、模拟集成电路的设计特点 (1)1.2、模拟集成电路设计流程 (1)第二章二阶运算放大器 (3)2.1、运算放大器概述 (3)2.1.1、运算放大器的工作原理 (3)2.2、运算放大器的分类 (5)2.2.1、运算放大器的主要参数 (5)第三章二阶运算放大器仿真分析 (6)3.1、画电路图 (6)3.2、二阶运算放大器仿真分析 (7)第四章实训总结 (12)参考文献 (13)第一章绪论1.1、模拟集成电路概述集成电路是一种将“管”和“路”紧密结合的器件，它以半导体单晶硅为芯片，采用专门的制造工艺，把晶体管、场效应管、二极管、电阻和电容等元件及它们之间的连线所组成的完整电路制作在一起，使之具有特定的功能。
集成放大电路最初多用于各种模拟信号的运算（如比例、求和、求差、积分、微分……）上，故被称为运算放大电路，简称集成运放。
集成运放广泛用于模拟信号的处理和产生电路之中，因其高性价能地价位，在大多数情况下，已经取代了分立元件放大电路。
1.1.1、模拟集成电路的设计特点几何尺寸是设计的重要部分；通常涉及模数混合电路；模拟占20%、数字占80%的芯片面积；模拟需要80%的设计时间；模拟设计主要在电路级；成功的设计：2/3取决于模拟，1/3取决于数字。
1.2、模拟集成电路设计流程设计输入：以电路图或HDL语言的形式形成电路文件；输入的文件经过编译后，可以形成对电路逻辑模型的标准描述。
逻辑仿真（功能仿真）：对如上形成的逻辑描述加入输入测试信号，检查输出信号师傅哦满足设计要求；再此没有考虑任何时间关系，只是检测逻辑是否有错。
系统分割（设计综合）：采用特定的设计方法分解实现电路模型，得到电路实际采用的逻辑单元及其相互连接形式；在GA设计时，电路会分割为2-3输入的逻辑单元，在FPGA设计中，分割为4输入逻辑单元，而采用CPLD设计时，则分割为更大的逻辑单元。
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–
负载电阻
iC ICic RC
+
uO
VCC
-
模拟电路基础课程组
双电源共射放大器
构成单电源共射放大器：
+
Rs
ui
vs -
RB I B ib
RC ICic
简化画法
VCC
+
RL uo
-
+
Rs
ui
vs -
I B ib
RB VCBBC
iB IBib
+ ui-
Rb
VBB
ICic
RC
+
RL uo
-
模拟电路基础课程组
（2）直接耦合放大电路
有直流分量
－＋ UBEQ
问题：
将两个电源
1. 两种电源 合二为一
为什么放大的对象是动态信号，却要求晶体管在信号为
零时有合适的直流电流和极间电压？
iC ICic
RC
iB IBib
+
+
ui
Rb
-
uO
VCC
VBB
-
输出电压波形必然发生（严重）失真！ 要解决失真问题，首先必需设置合适的静态工作点； 且，Q点几乎影响着所有的动态参数！
模拟电路基础课程组
三、基本共射放大电路的波形分析
衡量放大电路对不同频率信号的放大能力。 由于（耦合）电容、电感及放大管PN结的电容效应，使放大 电路在信号频率较低和较高时电压放大倍数数值下降，并产生 相移。
下限频率
fbw fH fL
上限频率
5. 最大不失真输出电压Uom：交流有效值。 6. 最大输出功率Pom和效率η：功率放大电路的参数
模拟电路基础课程组
iC ICic
RC
iB IBib
+
+
ui
Rb
uO
-
动态信号 驮载在静 态之上
VCC
与iC变化 方向相反
VBB
-
uCE 饱和失真
VCC
UCEQ
O
底部失真
模拟电路基础课程组
uCE
VCC
UCEQ
截止失真
tO
t
顶部失真
要想不失真，就要 在信号输的出整和个输入周反期相内！ 保证晶体管始终工作 在放大区！
四、放大电路的组成原则
iC ICic
RC
iB IBib
+
Rb
uO
VCC
共射
动态信号作用时：uI ib ic uRc uCE (uo )
输入（交变）电压ui为零时，晶体管各极的电流、b-e 间的电压、管压降称为静态工作点Q，记作IBQ、 ICQ （IEQ）、 UBEQ、 UCEQ。
模拟电路基础课程组
二、设置静态工作点的必要性
VCC
iC ICic
RC
+
uO
VCC
-
模拟电路基础课程组
（1）阻容耦合放大电路
－＋
UBEQ
＋－
UCEQ
C1、C2为耦合电容！
耦合电容的容量应足够 大，即对于交流信号近似 为短路。其作用是“隔离 直流、通过交流”。
静态时，C1、C2上电压？ U C1 U BEQ，U C2 U CEQ
动态时， uBE＝uI＋UBEQ，信号驮载在静态之上。 负载上只有交流信号。
2. 外加电源法。
RS
US ~
Au
I
U
U
Ro I
RL us 0
（U、I为有效值）
模拟电路基础课程组
方法二：实验测量方法 步骤：
1. 测量开路电压。 2. 测量接入负载后的输出电压。
Ro Uo' ~
Ro Uo ' Uo' ~
RL Uo
3. 计算
模拟电路基础课程组
RO
（UO' UO
1）RL
4. 通频带
▪ 静态工作点合适：合适的直流电源、合适的电路（元 件）参数。
▪ 动态信号能够作用于晶体管的输入回路，在负载上能 够获得放大了的动态信号。
▪ 对实用放大电路的要求：共地（信号源与直流电源共 地，有公共端）、直流电源种类尽可能少、负载上无 直流分量。
ii
io
放大器
+
+
RS
vi
vS
–
vo RL
–
信号源
“地”
负载电阻
模拟电路基础课程组
两种实用放大电路：
对实用放大电路的
要求：共地、直流电源
RS
种类尽可能少、负载上 vS 无直流分量。
（1）阻容耦合放大电路： 信号源
+
Rs
ui
vs -
I B ib
RB
VBB
ICic RC
VCC
+
RL uo
+
ui
--
VBB
ii 放大器
+
vi
–
“地”
iB IBib Rb
io
+
模拟电路基础课程组
§2.1 放大的概念与放大电路的性能指标 一、放大的概念 二、放大电路的性能指标
模拟电路基础课程组
一、放大的概念
至少一路直流
VCC
电源供电
u放大的对象：变化量（通常情况）
判断电路能否放 大的基本出发点
u放大的本质：能量的控制与转换
u放大的特征：功率放大（电压或电流）
u放大的基本要求：不失真或失真小于一定值
University of Electronic Science and Technology of China
第二章 基本放大电路
§2.1 放大的概念与放大电路的性能指标 §2.2 基本共射放大电路的工作原理 §2.3 放大电路的分析方法 §2.4 静态工作点的稳定 §2.5 晶体管放大电路的三种接法 §2.6 场效应管基本放大电路 §2.7 放大电路的频率响应
模拟电路基础课程组
二、性能指标
对信号而言，任何放大电路均可等效成二端口网络。
输出电流 输入电流
信号源 内阻
信号源
输入电压
1. 放大倍数：输出量与输入量之比
Auu
Au
U o U i
Aii
Ai
Io Ii
Aui
U o Ii
输出电压
源电压放大倍数
Aiu
Io U i
A us
U o U s
电压放大倍数是最常被研究和测试的参数
§2.2 基本共射放大电路的工作原理
一、电路的组成及各元件的作用 二、设置静态工作点的必要性 三、波形分析 四、放大电路的组成原则
模拟电路基础课程组
一、电路的组成及各元件的作用
VBB、Rb：使UBE＞ Uon，且有
合适的IB。
VCC：使UCE≥UBE，同时作为 负载的转换能源。
+
ui
-
Rc：将ΔiC转换成ΔuCE(uo) 。 VBB
模拟电路基础课程组
3、输出电阻Ro
放大电路对其负载而言，相当于信号源， 我们可以将它等效为戴维南等效电路，这个戴 维南等效电路的内阻就是输出电阻。
RS
US ~
Au
模拟电路基础课程组
Ro UO' ~
如何确定电路的输出电阻Ro ？ 方法一： 理论分析计算方法
步骤：
1. 所有的电源置零 (将独立源置零，保留受控源)。
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2、输入电阻Ri
定义：RSIiຫໍສະໝຸດ US ~U i Au
U
R i
RL
iI i
（U、I为有效值）
放大电路一定要有信号源为其提供信号，那么
就要从信号源索取信号。输入电阻是衡量放大电路 从其前级获取信号能力大小的参数。
对电压放大器：Ri越大，Ii 就越小，Ui就越接近US； 即放大器对电压信号源损失越小。 对电流放大器：Ri越小，Ii 就越大，Ii就越接近IS； 即放大器对电流信号源损失越小。