基于PSpice的单管放大电路的静态工作点及交流扫描分析.docx

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基于PSpice的单管放大电路的静态工作点及交流扫描分析

1Pspice简介…………………………………………2

2单管放大电路理论分析……………………………3

2.1单管放大电路原理图…………………………………………3

2.2单管放大电路原理分析………………………………………4

2.2.1静态工作点分析…………………………………………………4

2.2.2动态性能的分析…………………………………………………4

3程序运行结果及图表分析和总结…………………5

3.1数据…………………………………………………………5

3.1.1静态工作点分析…………………………………………………5

3.1.2时域分析………………………………………………………10

3.1.3交流扫描………………………………………………………15

3.2数据2………………………………………………………18

3.2.1静态工作点分析………………………………………………19

3.2.2时域分析………………………………………………………24

3.2.3交流扫描………………………………………………………28

3.3数据3…………………………………………………………33

3.3.1静态工作点分析………………………………………………33

3.3.2时域分析………………………………………………………38

3.3.3交流扫描………………………………………………………42

4课程设计心得体会…………………………………47

5参考文献……………………………………………49

电路CAA课程设计

━━基于PSpice的单管放大电路的静态工作点及交流扫描分析

1Pspice简介

用于模拟电路仿真的SPICE（SimulationProgramwithIntegratedCircuitEmphasis）软件于1972年由美国加州大学伯克利分校的计算机辅助设计小组利用FORTRAN语言开发而成，主要用于大规模集成电路的计算机辅助设计。

SPICE的正式版SPICE2G在1975年正式推出，但是该程序的运行环境至少为小型机。

1985年，加州大学伯克利分校用C语言对SPICE软件进行了改写，并由MICROSIM公司推出。

1988年SPICE被定为美国国家工业标准。

与此同时，各种以SPICE为核心的商用模拟电路仿真软件，在SPICE的基础上做了大量实用化工作，从而使SPICE成为最为流行的电子电路仿真软件。

PSPICE采用自由格式语言的5.0版本自80年代以来在我国得到广泛应用，并且从6.0版本开始引入图形界面。

1998年著名的EDA商业软件开发商ORCAD公司与Microsim公司正式合并，自此Microsim公司的PSPICE产品正式并入ORCAD公司的商业EDA系统中。

不久之后，ORCAD公司已正式推出了ORCADPSPICERelease10.5，与传统的SPICE软件相比，PSPICE10.5在三大方面实现了重大变革：

首先，在对模拟电路进行直流、交流和瞬态等基本电路特性分析的基础上，实现了蒙特卡罗分析、最坏情况分析以及优化设计等较为复杂的电路特性分析；第二，不但能够对模拟电路进行，而且能够对数字电路、数/模混合电路进行仿真；第三，集成度大大提高，电路图绘制完成后可直接进行电路仿真，并且可以随时分析观察仿真结果。

PSPICE软件的使用已经非常流行。

在大学里，它是工科类学生必会的分析与设计电路工具；在公司里，它是产品从设计、实验到定型过程中不可缺少的设计工具。

它主要用于所设计的电路硬件实现之前，先对电路进行模拟分析，就如同对所设计的电路用各种仪器进行组装、调试和测试一样，这些工作完全由计算机来完成。

用户根据要求来设置不同的参数，计算机就像扫描仪一样，分析电路的频率响应，像示波器一样，测试电路的瞬态响应，还可以对电路进行交直流分析、噪声分析、MonteCarlo统计分析、最坏情况分析等，使用户的设计达到最优效果。

以往一个新产品的研制过程需要经过工程估算，试验板搭试、调整，印刷板排版与制作，装配与调试，性能测试，测试指标不合格，再从调整开始循环，直至指标合格为止。

这样往往需要反复实验和修改。

而仿真技术可将“实验”与“修改”合二为一。

2单管放大电路理论分析

2.1单管放大电路原理图

2.2单管放大电路原理分析

2.2.1静态工作点分析

令Vs=0，并把电容断开，图中只剩下12V直流电源，GND，NPN管R1,R2,Rc,Re。

IR1>>IBQ的条件下有

VBQ

VCC*R2/（R1+R2）

集电极电流ICQ

IEQ=（VBQ-VBEQ）/Re

VBQ/Re

基极电流IBQ=ICQ/

集电极-射极电压VCEQ=VCC-ICQ（Rc+Re）

2.2.2动态性能的分析

画出该电路图的小信号等效电路，由此求得电压增益，输入电阻和输出电阻。

2.2.2.1求Av

vo=-

ib（Rc//RL）

vi=（1+

）ibRe

Av=vo/vi=-

（Re+RL）/[rbe+（1+

）Re]

接入电阻Re，提高了静态工作点的稳定性，但是电压增益下降了，为了解决这个矛盾，在电阻的旁边并联一个电容，此时的电压增益为：

Av=vo/vi=-

（Re+RL）/rbe

2.2.2.2求Ri

由于Av=-

（Re+RL）/rbe

ii=ib+iR=vi[rbe+（1+

）Re]+vi/R1+vi/R2

Ri=vi/ii=R1//R2//[rbe+（1+

）Re]

2.2.2.3求Ro

根据KVL

Ro’=vt/ic=rce[1+

Re/（Rbe+R1//R2+Re）]

Ro=Ro’//Rc

由此可知，当BJT的基极电位固定，并在发射极电路里接一电阻Re，便可提高输出电阻，亦可提高电路的恒流特性。

3程序运行结果及图表分析和总结

3.1数据1

=47.13

3.1.1静态工作点分析（BiasPoint）

对文件进行BiasPoint分析

静态电压

静态电流

静态功率

输出文件1D:

\project\qiaoshuang-SCHEMATIC1-Bias.sim

****12/27/0812:

38:

31**************PSpiceLite（Mar2000）************

**Profile:

"SCHEMATIC1-Bias"[D:

\project\qiaoshuang-SCHEMATIC1-Bias.sim]

****CIRCUITDESCRIPTION

*********************************************************************

**Creatingcircuitfile"qiaoshuang-SCHEMATIC1-Bias.sim.cir"

**WARNING:

THISAUTOMATICALLYGENERATEDFILEMAYBEOVERWRITTENBYSUBSEQUENTSIMULATIONS

*Libraries:

*LocalLibraries:

.LIB".\qiaoshuang.lib"

*From[PSPICENETLIST]sectionofC:

\ProgramFiles\OrcadLite\PSpice\PSpice.inifile:

.lib"nom.lib"

*Analysisdirectives:

.OP

.PROBEV（*）I（*）W（*）D（*）NOISE（*）

.INC".\qiaoshuang-SCHEMATIC"

****INCLUDINGqiaoshuang-SCHEMATIC****

*sourceqiaoshuang

V_VsVI0AC5mV

+SIN0V30mV1kHz000

Q_Q1N00623N00979N00555Q2N2222

R_R1N00979N0142451k

R_R20N0097911k

R_RcN00623N014245.1k

R_RL0VO5.1k

C_C1VIN0097910uf

C_C2N00623VO10uf

C_C30N00555100uf

V_V1N01424012V

R_Re0N005551k

****RESUMINGqiaoshuang-SCHEMATIC1-Bias.sim.cir****

.END

Unabletofindindexfileqiaoshuang.indforlibraryfileqiaoshuang.lib

Makingnewindexfileqiaoshuang.indforlibraryfileqiaoshuang.lib

Indexhas1entriesfrom1file（s）.

****12/27/0812:

38:

31**************PSpiceLite（Mar2000）************

**Profile:

"SCHEMATIC1-Bias"[D:

\project\qiaoshuang-SCHEMATIC1-Bias.sim]

****BJTMODELPARAMETERS

*********************************************************************

Q2N2222

NPN

IS14.340000E-15

BF50

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

****12/27/0812:

38:

31**************PSpiceLite（Mar2000）**************Profile:

"SCHEMATIC1-Bias"[D:

\project\qiaoshuang-SCHEMATIC1-Bias.sim]

****SMALLSIGNALBIASSOLUTIONTEMPERATURE=27.000DEGC

*********************************************************************NODEVOLTAGENODEVOLTAGENODEVOLTAGENODEVOLTAGE

（VI）0.0000（VO）0.0000（N00555）1.2409（N00623）5.8059

（N00979）1.8907（N01424）12.0000

VOLTAGESOURCECURRENTS

NAMECURRENT

V_Vs0.000E+00

V_V1-1.413E-03

TOTALPOWERDISSIPATION1.70E-02WATTS

****12/27/0812:

38:

31**************PSpiceLite（Mar2000）*****************

**Profile:

"SCHEMATIC1-Bias"[D:

\project\qiaoshuang-SCHEMATIC1-Bias.sim]

****OPERATINGPOINTINFORMATIONTEMPERATURE=27.000DEGC

*********************************************************************

****BIPOLARJUNCTIONTRANSISTORS

NAMEQ_Q1

MODELQ2N2222

IB2.63E-05

IC1.21E-03

VBE6.50E-01

VBC-3.92E+00

VCE4.57E+00

BETADC4.61E+01

GM4.68E-02

RPI1.01E+03

RX1.00E+01

RO6.42E+04

CBE5.57E-11

CBC3.91E-12

CJS0.00E+00

BETAAC4.72E+01

CBX/CBX20.00E+00

FT/FT21.25E+08

JOBCONCLUDED

TOTALJOBTIME.03

3.1.2时域分析（TimeDomain）

对Vo和Vi进行时域分析

输出文件2D:

\project\qiaoshuang-SCHEMATIC1-Tran.sim

****12/27/0812:

53:

24**************PSpiceLite（Mar2000）**************Profile:

"SCHEMATIC1-Tran"[D:

\project\qiaoshuang-SCHEMATIC1-Tran.sim]

****CIRCUITDESCRIPTION

***********************************************************************Creatingcircuitfile"qiaoshuang-SCHEMATIC1-Tran.sim.cir"

**WARNING:

THISAUTOMATICALLYGENERATEDFILEMAYBEOVERWRITTENBYSUBSEQUENTSIMULATIONS

*Libraries:

*LocalLibraries:

.LIB".\qiaoshuang.lib"

*From[PSPICENETLIST]sectionofC:

\ProgramFiles\OrcadLite\PSpice\PSpice.inifile:

.lib"nom.lib"

*Analysisdirectives:

.TRAN04mS020uS

.PROBEV（*）I（*）W（*）D（*）NOISE（*）

.INC".\qiaoshuang-SCHEMATIC"

****INCLUDINGqiaoshuang-SCHEMATIC****

*sourceqiaoshuang

V_VsVI0AC5mV

+SIN0V30mV1kHz000

Q_Q1N00623N00979N00555Q2N2222

R_R1N00979N0142451k

R_R20N0097911k

R_RcN00623N014245.1k

R_RL0VO5.1k

C_C1VIN0097910uf

C_C2N00623VO10uf

C_C30N00555100uf

V_V1N01424012V

R_Re0N005551k

****RESUMINGqiaoshuang-SCHEMATIC1-Tran.sim.cir****

.END

****12/27/0812:

53:

24**************PSpiceLite（Mar2000）**************Profile:

"SCHEMATIC1-Tran"[D:

\project\qiaoshuang-SCHEMATIC1-Tran.sim]

****BJTMODELPARAMETERS

*********************************************************************

Q2N2222

NPN

IS14.340000E-15

BF50

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

****12/27/0812:

53:

24**************PSpiceLite（Mar2000）*************Profile:

"SCHEMATIC1-Tran"[D:

\project\qiaoshuang-SCHEMATIC1-Tran.sim]

****INITIALTRANSIENTSOLUTIONTEMPERATURE=27.000DEGC

*********************************************************************

NODEVOLTAGENODEVOLTAGENODEVOLTAGENODEVOLTAGE

（VI）0.0000（VO）0.0000（N00555）1.2409（N00623）5.8059

（N00979）1.8907（N01424）12.0000

VOLTAGESOURCECURRENTS

NAMECURRENT

V_Vs0.000E+00

V_V1-1.413E-03

TOTALPOWERDISSIPATION1.70E-02WATTS

JOBCONCLUDED

TOTALJOBTIME.03

3.1.3交流扫描（ACSweep）

至上而下是输出电阻，Vo与Vi的相位差，幅频特性曲线

输出文件3D:

\project\qiaoshuang-SCHEMATIC1-AC.sim

****12/27/0812:

57:

46**************PSpiceLite（Mar2000）*************Profile:

"SCHEMATIC1-AC"[D:

\project\qiaoshuang-SCHEMATIC1-AC.sim]

****CIRCUITDESCRIPTION

*********************************************************************

**Creatingcircuitfile"qiaoshuang-SCHEMATIC1-AC.sim.cir"

**WARNING:

THISAUTOMATICALLYGENERATEDFILEMAYBEOVERWRITTENBYSUBSEQUENTSIMULATIONS

*Libraries:

*LocalLibraries:

.LIB".\qiaoshuang.lib"

*From[PSPICENETLIST]sectionofC:

\ProgramFiles\OrcadLite\PSpice\PSpice.inifile:

.lib"nom.lib"

*Analysisdirectives:

.ACDEC10110Hz100Meg

.PROBEV（*）I（*）W（*）D（*）NOISE（*）

.INC".\qiaoshuang-SCHEMATIC"

****INCLUDINGqiaoshuang-SCHEMATIC****

*sourceqiaoshuang

V_VsVI0AC5mV

+SIN0V30mV1kHz000

Q_Q1N00623N00979N00555Q2N2222

R_R1N00979N0142451k

R_R20N0097911k

R_RcN00623N014245.1k

R_RL0VO5.1k

C_C1VIN0097910uf

C_C2N00623VO10uf

C_C30N00555100uf

V_V1N01424012V

R_Re0N005551k

****RESUMINGqiaoshuang-SCHEMATIC1-AC.sim.cir****

.END

****12/27/0812:

57:

46**************PSpiceLite（Mar2000）************Profile:

"SCHEMATIC1-AC"[D:

\project\qiaoshuang-SCHEMATIC1-AC.sim]

****BJTMODELPARAMETERS

******************************************************************************

Q2N2222

NPN

IS14.340000E-15

BF50

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

****12/27/0812:

57:

46**************PSpiceLite（Mar2000）**************Profile:

"SCHEMATIC1-AC"[D:

\project\qiaoshuang-SCHEMATIC1-AC.sim]

****SMALLSIGNALBIASSOLUTIONTEMPERATURE=27.000DEG