单级阻容BJT放大器设计实验报告讲解文档格式.docx

1、3.仿真放大电路的电压增益的幅频响应和相频响应曲线；4.仿真电路的输入、输出电阻频率响应曲线。3、 预习要求 认真阅读书本附录 A， 详细了解 PSpice 软件的功能、 仿真步骤及使用方法。 熟悉单极共射放大电路的静态工作点， 输入、 输出电阻及幅频特性、 相频等。四、实验内容与步骤 1、 在主页下创建一个新的工程项目文件 启动 Capture 软件， 执行菜单命令 File| New| Project， 弹出 New Project 对话框， 在 Name下的编辑栏中输入项目名称， 选中 Analog or Mixed A/D。 在 Location 编辑栏中输入设计项目文档的存放路径。

2、单击 OK 键选中 Create a blank project， 单击 OK 键。2、 绘制单极共射放大电路的原理图 （1） 调元器件在 Capture 主窗口中， 单击 Place| Port， 弹出选择窗口， 先调用三极管， 在 BIPOLAR 库中的 Port 栏中， 点击三极管 Q2N2222， 单击 OK， 左击放置三极管， 单击右键选择菜单 END Mode可结束该器件的放置操作。 如此放置电阻 R、 电阻 C（ANALOG 库） 、 电源 VDC（SOURSE 库） 、模拟地 0（SOURSE 库） 、 信号源 VISN 等。 移动、 旋转和删除元器件 首先激活元器件， 左键选

3、中器件， 就可以移动器件； 右键选中 Mirror Horizontally、 Mirror Vertically 或 Rotate 命令， 来水平镜像翻转、 垂直镜像翻转或旋转元器件； 需要删除是右键 然后 Delete 即可。（2） 画连接线 选择菜单命令 Place| Wire 或相应的便捷工具图标， 此时数遍箭头变成十字， 将十字移到元器件引脚端口， 单击左键， 在移到要连接的另一元器件引脚端， 单击左键。 单击右键， 执行菜单命令 End Wire， 结束画线操作。 修改元器件标号和参数 用鼠标双击图中要修改的标号或参数， 弹出 Display Properties 窗口， 修改 V

4、alue； 编辑栏中的内容， 单击 OK 完成。（3） 对节点定义节点名 选择菜单命令 Place| Net Alias 或相应的便捷工具图标， 弹出 Place Net Alias 对话框， 在Alias 编辑栏中填写节点名， 如“Vc” ， 单击 OK 键。 到此为止， 完成了绘制电路原理图的工作。3、 设置仿真类型， 创建仿真简要表 （1） ias Point Detai1（静态） 选择菜单 PSpice /New Simulation Profile， 在 New Simulation 对话框下， 键入ias ， 用鼠标单击 Create， 然后在屏幕上弹出模拟类型和参数设置框；在模拟

5、类型和参数设置框下， 见 Analysis type 拦目， 用鼠标选中及单击 ias Point Detai1 ； 并 在 Output File Optiongs 拦目下， 单击选中“include detailed bias point information for nonlinear controlled sources and semiconductors” 。单击 应用（A） 及 确定 返回 ！（2） Transient （瞬态, 即时域分析） 选择菜单 PSpice /New Simulation Profile， 在 New Simulation 对话框下， 键入 TRAN

6、， 用鼠标单击 Create， 然后在屏幕上弹出模拟类型和参数设置框；在模拟类型和参数设置框下， 见 Analysis type 拦目， 用鼠标选中及单击 Time Domain（Transient） 再键入下列数据：Run to 4ms Start saving data 0ms Maximum step 20us 单击应用（A） 及 确定 返回 ！（3） AC Sweep（即频域分析）选择菜单 PSpice /New Simulation Profile， 在 New Simulation 对话框下， 键入 AC ，用鼠标单击 Create， 然后在屏幕上弹出模拟类型和参数设置框；在模拟类

7、型和参数设置框下， 见 Analysis type 拦目， 用鼠标选中及单击 AC Sweep/Noise 然后， 在 AC S weep Type 拦目下键入下列数据：Start 10hz End 100Meg Points/ Decade =101 对于 Logarithmic 项选中： Decade （十倍频， 取半对数坐标） 4、 电路规则检查及生成电路连接网表 （1） 将建立或修改后的文件（exa1. sch） 存盘 。（2） 建立电路连接规则检查和建立网表文件： 单击 PSpice / Create Netlist （若有问题， 屏幕会有指示， 并由设计者予以解决） 5 仿真 （1

8、） 电路的静态工作点 在项目管理器窗口中， 点击鼠标右键， 单机命令 Make Active， 激活 Bias 图标， 执行菜单命令 Pspice| Run, 单击菜单下便捷工具 V 按钮， 电路各节点对地电压会直接显示在电路图中。还可在 Capture 的项目管理器窗口中， 右键单击 Bias point 分析类型的简要表， 并执行右键菜单命令 View Output File 打开仿真结果输出文件， 则该电路的静态工作点， 如基极电流， 集电极电流， 集射集电压等， 都会显示在屏幕上。（2） 仿真放大电路的输入， 输出波形 在“项目管理器” 窗口中， 点击鼠标右键， 单击命令 Make A

9、ctive， 激活 TRAN 图标， 执行菜单命令 Pspice| Run, 屏幕上会出现一个空白坐标， 选择菜单命令 Trace| Add Trace, 弹出如下图所示的 “添加曲线”对话框， 从窗口左侧的变量列表中单击 V （Vo）, 或在 Trace Expression编辑框中输入 V（Vo） , 单击 ok 按钮， 完成添加， 则波形显示框便会显示出 Vo 的电压波形。 添加一个波形显示框， 以便同时观察多个波形。 选择菜单命令 Plot| Add Plot to Window，此时显示框中多出了一个显示框。 用以上方法添加输入电压 V（Vi： +） 的波形， 此时波形显示框中便显示

10、出 Vo 和 Vi 两个电压波形。 观察输入, 输出波形， 如有饱和失真和截止失真， 则退出仿真， 进入电路原理图中， 修改有关参数， 直至波形正常， 仿真结束。（3） 仿真放大电路电压增益的幅频响应曲线和相频响应曲线 在“项目管理器” 窗口中， 单击鼠标右键， 单击命令 Make Active， 激活 AC 图标， 选择菜单命令 Trace| Add Trace , 弹出 Add Trace 对话窗口。 幅频响应曲线 键入： dB（V（Vo） /V（Vs: +） ） , 单击 ok 按钮， 返回， 则幅频响应曲线显示在窗口中。 单击菜单命令 Trace| Cursor| Display， 激

11、活游标（十字交叉线）， 确定中频区 Av（dB） , 选择菜单命令 Plot| Label| Mark， 此时， 游标的坐标值记在曲线附近。 移动游标在中频电压增益下降约3dB 处， 横坐标频率值就是上（下） 限截止频率。 单击菜单命令 Plot| Label| Mark， 此时坐标值标记在曲线附近， 则可算出通频带。相频响应曲线 dB（Vp（Vo） -Vp（Vs: +） ） , 单击 ok 按钮， 返回， 则相频响应曲线显示在窗口中。 单击菜单命令 Traee| Cursor| Display, 激活图标， 此时坐标值显示在曲线附近。6、插面包板做实验并记录数据。五、实验结果与分析1、 已知

12、条件+VCC=+12V，RL=2K,Vi=10mV（有效值）,RS=50。2、主要技术指标|AV|30，Ri2K,Ro3K,fl500KHz,电路稳定性好。3、实验仪器设备低频信号发生器：低频信号发生器（1台）、数字万用表（1块）、双踪示波器（1台）、实验面包板（1块）、直流稳压电源（双路输出）（1台）、元器件及工具（1盒）4、电路工作原理如图所示，电位器，Rb2，R1，Re组成电流负反馈偏置电路，RC为晶体管直流负载，RL为负载电阻。CB、CC用来隔直和交流耦合。5、电路设计与调试（1）电路设计三极管用9013三极管，测得为300。其余原件参数如电路图所标示。（2）电路的装调按照设计的参数安

13、装电路，接通电源，调整电路，用万用表测得静态工作点及输入输出电阻：放大器的测量数据表静态工作点VBQ/VVCQ/VVEQ/VICQ/mAIBQ/uAVCEQ/V5.357.334.693004.6715.62.64电压增益（f=1kHz）ViVoAV=VO/VI=38.729.2mV1.13V输入电压Ri测试电阻R=2kVsRI=VI/（VS-VI）R=3.93K18.56mV28mV输出电阻Ro（负载电阻RL=2K）VolRO=（VO/VOL）-1RL=9211.49V1.02V6、主要技术指标的测量（1）测量电压增益AV在放大器输入端加上f=1KHz,Vipp=28mV的正弦波，在输出波形

14、不失真时，测得vi和vo的波形如图所示，由图知AV=Vopp/Vipp=1130/29.2=38.7（2）测量通频带BW如图所示，当放大器增益下降到中频增益的0.707倍时所对应的fL和fH故通频带为27Hz-1.564MHz通频带fL、fH的测量数据表输入VIPP=28mVfi/Hz202730401001k10k100k500k1M1.564MVOPP66479882491210901130114011201080936AV22.727.328.231.237.338.73938.437.032.020lgAV27.128.72929.931.431.831.730.1通频带Fl=27Hz

15、 FH=1.564MHz（3）测量输入电阻Ri取测试电阻为2K分别测得R两端对地电压Vspp=28mV,Vipp=18.56mV,则，Ri=RVi/（Vs-Vi）=3.93K（4）测量输出电阻Ro输入一固定信号电压，分别测得RL断开和接通时的输出电压VO=1.49V,VOL=1.02V,则Ro=（VO/VOL-1）RL=9217、误差分析（1）电压增益AV理论计算AV=38.7，实测值AV=38.7，相对误差为=0%（2）输入电阻理论值Rirbe =3700，实测3930。相对误差=（3930-3700）/3700=6.2%（3）输出电阻RO理论值RORC为1K,实测921。相对误差为=（10

16、00-921）/1000=7.9%。误差产生的原因有：1.各计算公式为近似公式。2，元件的实际值与标称值不尽相同3.在频率不太高时，CE、CB的容抗不能忽视4，测量仪器仪表的读数误差8、实验分析与研究（1）、影响放大器电压增益的因素从求AV的公式知，越大AV越大，RC越大，AV越大，而RoRC,故RC 不可太大。（2）影响放大器通频带的因素从求fL的公式知，CE变大fL变小，但CE增大，电容的体积和价格也增大，故应综合考虑。晶体管发射极增加负反馈电阻后，可使fL变小，AV减小。（3）、晶体管失真的研究当静态工作点太低时，会产生截止失真，过高时会产生饱和失真。改进办法：调整偏置电阻。截止失真时减小Rb1,提高VBQ以增大IBE,饱和失真时增大Rb1，以减小IEQ9、实验总结（1）通过这个实验，我学会了单级阻容BJT放大器的基本设计方法和调整静态工作点的方法，掌握了放大器的主要性能指标和测量方法。进一步熟悉了示波器和函数发生器的使用，学会了用万用表测静态工作点。（2）实验时要保持清晰的头脑，明白自己每一步应该做什么，为什么这样做，实验原理是什么，出现什么样的问题如何解决，只有这样，才真正起到了做实验的目的。