在O r CAD/PSpice 9.2平台上电子电路设计与仿真
Pspice实践练习一:设计与仿真一个单级共射放大电路(提供的参考电路如图一所示)。要求:放大电路有合适静态工作点、电压放大倍数30左右、输入阻抗大于1KΩ、输出阻抗小于5.1KΩ及通频带大于1MHZ 。请参照下列方法及步骤,自学完成Pspice实践练习一。
一、启动Pspice9.2 →Capture →在主页下创建一个工程项目exa1。
⒈选File/New/ Project
⒉建立一个子目录→Create Dir (键入e:\zhu),并双击、打开子目录;
⒊选中●Analog or Mixed- Signal Circuit OK!
⒋键入工程项目名exa1;
⒌在设计项目创建方式选择对话下,选中●Create a blank pro OK!
⒍画一直线,将建立空白的图形文件(exa1.sch)存盘。
二、画电路图(以单级共射放大电路为例,电路如图一所示)
⒈打开库浏览器选择菜单Place/Part → Add Library
提取:三极管Q2N2222(bipolar库)、电阻R、电容C(analog库)、电源VDC(source库)、模拟地0/Source、信号源VSIN。
⒉移动元、器件。鼠标选中元、器件并单击(元、器件符号变为红色),然后压住鼠标左键拖到合
适位置,放开鼠标左键即可。
⒊删除某一元、器件。
鼠标选中该元、器件并单击(元、器件符号变为红色),选择菜单Edit/delete 。
⒋翻转或旋转某一元、器件符号。
鼠标选中该元、器件并单击(元、器件符号变为红色),可按键Ctrl +R 即可。
⒌画电路连线
选择菜单中Place/wire,此时将鼠标箭头变成为一支笔(自己体会)。
⒍为了突出输出端,需要键入标注Vo 字符,选择菜单Place/Net Alias → Vo OK!
三、修改元、器件的标号和参数
⒈.用鼠标箭头双击该元件符号(R 或C),此时出现修改框,即可进入标号和参数的设置。
⒉VSIN信号源的设置:①鼠标选中VSIN信号源的FREQ用鼠标箭头单击(符号变为红色),然后双击,键入FREQ=1kHz、同样方法即键入VOEF=0v、VAMPL=30mv 。②鼠标选中VSIN信号源并单击(符号变为红色)然后,用鼠标箭头双击该元件符号,此时出现修改框,即可进入参数的设置,AC=5mv ,鼠标选中Apply并单击。退出。
3.三极管参数设置:鼠标选中三极管并单击(符号变为红色)然后,选择菜单中Edit/PSpice Model 。打开摸型编辑框Edit/PSpice Model 修改Bf为50,保存,即设置Q2N2222-X的 为50 。
4. 说明:输入信号源和输出信号的习惯标法
Vs、V i 和Vo (鼠标选中Place/Net Alias) 。
图一单级共射放大电路
四、设置分析功能
⒈Bias Point Detai1(静态)
①选择菜单PSpice /New Simulation Profile,在New Simulation 对话框下,键入Bias ,用鼠标单击Create,然后在屏幕上弹出模拟类型和参数设置框;②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Bias 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!
⒉Transient (瞬态, 即时域分析)
①选择菜单PSpice /New Simulation Profile,在New Simulation 对话框下,键入TRAN ,用鼠标单击Create,然后在屏幕上弹出模拟类型和参数设置框;②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!
⒊AC Sweep(即频域分析)
①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;②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)
单击应用(A)及确定返回!
五、仿真前应作的准备工作
⒈将建立或修改后的文件(exa1.sch)存盘。
⒉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)
六、仿真
⒈将图形文件还原,用鼠标选中及单击图形画面的右上角符号(中间的那个符号)。
⒉电路静态工作点。首先进入项目管理器窗口,鼠标选中及双击PSpice Resources,再双击Simulation Profiles,然后激活Bias图标,用鼠标选中及单击SCHEMATITC-Bias ,点击鼠标右键,单击Make Active ;①选择菜单PSpice /RUN(或用鼠标点击符号RUN)。②若无出错,便可查阅PSpice/View Output File文件,查阅电路静态工作点(V BE 、I B、Ic 、V CE)。关闭文件返回。
⒊仿真输入/输出电压波形。同样进入项目管理器窗口,激活TRAN图标,用鼠标选中及单击SCHEMA TITC-TRAN ,点击鼠标右键,单击Make Active ;①选择菜单PSpice /RUN(或用鼠标点击符号RUN)。②若无出错,便可观察瞬态分析(时域分析)。单击菜单Trace/Add Trace →弹出Add Trace 对话框。
a. 单击V(V o) 单击OK!返回(显示V(V o)波形);
b. 单击Plot/add plot to Window添加一个波形显示框。
Trace/Add 弹出Add Trace 对话框
键入V(Vs:+) 单击OK 返回
(显示V(Vs:+)波形)
c. 观察V(Vs:+) 、V(V o)波形,输出电压波形放大和失真情况, 若有失真(饱和或截止失真)则退出仿真,进入电路参数修改(建议看阅Output File结果报告,查阅静态工作点,判定静态工作点合适否),重复上述过程。仿真通过,关闭文件返回。
⒋作幅频特性、相频特性、输入电阻及输出电阻特性曲线。鼠标进入项目管理器窗口,激活AC 图标,用鼠标选中及单击SCHEMATITC-AC,点击鼠标右键,单击Make Active ;选择菜单PSpice /RUN(或用鼠标点击符号RUN)。若无出错,便可观察AC交流瞬态或频域分析。单击菜单Trace/Add Trace →弹出Add Trace 对话框。
①幅频特性
a. 键入:dB(V(Vo)/V(Vs:+)) 单击OK 返回
(显示幅频特性)
b. 激活游标:单击菜单Trace/ cursor/Display 。
c. 确定中频区Av(dB) ,即单击菜单Plot/ Label/Mark,此时坐标值标注在曲线附近。
3时,横坐标频率值就是上限截止频率(下限截止
e. 移动游标从中频区的值下降约dB
频率)。单击菜单Plot/Label/Mark,此时坐标值标注在曲线附近。
d. (手工)计算通频带
△f = f H —.f L 。
②相频特性
a. 取消游标:单击菜单Trace/ cursor/ Display
b. 再添加一个相移特性曲线显示窗口:单击菜单Plot/Add plot to Window
c. 单击菜单Trace/Add 弹出Add Trace 对话框
d.. 键入::Vp(V o)-Vp(Vs:+) 单击OK 返回
(显示观察相频特性)
e. 激活游标:单击菜单Trace/ cursor/Display
f. 确定中频区,即单击菜单Plot/ Label/Mark,此时坐标值标注记在曲线附近。
③求解输入阻抗。
再添加一个相移特性曲线显示窗口:单击菜单Plot/Add plot to Window
键入:V(Vs:+)/I(Vs) 单击OK 返回
(显示观察输入阻抗的频率特性,确定中频区输入电阻)
④求解输出阻抗
首先打开电路图形文件!修改电路,令Vs=0v信号源短路,取掉负载R L,外加一个信号源VSIN(400mv),即Vw ,保存文件(存盘),进入仿真,仿真步骤同上。选择菜单PSpice /RUN (或用鼠标点击符号RUN)。若无出错,便可观察AC交流瞬态或频域分析。单击菜单Trace/Add Trace →弹出Add Trace 。
键入:V(Vw:+)/I(Vw) 单击OK 返回
(显示观察输出阻抗的频率特性,确定中频区输出电阻)
为此,在OrCAD/PSpice9.2平台上单级共射放大电路设计与仿真结束。下面应小结单级共射放大电路的主要技术指标(必须借助仿真曲线,结合基本理论并加以说明),并叙述其特点(这里略去)。