模拟电路虚拟试验举例Word下载.docx
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图1A.3
(1)去掉两个电压标示符“VoltageLevel”,在电路中放入一个电流标示符“CurrentintoPin”(注意:
要放在元器件引出端的位置),如图1A.3所示。
执行PSpice/Run命令,即可看到回路中的电流波形。
(2)测量回路电流的振幅。
4.脉冲信号的产生与测试
(1)绘制电路:
在SOURCE库中取出一个时钟信号源符号DigClock,在ANALOG库中取出1个电阻R。
连接成电路如图1A.4所示。
图1A.4
(2)给时钟信号源设置参数:
选中时钟信号源符号DigClock,双击之,在出现的参数编辑栏中,设置OFFTIME(一个周期中低电平持续时间)=1μs、ONTIME(一个周期中高电平持续时间)=1μs。
(3)用虚拟示波器观察时钟信号的波形。
①执行Pspice/Marke命令,从子命令菜单中选择电压标示符“VoltageLevel”放置在电路的输出端。
②选择瞬态分析,分析时间:
0~10μs。
③执行Pspice/Run命令,即可看到时钟信号波形如图1A.5所示。
(4)测量信号的振幅、周期。
图1A.5时钟信号波形图
四、思考题
1.用放置波形显示标示符的方法,能够同时看到输入输出电压和回路电流的波形图吗?
为什么?
用什么方法可以同时看到?
2.如果想改变观察到的波形周期的个数,应怎么办?
实验2A测试半导体二极管、三极管
1.学习用OrCAD/PSpice软件测试晶体管特性曲线的方法。
2.学习直流(DC)分析中的“嵌套”分析和Probe中的坐标变换及设置。
三极管、二极管(在EVAL库中)各1个
电阻(在ANALOG库中)若干个
直流电压源、直流电流源(在SOURCE库中)各1个
1.测试三极管的特性曲线
(1)测试三极管的输出特性曲线。
①用Capture绘制电路图如图2A.1所示。
②选择直流(DC)分析。
在进行直流分析时,除了允许设置一个自变量外,还允许设置一个参变量,称为“嵌套”设置。
在直流分析参数设置框中,选VCE为自变量,变化范围:
0~20V,步长:
2V。
③在Option栏中再选中“SecondarySweep”,并选IB为参变量,变化范围:
0~120μA,步长:
20μA。
注意:
Options栏中的两项“PrimarySweep”和“SecondarySweep”必须全都选中(在前面的小方框中打对号)。
④运行PSpice:
执行Trace/AddTrace命令。
在AddTrace对话框中,选IC(Q1)作输出量,出现输出特性曲线的波形图。
图2A.1三极管输出特性曲线的测试电路
⑤参照第二章2.4.5节介绍的坐标轴的设置方法,将Y轴的刻度范围设置为0~+8mA,显示出如图2A.2所示的输出特性曲线。
图2A.2三极管的输出特性曲线
(2)测试三极管的输入特性曲线。
①用Capture绘制电路图如图2A.3所示。
图2A.3三极管输入特性曲线的测试电路
选VBB为自变量,变化范围:
0~24V;
步长:
选VCE为参变量,变化范围:
0~12V;
1V。
③运行PSpice:
在AddTrace对话框中,选IB(Q1),出现IB(Q1)的波形,但X轴显示的是VBB。
④参照第二章2.4.5节介绍的坐标变换方法,改变X轴。
为了显示输入特性曲线,应把X轴变为V(B),即VBE电压。
方法是:
执行Plot/AxisSettings命令,打开坐标轴设置框,点“AxisVariable”按钮,在列表框中选择V(B),按OK键。
此时,X轴就变为V(B),显示出如图2A.4所示的输入特性曲线。
图2A.4三极管的输入特性曲线
(3)测试二极管的V-A特性曲线
①用Capture绘制电路图如图2A.5所示。
选V1为自变量,变化范围:
-5V~+5V,步长:
0.1V。
③运行PSpice,执行Trace/AddTrace命令。
在AddTrace对话框中,选I(D1)为输出量,把X轴变为V(D1),即显示出如图2A.6所示的V-A特性曲线。
图2A.5二极管特性曲线的测试电路
图2A.6二极管的V-A特性曲线
四、实验报告
1.保存并打印出实验电路及各实验波形图。
2.总结用PSpice软件测试晶体管特性曲线的方法。
五、思考题
1.怎样从三极管的输出特性曲线上测得管子的电流放大系数
?
2.怎样从二极管的V-A特性曲线上测得管子在某点的直流电阻RF和交流电阻rF?
实验3A基本放大电路
1.学习基本放大电路静态工作点、放大倍数、输入电阻、输出电阻的测试方法。
2.观察电路参数对放大器静态工作点及输出波形的影响。
三极管(在EVAL库中);
电阻、电容(在ANALOG库中);
直流电压源、正弦电压源(在SOURCE库中)。
1.用Capture绘制电路图,如图3A.1所示。
设置三极管的
,设置好输出节点名Vo。
图3A.1基本放大器
2.测试电路的静态工作点
(1)使Rb=680kΩ,选择静态工作点分析(BiasPoint)。
(2)运行PSpice。
(3)查看分析结果。
分析计算结束后,在Probe窗口下选择View/OutputFile命令,即可看到三极管Q1的静态工作点值如图3A.2所示。
图3A.2静态工作点值
(4)改变Rb,重复以上步骤,观看静态工作点的变化情况。
3.测量电压放大倍数
(1)将输入正弦信号源设置为:
VOFF=0,VAMPL(振幅)=5mV,FREQ(频率)=1kHz,TD=0,DF=0,PHASE=0。
(2)选择瞬态分析。
分析时间:
0~4ms,时间步长:
(3)运行PSpice。
(4)查看分析结果:
分析计算结束后,在Probe窗口中,执行Trace/AddTrace命令,选择V(Vo)作输出量,即可看到输出端的波形。
(5)执行Plot/AddPlottoWindow命令,在屏幕上添加一个空白的波形显示区。
再执行Trace/AddTrace命令,在AddTrace对话框选择V(Vi:
+),点OK按钮,即可同时看到输入信号Vi的波形,如图3A.3所示。
图3A.3输入输出波形图
(6)启动标尺读出输出电压的峰值Vo=511.5mV,计算:
4.测量输出电阻Ro
o
′
将负载开路(RL=
),重复以上步骤,测量出空载时的输出电压的的峰值
,根据戴维南定理,可由下式算得放大器输出电阻:
5.测量输入电阻Ri
在电路中电容C1前串入电阻RX=5.1kΩ,使输入信号VS=10mV(峰值),进行瞬态分析,得到VS与电容C1右端Vi的波形如图3A.4所示。
启动标尺读出Vi=2.355mV(峰值),即可求得:
图3A.4测量输入电阻Ri的波形
6.观察静态工作点对输出波形的影响
(1)仍使Vi=5mV,ƒ=1kHz。
将Rb减小到100kΩ,进行瞬态分析,观察输出电压波形如图3A.5所示。
图3A.5Rb=100kΩ时的波形
(2)将Rb增加到1MEG(1MΩ),并适当增加Vi(如Vi=20mV),进行瞬态分析,观察输出电压波形如图3A.6所示。
图3A.6Rb=1MΩ时的波形
1.保存并打印出实验电路及各实验数据及波形图,计算AV、Ri、Ro值。
2.分析静态工作点对输出波形的影响。
还可以用什么方法来测试电路的输入输出电阻?
是否可以按照输入输出电阻的定义来测量?
设计一种方案试一下。
实验4A两级阻容耦合放大器
1.学习多级放大器的静态工作点、放大倍数的测试方法。
2.学习多级放大器频率特性的测试方法。
三极管(在EVAL库中);
1.用Capture绘制电路如图4A.1所示。
设置三极管的β1=β2=60,设置好各节点名。
(1)使Rb1=25kΩ,Rb3=65kΩ,选择静态工作点分析(BiasPoint)。
分析计算结束后,在Probe窗口下选择View/OutputFile命令,可计算出电路各节点的静态电位如图4A.2所示。
图4A.1两级阻容耦合放大器
(1)将输入正弦信号源Vi设置为:
VOFF=0,VAMPL(振幅)=2mV,FREQ(频率)=1kHz,TD=0,DF=0,PHASE=0,AC=10mV(为进行交流分析作准备)。
0.01ms。
图4A.2静态工作点值
(3)运行PSpice后查看分析结果。
分析计算结束后,用Probe窗口中的多窗口显示,同时观看第一级输出端V3和总输出端V9的波形如图4A.3所示。
注意V3波形中含有直流分量。
(4)启动标尺读出输出电压的峰值Vo=693mV,计算:
4.测量放大器的频率特性
(1)进行交流(ACSweep)分析。
频率范围设置为:
1Hz~10MEGHz。
分析类型选“Decade”,意思是以10倍频方式扫描。
在Points/Decade栏中填入“4”,意思是每10倍频间隔计算4个点。
要使交流分析有效,输入正弦信号源中的AC项一定要赋值。
图4A.3输出波形图
在Probe窗口中,执行Trace/AddTrace命令,在“TraceExpression”文本框中键入DB(V(9)/V(Vi:
+)),即显示出电压增益的幅频特性曲线。
然后点选Trace/AddYAxis,增加一个纵轴。
在“TraceExpression”文本框中键P(V(9)/V(Vi:
+)),即同时显示出电压增益的相频特性曲线,如图4A.4所示。
(3)启动标尺可以测得:
中频电压增益AVM=51.69dB
上限截止频率ƒH=65kHz
下限截止频率ƒL=126.8Hz
5.观察
H与
L
(1)将输入正弦信号的频率设置为ƒ=ƒL=126.8Hz,进行瞬态分析,观看输出与输入的波形如图4A.5所示。
启动标尺可以测出
45°
。
(2)将输入正弦信号的频率设置为ƒ=ƒH=65kHz,进行瞬态分析,观看输出与输入的波形,启动标尺测出
H。
图4A.4频率特性曲线
图4A.5用瞬态分析观察相位
保存并打印出实验电路及各实验数据及波形图,从各波形图中计算或提取AVM、ƒH、ƒL、
H、
L值。
1.电路的ƒH、ƒL主要与电路中的哪些参数有关?
电路中的电容CL起什么作用?
2.怎样从图4A.4所示的频率特性曲线上用标尺测出
L的值?
实验5A场效应管放大器
1.学习共源放大电路的静态、动态指标的测试方法。
2.了解场效应管放大器的可变电阻特性,了解高阻电路的测量方法。
结型场效应管(在EVAL库中);
电阻、电容(在ANALOG库中)直流电压源、正弦电压源(在SOURCE库中)。
1.用Capture绘制电路图如图5A.1所示。
设置好各节点名。
(1)使R=2.5kΩ,选择静态工作点分析(BiasPoint)。
(2)运行PSpice,在Probe窗口下选择View/OutputFile命令,即可看到电路的静态工作点值如图5A.2所示。
图5A.1场效应管放大电路
图5A.2静态工作点值
(3)改变R,重复以上步骤,观看静态工作点的变化情况。
VOFF=0,VAMPL(振幅)=100mV,FREQ(频率)=1kHz,TD=0,DF=0,PHASE=0。
(2)进行瞬态分析,时间范围:
分析计算结束后,在Probe窗口中,执行Trace/AddTrace命令,运用Probe的多窗口显示,即可看到输入输出波形如图5A.3所示。
图5A.3输入输出波形图
(4)启动标尺读出输出电压的峰值Vo=1.78V,计算:
4.测量输入电阻Ri
用第一章1.2.5节介绍的方法,在电路中串入电阻RX=1MEG(1MΩ),使输入信号Vs=100mV(峰值),进行瞬态分析,测得Vi=50mV(峰值),可求得:
5.测量场效应管可变电阻
(1)按图5A.4绘制好电路,图中Vi=1V、ƒ=1kHz的正弦电压源,Vgs为直流电压源。
将栅源电压Vgs设置为全局变量{Vgs},同时选择瞬态分析和参数扫描分析(ParametricSweep),分析参数设置为:
在Sweepvariable栏中选中“Globalparamete”,在paramete栏中填入“Vgs”,变量变化范围:
0V~-2V,步长:
-0.5V。
图5A.4测量场效应管可变电阻的电路
(3)进行电路性能分析:
为了看到输出与Vgs的关系曲线,在分析结束并将出现的多批运行结果全部选中后,执行Trace/PerformanceAnalysis(电路性能分析)命令,屏上出现电路性能分析窗口,该窗口与Probe窗口类似,只是X轴变量变为Vgs了。
在电路性能分析窗口中执行Trace/AddTrace命令,选中特征函数Max(),再选输出变量V(Vd)/Id(J1),则屏上出现场效应管可变电阻与Vgs的关系曲线如图5A.5所示。
从图中可以看出,在此条件下
约为140~380Ω。
1.保存并打印出实验电路及各实验数据及波形图,计算整理出AV、Ri、可变电阻等参数值。
2.分析总结场效应管及场效应管放大器的特点。
图5A.5可变电阻与VGS的关系曲线
还可以用什么方法来测试电路的可变电阻?
实验6A差动放大电路
1.学习差动放大器的特点及静态工作点、差模放大倍数、共模放大倍数、输入电阻、输出电阻的测试方法。
2.学习用PSpice9对直接耦合放大器进行分析的方法。
稳压管(在EVAL库中);
电位器(在BREAKOUT库中);
1.用Capture绘制电路图,如图6A.1所示。
2.测试电路的静态工作点。
对电路进行静态工作点分析(BiasPoint)。
在Probe窗口下选择View/OutputFile命令,即可看到两个三极管的静态工作点值如图6A.2所示。
图6A.1基本差动放大器
****BIPOLARJUNCTIONTRANSISTORS
NAMEQ_Q1Q_Q2Q_Q3
MODELQ2N2222Q2N2222Q2N2222
IB6.74E-066.74E-061.30E-05
IC5.49E-045.49E-041.11E-03
VBE6.28E-016.28E-016.46E-01
VBC-6.51E+00-6.51E+00-7.27E+00
VCE7.14E+007.14E+007.91E+00
图6A.2静态工作点值
3.测量双端输入、双端输出的差模电压放大倍数AVd。
①在A、B两端加输入正弦电压源Vi,参数设置为:
VOFF=0,VAMPL(振幅)=50mV,FREQ(频率)=1kHz,TD=0,DF=0,PHASE=0,DC=0(为进行直流分析作准备)。
②选择直流传输特性分析(TRANSFERFUNCTION),设置参数如下:
在Analysistype栏中选“BiasPoint”。
在Option栏中选“GeneralSettings”。
在OutputFileOptions栏中选“Calculatesmall-signalDCgail”。
在FromInputsource栏中填入“Vi”。
在ToOutput栏中填入“V(Vo1,Vo2)”。
③运行PSpice。
在Probe窗口中,选择View/OutputFile命令,移动滚动条即可得到如图6A.3所示的计算结果。
****SMALL-SIGNALCHARACTERISTICS
V(VO1,VO2)/V_Vi=-4.939E+01
INPUTRESISTANCEATV_Vi=9.892E+02
OUTPUTRESISTANCEATV(VO1,VO2)=1.967E+04
图6A.3双入双出的分析结果
4.测量单端输入、单端输出的差模电压放大倍数AVd1。
①在A、0两端加输入正弦电压源Vi,参数设置同上。
②选择直流传输特性分析(TRANSFERFUNCTION)。
在ToOutput栏中填入“V(Vo2)”(意思是从Vo2输出)。
其它设置同上。
可得到如图6A.4所示的计算结果。
V(VO2)/V_Vi=2.432E+01
INPUTRESISTANCEATV_Vi=5.023E+02
OUTPUTRESISTANCEATV(VO2)=9.905E+03
图6A.4单入单出的分析结果
5.测量单端输出的共模电压放大倍数AVC1。
①将A、B两端短接,在A、0端加输入信号Vi,参数设置同上。
②选择直流传输特性分析(TRANSFERFUNCTION),设置参数同步骤(3),得到如图6A.5所示的计算结果。
V(VO2)/V_Vi=-2.971E-03
INPUTRESISTANCEATV_Vi=2.550E+02
OUTPUTRESISTANCEATV(VO2)=9.914E+03
图6A.5共模输入单端输出分析结果
6.观看输入、输出波形
①将输入信号设置为差模单端输入方式。
②进行瞬态分析,时间范围:
分析计算结束后,在Probe窗口中,执行Trace/AddTrace命令,运用Probe的多窗口显示,即可看到输入输出波形如图6A.6所示。
图6A.6输入、输出波形
7.作出电路的电压传输特性。
②选择直流扫描分析(DCSWEEP),参数设置为:
在Sweepvariable栏中选“Voltagesource”;
在Name栏中填入“Vi”。
在Sweeptype栏中选“Linear”,变量变化范围:
-1V~+1V,步长:
0.01V。
③运行PSpice后,在Probe窗口中,执行Trace/AddTrace命令,用光标依次点中V(Vo1)和V(Vo2),即显示该电路电压传输特性曲线,如图6A.7所示。
图6A.7电压传输特性
将以上测试结果列入表6A.1中。
表6A.1测试结果
差模双入双出
差模单入单出
共模单端输出
AVd=-49.4
AVd1=24.3
AVC1=-2.97
10-3
Rid=989Ω
Rid=502Ω
RiC=255Ω
Rod=19.7kΩ
Rod=9.9kΩ
RoC=9.91kΩ
1.保存并打印出实验电路及各实验数据及波形图,将差动放大器的测试结果以列表的形式给出。
2.计算电路的共模抑制比CMRR的大小,说明恒流源的作用。
1.是否可以用瞬态分析的方法来测试电路的电压放大倍数?
哪种方法更简单些?
2.单端输出时的差模电压放大倍数什么情况下为正,什么情况下为负?
实验7A负反馈放大器
1.研究负反馈对放大器性能的改善。
2.学习负反馈放大器技术指标的测试方法。
电阻、电容(在ANALOG库中)。
直流电压源、正弦电压源(在SOURCE库中)。
1.用Capture绘制电路图,如图7A.1所示。
2.测试开环放大器的动态指标
(1)在如图7A.1所示的电路中,断开反馈电阻Rf与晶体管Q1发射极的连线,并将Rf与负载电阻RL并联(考虑开环后反馈网络对基本放大器的负载作用)。
输入信号Vi选正弦源,设置参数为:
VAMPL=2mV,FREQ=1kΩ,AC=2mV(为进行交流分析作准备)。
图7A.1反馈放大器
(2)测量AV:
进行瞬态分析,在Probe
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