共射极放大电路的设计与Pspice的仿真验证.docx

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共射极放大电路的设计与Pspice的仿真验证

《模拟电子技术基础》课程

项目2

团队研究项目报告

项目名称:

团队组号:

团队成员:

指导教师:

填写日期:

项目成绩:

、研究项目的任务与要求设计一个共射极的放大电路设计指标:

1.电路有合适的静态工作点，其电压放大倍数Av>20、输入

电阻Ri>3KQ、输出电阻Ro<5.1KQ及频带Fh>lOOKHz，负载

电阻RL为5.1KQ。

2.讨论什么情况下会产生失真并分析产生什么失真，研究如何

能消除或减少非线性失真?

参考电路:

VCC

+12V

Vo

Rb1

20k

Rc

6.5k

C2

Rs

10

C1

II—

10uf

Vi

10uf

Q1

Q2N2222

Vs

>Rb2,

100uF

<

■10k

）Vs

>Re

z

i

1

A75

Re1

VOFF=VAMPL=FREQ=10kH

RL6k

二、团队成员分工

成员姓名

本研究项目中承担的工作

贡献度备注

三、研究思路与步骤（理论推导部分）

1研究思路：

我们采用的电路模型是老师所给的分压式电流负反馈工作点

稳定电路。

它的基极-射极偏置电路由VCC、基极电阻Rb1、Rb2和射极电阻Re组成,常称为基极分压式射极偏置电路。

分析直流通路稳定电路静态工作点的原理及过程:

当Rb1、Rb2的阻值大小选择适当，能满足流经Rbi的电流大大大于Ibq，使得

Rbi和Rb2上的电流近似相等时，可认为基极直流电位基本上为一固定值，即

ubQ-^^1VCC，与环境温度几乎无关，在此条件下，当温度升高引起静态

Rbi+Rb2

电流Icq（止Ieq）增加时，发射极直流电位Veq也增加。

由于基极电位Vbq基本固定不变，因此外加在发射结上的电压Vbeq将自动减小，使IeQ跟着减小，结果抑

制了Icq的增加，使Icq基本维持不变，达到自动稳定静态工作点的目的。

当温

度降低时，各电量向相反变化，Q点也能稳定。

同时将Re分成两部分串联，一部分小电阻，一部分大电阻。

在大电阻两端并

联一个大电容，由于电容有隔离直流，传送交流的作用，因此，在Re两端并联

电容后，对静态工作点没有影响，对动态工作情况会产生影响，即电容对Re上

的交流信号有旁路的作用。

为增强电路稳定静态工作点Q点的效果，同时兼顾其他指标，工程上一般取

Vbq=（3~5）V，流经Rbi的电流=（5~10）Ibq，这就要求偏置电阻应满足

Rl//Rb2<<（1+P）Re

步骤：

小信号仿真模型:

RL

5.1k

根据题目要求Av=25，并且输入电阻Ro=5.1KQ、负载电阻RL为5.1KQ。

根据

AUo-plb（Rc/Rl）PRL

UiIbhe+IeRerbe+（1+P）Re

I

（1+P）&"「be,则A,--R

Re

所以

Re2=102Q

为使静态工作点稳定设置Rei=2.9K0，并在其两端并上旁路电容。

同时根据

工程上的要求Vbq=（3~5）V，流经Rbi的电流=（5~10）Ibq，这就要求偏置电阻

应满足RJ/%2。

根据

R=Rbi//Rb2//[rbe+（1+0）Re]

求得

Rbi=5OK0

Rb2=35KO

输入电阻

R=4.15K。

但由于理论与实际存在的误差，实际尺2=780

仿真图如下:

V2

Rc

Rb1

50k

5.1k

C1

11

10uf

IEQ

UBQ—UBEQ

A、当静态工作点过高时将出现截止失真，更具上述公式IeqT-UbqT-Rb1

TorRb2；,理论上还可以通过增大Vcc都可以使电路出现截止失真。

并且失真出现在输入回路，表现为顶部失真。

B、当静态工作点过低时会出现饱和失真，根据上述公式IeqUbqRbi

JorRb2t理论上还可以减小Vcc都可以出现截止失真。

并且出现在输出回路，表

现为底部失真。

C、当输入信号的幅值过大时，也会出现失真，这是根据Uom的大小可能先

出现截止失真也可能先出现饱和失真。

UBQUbEQ

Re

12.00V

12V

ov

Rbl

50k

Q1

4.44eV

Rc

5Jk

C1

Q2N2222

ov

Rb2

35k

3.797V

Re1

2.9k

RL

VOFF=0,

VAMPL=201

FREQ=lOkhZ

C3lOOuf

5.1k

尺e2

78

0V

_0

UcEQ=5.620V

Ubeq=O.651V

所以Uom=4.969V首先出现饱和失真。

四、绘制Pspice电路图及仿真验证

电压放大倍数曲线;

输入电阻曲线:

波特图曲线:

UEyMuTIt

Wirt

U«iujnm«nlHhil^

=rz

（It!

11L■■HH>3d1DAlvr卄円吒

'■3ISUMiaiii-aHfi

fIy

CrtilL^W™l«t™^-rW^XVl..

截止失真（顶部失真）：

*QO=lVq-

；r-•展

Illi

下；yyv—

F：

痂沁耐-

II

i「7

"irr

VJU

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1—

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0旦

冋叭畑

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□.3DJ

口.5R9

饱和失真（底部失真）：

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…眩.

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…:

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D.1EJ

口.Ema

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□.4砂

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冋Vi：

畑

由于输入型号赋值过大出现的失真:

:

e

L&ib0.：

570m）：

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■I4}

-4ClMV-i

1

…M

fEt：

£

—击

-aaoMjL——

Os

冋V4畑

同时出现两种失真:

五、理论推导与仿真验证的结果对比与分析

放大倍数A由仿1真结果看出25.150疋25倍;

输入电阻

Ri=4.164k>3KQ;

fH—.fL=10.68000meg-19.8242S10.06MHz>100KHz

计算通频带

△f

符合题目要求仿真结果与推导过程一致。

同时通过改变静态工作点和输入信号源幅值，同样的出了响应的失真结果，仿真

结果与理论推导一致。

六、研究结果的应用

射极偏置电路，是指能把微弱的信号放大的电路，是构成其他模拟电路（如滤波、振荡、稳压等功能电路）的基本单元电路，大多数模拟电子系统中都应用了不同类型的放大电路。

“放大”是最基本的模拟信号处理功能，其本质是实现能量的控制（即能量的转换）：

用能量比较小的输入信号来控制另一个能源，使输出端的负载上得到能量比较大的信号。

放大的对象是变化量，放大的前提是传输不失真。

具体的生活应如，音响设备、收音机等等。

七、电路的硬件制作及性能测试（无要求可省略）

八、总结与体会

这是本学期模拟电子技术课的第二次团队大作业，由于经历了寒假的“渐忘期”，在上一次的团队项目一中对软件的操作有了些生疏。

有了第一次团队项目一的预热，这次的项目上手起来也顺手的多，各个成员的配合更加默契，分工更加明确，因此这次的团队成果也使整个团队感到满意。

这次的作业是设计一个共射极的放大电路，在一定的条件下讨论什么情况下会产生失真并分析产生什么失真，研究如何能消除或减少非线性失真。

我们首先明确了研究思路，然后分析直流通路稳定电路静态工作点的原理及过程，接着画出小信号模型等。

最终通过全队的合作，终于完成了任务。

九、参考文献

《电子技术基础》模拟部分（第五版）