北邮电子电路EDA作业仿真报告.docx
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北邮电子电路EDA作业仿真报告
EDA电路仿真报告
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实验前言：
本仿真报告包含三个实验，第一个对OTL功放进行了较为详细的分析，第二个和第三个完全是根据自己的兴趣对模拟乘法器和方波三角波发生器进行了仿真模拟。
OTL功率放大电路仿真的研究
一．实验目的
1.熟悉仿真软件的电路仿真方法
2.进一步探究OTL功率放大电路的工作原理和特性
3.提升实验设计的能力
二.电路设计
实验电路如下:
OTL电路即单电源互补对称电路，静态时候要求Vk=VCC/2,为了提高电路工作点的稳定性，通常将K点通过电阻分压器R2、R1与R3相连，以引入负反馈，使得Vk区域稳定。
（没有引入推动级）静态时候通过调节R1的大小，使得K点的电压为6V，（电路图中已将K点调好）。
二极管D1、D2的钳位电压使得三极管Q1、Q2处于微导通状态，有效地消除了交越失真。
3、实验内容
1.静态工作点的分析：
执行BiasPoint分析，得到各结点电压、电流如下图
最重要的是将K点的电位调至6V，这样才能保证比较大的电压输出范围。
2.瞬态分析:
当电路一切正常时候，输出电压应该是比较稳定的正弦波，理论上最大输出电压应为VCC/2-VCE（sat），实际仿真得出的输出电压还是比理论值要小一点。
3.交越失真分析：
如果将二极管D1和D2短路，将会出现交越失真，导致的原因就是只有当VBE大于阈值电压时候才能使得发射结导通，存在一段输出电压为零的图像。
消除交越失真的方法，即可通过在Q1和Q2两端发射结产生电压钳位效应，使其处于微导通状态。
可以使用两个二极管的钳位作用（集成电路中常用晶体管代替），也可以使用VBE电压倍增电路来钳位。
下图就是将D1和D2短路以后，电压输出情况。
4.自举电容的作用分析：
自举电容的作用是提高K点的最大电位，以提高最大正向电压输出幅度。
若将自举电容C1短路，则出现以下图示情况。
5.静态工作点重要性分析：
书本中我们学习了静态工作点设置的重要性，过低可能出现截止失真，过高则可能出现饱和失真。
以下两张图反应了将静态工作点调低和调高之后出现的失真情况
截止失真：
饱和失真：
6.零漂问题分析：
理论课上我们学习差分放大器时候讲过：
当输入信号为零时，输出信号不为零，这种现象称为零点漂移。
零漂问题解决可以通过输入级引入差分放大器抑制共模信号。
下图中显示的就是：
当输入信号为零的时候，输出电压的情况。
从下图可知，电路的零漂问题很小，因为输出的电压都是皮伏数量级。
7.重要参数的计算：
输出功率：
Po=Vom^2/2RL=1.18^2/2*20=0.0492W
电源供给的功率：
PDC=（Vcc*Vom）/（π*RL）
=（6*1.18）/（3.14*20）=0.0103W
效率：
η=Po/PDC=0.0492/0.103=52.3％
书本中学习得知理论上效率最大可达到78.5％，但实际上一般在60％上下，所以此题计算结果比较符合预期，偏离属于正常范围。
8.总结：
在使用Pspice时候还是遇到了很多问题，比如一开始安装路径中有中文文件夹，当仿真的时候就出现找不到文件的情况。
最后通过上网查阅资料，才将问题找出。
通过此次仿真实验锻炼了自己解决问题的能力。
书本上学到的一些知识存在疑惑时候，也可以通过仿真来验证，比如当时自己学习交越失真一知半解，通过此次仿真并亲自去创造交越失真的现象然后解决它，使得自己对一些知识点的理解得以加深。
通过此次仿真实验，自己已经基本掌握Pspice仿真的一些重要操作（比如静态工作点分析、AC扫描、瞬态分析等等），也为后续模电的学习提供了便利和帮助。
模拟乘法器仿真实验
1.实验目的：
由于自己模拟乘法器在信号处理方面的重要应用，并在信号与系统的学习中频繁使用，于是自己为了加深对其的理解，自己根据书中的电路图对模拟乘法器进行了仿真。
这样既增强了自己对PSPICE的熟悉程度，又加深了我对模拟乘法器的理解。
2.电路设计：
电路图如下（双平衡四象限变跨导乘法器，图中已经进行了静态工作点分析）
模拟乘法器有两个输入端，上图的V1和V2就是输入信号，四象限说明V1和V2的极性都可正可负，双平衡指由两个并联的差分放大器（Q1与Q2，Q3与Q4，Q5与Q6）构成的压控电流源组成的。
3.实验结果测试：
当输入信号V1为直流分量为2mV，交流信号幅度为1mV,频率为1KHZ，并且V2为零直流,1mV交流信号幅度，10KHZ的时候，输出信号如下图所示：
由于两个信号一个是高频一个是低频，低频的信号作为包络，高频的信号作为振荡，这就形成了如上图所示的输出信号。
这点也与信号与系统课上学习的内容相互吻合，在对信号进行调制和解调的时候其实就是这个原理。
方波、三角波发生器的仿真实验
1.实验目的：
由于在课上听老师讲课时候就没太搞懂方波三角波发生器的工作原理，于是自己动手根据电路图仿真了一个方波三角波发生器，这样加深了我对其工作原理的分析和理解。
2.电路设计：
运放使用的是标准的μA741
工作原理简单的来讲是：
运放U1部分构成一个积分电路，并在输出端引出一条支路反馈给输入端，这样的目的是使电路产生自激振荡，循环往复下去。
运放U2部分是一个由施密特触发器组成的多谐振荡器，利用了滞回比较器的滞回特性产生了方波，当方波经过积分器以后变成了三角波。
3.实验仿真结果：
方波：
此时方波并不是我们想象中那样完美，存在着上升和下降的时间，而且在顶部和底部也存在着信号幅度的减弱，由于这毕竟是方波发生器最简单的原理图，所以不太可能完全接近理想波形。
而实际信号发生器中的电路远比这个要复杂。
三角波：
与方波比起来，三角波还是比较接近理想情况。
4.后两个实验的总结：
这两个仿真实验单就电路来讲比其他的电路要复杂一些，这样十分锻炼了自己的耐心和毅力，因为只要一个小环节出错，就不能仿真出漂亮的波形。
实验中比如发生器中忘记设置了一个“Skiptheinitialtransientbiaspointcalculation”就导致无论如何也仿真不出想要的波形，也锻炼了自己排错和解决问题的能力。
此报告并不是为了完成作业而为，感觉真正比较熟练地掌握一个电路仿真软件真得很好，可以在不明实验结果时候对实验先进行一次仿真。
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