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

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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（bias point）:

显示节点:

仿真结果：

静态工作点分析:

VCEQ=1.6V, ICQ≈1.01mA，I BQ= ICQ/ ?

电路的主要性能指标：

理论分析：

设?=80，VBQ =2.8v

VEQ=VBQ-VBEQ=2.1v

rbe≈2.2kΩ

Ri=1.12kΩ,Ro≈8.3 kΩ

Au=-βRL’/rbe=56.7

仿真分析：

输入电阻：输出电阻：

Ri=0.86kΩRo≈9.56 kΩ

输入电压：输出电压：

则A u=51.2

在测量电压放大倍数时，A u=-βR L’/r be,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r be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R i=R B// r be，理论值与实际值相差较大应该与β和r be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1.9 kΩ时，会出现饱和失真

当Re大于等于25 kΩ时，会出现较为明显的截止失真

2.当Rb1,Rb2, Re不变时，Rc大于8.6 kΩ时，会出现饱和失真

3.当Rb1, Rc, Re不变时，Rb2大于10.4 kΩ时，会出现饱和失真

当Rb1, Rc, Re不变时，Rb2小于5.6 kΩ时，会出现截止失真

4.当Rb2, Rc, Re不变时，Rb1小于32 kΩ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。

放大器在线性工作范围内，可以将信号不失真地放大，超过这个线性范围后，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，V BQ=[R B2/(R B1+R B2)]*Vcc，即V BQ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A u。同时发现，输入输出电压相位相反。

设定R L为全局参数后，R L变大，V O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，V BE取0.7v，，而在实际电路中，由管的材料性质本身决定的V BE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（DC sweep）

参数设置：

仿真结果：

V_VCC

0V

1V

2V

3V

4V

5V

6V

7V

8V

9V

10V

11V

12V

V(Rb2:2)

0V 2.0V

4.0V

V BQ =[R B2/(R B1+R B2)]*Vcc ，V BQ 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（AC sweep ） 参数设置：

幅频响应曲线：

Frequency

10Hz

100Hz 1.0KHz 10KHz

100KHz 1.0MHz 10MHz 100MHz

V(RL:2)

0V 40V

80V

(1.9404K,67.014)

通频带为13.122MHz ，增益为67.014

输入电阻的频率响应曲线：

Frequency

10Hz 100Hz

1.0KHz 10KHz

100KHz 1.0MHz 10MHz 100MHz

V(Vs:+) / I(Vs)

04K

8K

12K

Frequency

10Hz 100Hz

1.0KHz 10KHz

100KHz 1.0MHz 10MHz 100MHz

V(Vs:+) / I(Vs)

4K

8K

12K

(1.0000K,2.8328K)

信号1KHz 时，输入电阻为2.8328K Ω

改变电路图：

VCC

V

VCC

输出电阻的频响曲线：

4.0K

(1.0000K,2.8374K)

2.0K

10Hz100Hz 1.0KHz10KHz100KHz 1.0MHz10MHz100MHz V(Vs:+) / I(Vs)

Frequency

信号1KHz时，输出电阻为2.8374KΩ

理论分析：

I BQ=0.01mA

r b’e=V T/I BQ=2.6KΩ

r be= r b’e+ r bb’=2.9 KΩ

R B=34.12 KΩ

R i=R B∥r be=2.67 KΩ

R o=R c=3 KΩ

A u=-62

4.瞬态特性分析（Transient Analysis）

参数设置：

仿真结果：

5.0mV

0V

SEL>>

-5.0mV

V(Vs:+)

400mV

0V

-400mV

0s0.5ms 1.0ms 1.5ms 2.0ms 2.5ms 3.0ms 3.5ms 4.0ms V(RL:2)

Time

绿色的为输入电压，红色的为输出电压

输入电压最大值V imax=5mv，输出电压最大值V omax=349.314mv

增益|A u|=V omax/V imax=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

2.0V

1.0V

0V

-1.0V

0s0.5ms 1.0ms 1.5ms 2.0ms 2.5ms 3.0ms 3.5ms 4.0ms V(RL:2)

Time

0.5V

-0.0V

-0.5V

-1.0V

0s0.5ms 1.0ms 1.5ms 2.0ms 2.5ms 3.0ms 3.5ms 4.0ms V(RL:2)

Time

5.参数扫描分析（Parametric Analysis）

设定R L为全局参数

VCC

PARAMETERS:

VCC

FREQ = 1k

VOFF = 00

参数设置：

仿真结果：

Time

0s

0.5ms

1.0ms

1.5ms

2.0ms 2.5ms

3.0ms

3.5ms

4.0ms

... V(Cc:2)

... V(Cc:2)

-1.0V

0V

1.0V

R L变大，V O变大。输出电压变大，电压增益会变大。

理论分析，A u=-βR L’/[ r be+(β+1)R E1]，R L’=R L∥R C，R L变大，R L’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。

放大器在线性工作范围内，可以将信号不失真地放大，超过这个线性范围后，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，V BQ=[R B2/(R B1+R B2)]*Vcc，即V BQ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A u。同时发现，输入输出电压相位相反。

设定R L为全局参数后，R L变大，V O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。