两级阻容耦合放大电路设计与仿真.docx

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两级阻容耦合放大电路设计与仿真

两级阻容耦合放大电路设计与仿真

实验原理：

如图所示电路是两级阻容耦合放大电路。

阻容耦合就是利用电容作为耦合隔断直流通交流的电路，其中电路的第一级输出信号通过电容C3和第二级的输入电阻R13加到第二级的输入端。

电路图中V5是直流电源，提供12V的直流电压。

V4是信号源，提供交流正弦小信号。

C2是隔直流电容，C3是耦合电容。

R11、R14、为第一级的三极管Q6提供偏置电流。

R13、R2为第二级的三极管Q7提供偏置电流。

R3为负载电阻。

通过改变输出电阻R2、R3可以改变信号的放大倍数。

实验步骤：

一．新建设计项目

1．在启动OrCAD/Capture窗口选择执行File/New/Project子命令，屏幕上将弹出如下图NewProject对话框

1.在Name下的框中填入项目名如zhouxing,然后选中AnalogorMixedSingalCricuit再在Location下的框中填入文件要保存的路径点击OK得到下图

4.选中Createablankpro后点击OK后得

5．点击Place工具按钮的Par后添加元器件符号库

二．电路图的绘制

1.从元器件库中调元器件如图

2．调完器件后连线如图在绘图的过程中把元器件放在适合的位置后按键盘的W键或点击Place工具按钮的Wire后移动鼠标连线。

修改各个器件的参数的到如下原理图。

各支路的电流电压功率如下所示：

三．电路分析和仿真

1.瞬态特性分析

（1）.瞬态特性分析参数设置

<1>.在原理图见面上方菜单栏点击Pspice后再弹出的窗口中开始设置分析类行，本次分析点电路特性分析的Options一栏选择“TimeDomain（Transient）屏幕上将出现瞬态特性分析的参数设置窗口。

<2>.在图中的Runto设置终止分析时间。

Startssavingdata项设置需要输出数据的起始时间。

Maximumstep项设置最大步长，其中步长时间不能超过起始时间、终止时间中的小者。

如分别设置终止时间，起始时间，最大步长分别为5ms,0、1u如下图。

<3>.在上图中点击应用按钮后，再点击OK按钮。

然后点击运行按钮，得出以下图形。

<4>.打开AddTrace的对话框，并选中需处理的变量名V（OUT）后点击OK生成OUT的输出波形。

如下图

正弦小信号输入波形

经过第一级放大的波形

经过第二级放大的波形

分析：

从图可以看出该输出波形失真较小，达到了放大电路的基本要求。

注：

本图输出波形是在经过很多次不断的修改元器件参数而的来的结果。

分析：

从上图可以看出当输入一个小信号时，经过两级阻容耦合放大电路后变成了一个相对比较大的信号。

两级阻容耦合放大电路的第一节的放大倍数大约为462\1mv=462

两级阻容耦合放大电路的第二节的放大倍数大约为11V\462mv=25

由以上两个图可以算出此两级阻容耦合放大电路的总的放大倍数为第一级放大倍数乘上第二级放大倍数为100*10=1000倍，具有足够的放大倍数。

2交流分析

（1）交流分析的参数设置

（2）交流分析的输出波形如下：

电压放大倍数图

由上图波形可知道其放大倍数大约为34。

其通频带大约在100Hz-10MHz之内。

（3）输入阻抗：

输入阻抗反映了放大电路对信号源的影响程度，对于信号电压源，希望放大电路的输入阻抗越大越好，这样放大电路越小越好，信号源的负载轻。

而对于电流信号源则希望放大电路的输入电阻越小越好。

分析：

从上图可以看出随着频率的增加，输入阻抗也在减小甚至减小到接近零。

（4）输出阻抗特性曲线：

输出阻抗反映放大电路输出受负载影响的程度，如果放大电路向负载输出电压信号，则希望输出阻抗越小越好，这样放大电路输出端更接近电压源，如果放大电路向负载输出电流信号，则希望输出阻抗越大越好，这样放大电路输出端更接近电流源。

放大电路对负载来说，等效为一个有内阻的信号源（给负载提供被放大的交流信号），这个内阻就称为放大电路的输出阻抗，放大电路的输出阻抗可在输入信号源短路，去掉负载，在输出端加一信号源求得。

（5）幅频响应与相位响应的分析:

在交流分析的情况下进行幅频响应与相位响应的分析，在AddTrace对话框的TraceExpression栏中输入db（V（OUT3）/V（R4:

1）），加载频率响应波形。

如下所示。

再AddTrace对话框的TraceExpression栏中输入p（V（OUT3）/V（R4:

1）），加载相位响应波形，如下所示。

db（V（OUT3）/V（R4:

1））

P（V（OUT3）/V（R4:

1））

3直流分析：

直流分析参数设置：

在Analysistype中选择扫描方式为DCsweep在options栏选择PrimarySweep在Sweepvariable中填入v5,在Sweeptype中填入start为0end为12points/decade为2如下所示，点击应用并确定的出输出波形。

直流分析输出波形：

结果和分析

当进行瞬态分析时输出波形出现了非线性失真。

非线性失真主要由三级管的伏安特性曲线的非线性产生的，如果输入的正弦信号电压时，由于非线性失真，可能导致输出波形为非正弦的。

就像该实验中的波形就出现了失真现象，这是由于输入信号幅值过大或者是由于静态工作点太高或者太低，将使输入特性曲线的输入的基集电流和集电集电流，以及集电极和发射极间的输入电压正、负半周不对称，产生非线性失真。

本分析中就是因为三极管的静态工作点选的太高，所以在输出特性上，信号的摆动范围有一部分进入饱和区，结果使输出波形的底部被“削”一部分，这样就形成了底部是真。

通过不断的修改各元件的参数消除信号的失真。

并且满足实验要求即：

（1）有一定的输出功率

（2）具有一定的放大倍数（3）输出信号失真要小，工作要稳定。

所以该实验符合预期结果。

输出文本文档：

C40950uf

V50312v

R2062k

R112350k

C16710uf

R123420k

R13610k

R133550k

V401AC10mv

SIN010mv1kHz000

R140220k

R41101k

R15091k

R16081k

R17075k

C21210uf

Q6284

C60850uf

C34510uf

Q7586

.END

三极管的参数：

**Profile:

"SCHEMATIC1-abc"

****BJTMODELPARAMETERS

Q2N2222

NPN

IS14.340000E-15

BF255.9

NF1

VAF74.03

IKF.2847

ISE14.340000E-15

NE1.307

BR6.092

NR1

RB10

RC1

CJE22.010000E-12

MJE.377

CJC7.306000E-12

MJC.3416

TF411.100000E-12

XTF3

VTF1.7

ITF.6

TR46.910000E-09

XTB1.5

CN2.42

D.87

各支路直流工作点：

SCHEMATIC1-qaz"

TEMPERATURE=27.000DEGC

NODEVOLTAGENODEVOLTAGENODEVOLTAGENODEVOLTAGE

（OUT1）0.0000（OUT2）.4615（OUT3）11.9910（4114）1.3663

（4150）12.0000（4211）.7248（4227）.7081（4504）913.3E-06

（8973）0.0000（16260）0.0000

流经各受控源的电压：

VOLTAGESOURCECURRENTS

NAMECURRENT

V5-1.008E-03

V40.000E+00

总功耗：

TOTALPOWERDISSIPATION1.21E-02WATTS

实验总结：

通过本次试验，让我懂得了两级阻容耦合放大电路的结构和原理。

这次课程设计总的来说收获是很多的，虽然在做的过程中碰到了很多困难和问题,但通过自己不断的查资料和老师同学指导与帮助，最终问题还是得以解决，在这里对我的老师和同学说声真诚的谢谢。

在本次设计后我了解了EDA技术的概念和PSpice软件中常用菜单和命令的使用及电路图的绘制和编辑方法、PSpice分析设置、仿真、波形查看的方法等。

并且意识到作为二十一世纪的跨世纪电子通讯专业人才，这些软硬件的应用操作常识是必不可少的。

这次实训给我印象最深的就是扩大自己的知识面，了解更多与本专业有关的科技信息，与时代共同进步，才能在将来成为有用的科技人才。

相信通过这次课程设计使自己积累的经验，在以后的学习和生活中，会有很大的帮助。

总的来说，这次实训学到了不少东西的。

尤其是在仿真技术上有了长进，在分析和解决问题方面也明显看到自己以前所学的数模电知识的不足。

不过通过这次训练可以说受益匪浅。