单管共射放大电路的仿真实验报告.docx
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单管共射放大电路的仿真实验报告
单管共射放大电路的仿真
:
学号:
班级:
仿真电路图介绍及简单理论分析
电路图:
电路图介绍及分析:
上图为电阻分压式共射极单管放大器实验电路图。
它的偏置电路采用RB1和RB2组成的分压电路,并在发射极中接有电阻RE,以稳定放大器的静态工作点。
当在放大器的输入端加入输入信号ui后,在放大器的输出端便可得到一个与ui相位相反,幅值被放大了的输出信号uo,从而实现了电大的放大。
元件的取值如图所示。
静态工作点分析(biaspoint):
显示节点:
仿真结果:
静态工作点分析:
VCEQ=1.6V,ICQ≈1.01mA,IBQ=ICQ/ß
电路的主要性能指标:
理论分析:
设ß=80,VBQ=2.8v
VEQ=VBQ-VBEQ=2.1v
rbe≈2.2kΩ
Ri=1.12kΩ,Ro≈8.3kΩ
Au=-βRL’/rbe=56.7
仿真分析:
输入电阻:
输出电阻:
Ri=0.86kΩRo≈9.56kΩ
输入电压:
输出电压:
则Au=51.2
在测量电压放大倍数时,Au=-βRL’/rbe,根据此公式计算出来的理论值与实际值存在一定的误差。
引起误差的原因之一是实际器件的β和rbe与理想值80和200Ω有出入。
在测量输入输出阻抗时,输出阻抗的误差较小,而输入阻抗的误差有些大,根据公式Ri=RB//rbe,理论值与实际值相差较大应该与β和rbe实际值有很大关系。
失真现象:
1.当Rb1,Rb2,Rc不变时,Re小于等于1.9kΩ时,会出现饱和失真
当Re大于等于25kΩ时,会出现较为明显的截止失真
2.当Rb1,Rb2,Re不变时,Rc大于8.6kΩ时,会出现饱和失真
3.当Rb1,Rc,Re不变时,Rb2大于10.4kΩ时,会出现饱和失真
当Rb1,Rc,Re不变时,Rb2小于5.6kΩ时,会出现截止失真
4.当Rb2,Rc,Re不变时,Rb1小于32kΩ时,会出现饱和失真
动态最大输出电压的幅值:
改变静态工作点,我们可以看到有波形出现失真。
静态工作点偏低,出现截止失真;静态工作点偏高,出现饱和失真。
放大电路的幅频相应和相频相应:
测出温度变化对静态工作点的影响:
第四章结论
通过以上实验可知,仿真所得值与理论计算基本一致。
偏置电路采用RB1和RB2组成的分压电路,并在发射极中接有电阻RE,以稳定放大器的静态工作点。
放大器在线性工作围,可以将信号不失真地放大,超过这个线性围后,其输出信号将产生非线性失真。
要得到不失真的放大效果,必须设置合适的静态工作点。
基极的电压是与直流工作电压成线性关系,VBQ=[RB2/(RB1+RB2)]*Vcc,即VBQ应与Vcc成线性关系。
在电压频率特性曲线中,可以得到电路的通频带。
通频带的宽度表明放大电路对不同频率信号的放大能力。
在瞬态波形上,可以读出输入和输出电压的峰值,从而求出增益Au。
同时发现,输入输出电压相位相反。
设定RL为全局参数后,RL变大,VO变大。
输出电压变大,电压增益会变大。
即随着负载的增大,输出电压和增益都会增大。
通过以上的仿真结果及分析,我们发现仿真结果和理论结果大体是一致的。
所以仿真是成功的。
理论分析:
由以上结果可知,理论分析的值与仿真分析的值相对误差较小,引起误差的主要原因是在理论分析时,VBE取0.7v,,而在实际电路中,由管的材料性质本身决定的VBE不到0.7v。
另外,三极管的放大倍数也不是理想的150,有一定的误差。
1.直流特性扫描分析(DCsweep)
参数设置:
仿真结果:
VBQ=[RB2/(RB1+RB2)]*Vcc,VBQ应与Vcc成线性关系,所以仿真结果与理论分析很符合。
2.交流小信号频率分析(ACsweep)
参数设置:
幅频响应曲线:
通频带为13.122MHz,增益为67.014
输入电阻的频率响应曲线:
信号1KHz时,输入电阻为2.8328KΩ
改变电路图:
输出电阻的频响曲线:
信号1KHz时,输出电阻为2.8374KΩ
理论分析:
IBQ=0.01mA
rb’e=VT/IBQ=2.6KΩ
rbe=rb’e+rbb’=2.9KΩ
RB=34.12KΩ
Ri=RB∥rbe=2.67KΩ
Ro=Rc=3KΩ
Au=-62
4.瞬态特性分析(TransientAnalysis)
参数设置:
仿真结果:
绿色的为输入电压,红色的为输出电压
输入电压最大值Vimax=5mv,输出电压最大值Vomax=349.314mv
增益|Au|=Vomax/Vimax=69.863,大于理论值。
造成误差的原因是,实际上输出的最大值是不相等的,因而求出的最大值可能会偏大,造成求出的增益偏大。
加大输入电压峰值时,可以看到明显的输出波形失真
5.参数扫描分析(ParametricAnalysis)
设定RL为全局参数
参数设置:
仿真结果:
RL变大,VO变大。
输出电压变大,电压增益会变大。
理论分析,Au=-βRL’/[rbe+(β+1)RE1],RL’=RL∥RC,RL变大,RL’变大,增益会变大,输出电压会随着负载电阻的增大而增大。
第四章结论
通过以上实验可知,仿真所得值与理论计算基本一致。
偏置电路采用RB1和RB2组成的分压电路,并在发射极中接有电阻RE,以稳定放大器的静态工作点。
放大器在线性工作围,可以将信号不失真地放大,超过这个线性围后,其输出信号将产生非线性失真。
要得到不失真的放大效果,必须设置合适的静态工作点。
基极的电压是与直流工作电压成线性关系,VBQ=[RB2/(RB1+RB2)]*Vcc,即VBQ应与Vcc成线性关系。
在电压频率特性曲线中,可以得到电路的通频带。
通频带的宽度表明放大电路对不同频率信号的放大能力。
改变静态工作点,我们可以看到有波形出现失真。
静态工作点偏低,出现截止失真;静态工作点偏高,出现饱和失真。
在瞬态波形上,可以读出输入和输出电压的峰值,从而求出增益Au。
同时发现,输入输出电压相位相反。
设定RL为全局参数后,RL变大,VO变大。
输出电压变大,电压增益会变大。
即随着负载的增大,输出电压和增益都会增大。
通过以上的仿真结果及分析,我们发现仿真结果和理论结果大体是一致的。
所以仿真是成功的。
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