模电PSPICE仿真实验报告

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PSPICE仿真实验报告

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该实验报告包括全部的五个实验，每个实验都包含三部分：实验目的、实验内容和实验心得

实验一 晶体三极管共射放大电路

一、 实验目的

1、 学习共射放大电路的参数选取方法。

2、 学习放大电路静态工作点的测量与调整，了解静态工作点对放大电路性能的影响。 3、 学习放大电路的电压放大倍数和最大不失真输出电压的分析方法 4、 学习放大电路数输入、输出电阻的测试方法以及频率特性的分析方法。 一、实验内容

确定并调整放大电路的静态工作点。 为了稳定静态工作点，必须满足的两个条件: 条件一：I1>>IBQ I1=(5~10)IB 条件二：VB>>VBE VB=3~5V

RE

由

VB VBEVB

IEQICQ计算出Re

Rb2

VBVB

I1(5~10)IBQ计算出Rb2

再选定I1，由

Rb1

再由

Vcc VBVCC VB

I1(5~10)IBQ计算出Rb1

VOFF = 0

VAMPL = 4mFREQ = 3.5k

设置的参数如图所示，输出波形为：

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200mV

0V

-200mV

-400mV

0s

V(C2:2)

50us

V(C1:1)

100us

150us

200us

250us Time

300us

350us

400us

450us

500us

从输出波形可以看出没有出现失真，故静态工作点设置的合适。

改变电路参数：

VOFF = 0VAMPL = 40mFREQ = 3.5k

此时得到波形为：

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0V

-2.0V

-4.0V

0s

V(C2:2)

50us

V(C1:1)

100us

150us

200us

250us Time

300us

350us

400us

450us

500us

此时出现饱和失真。

当RL开路时（设RL=1MEGΩ）时：

V1

VOFF = 0VAMPL = 40mFREQ = 3.5k

输出波形为：

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4.0V

2.0V

0V

-2.0V

-4.0V

0s

V(C2:2)

50us

V(C1:1)

100us

150us

200us

250us Time

300us

350us

400us

450us

500us

出现饱和失真

二、 实验心得

这个实验我做了很长时间，主要是秏在静态工作点的调试上面。按照估计算出的Rb1、Rb2、Re的值带入电路进行分析时，电路出现失真，根据其失真的情况需要不停的调节Rb1、Rb2和Re的值是电路输出不失真。

实验二 差分放大电路

一、实验目的

1、学习差分放大电路的设计方法

2、学习差分放大电路静态工作的测试和调整方法 3、学习差分放大电路差模和共模性能指标的测试方法 二、实验内容

1.

测量差分放大电路的静态工作点，并调整到合适的数值。

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由图，静态工作电流Ic1q=Ic2q=744.6uA ,Ic3q=1.506mA, Vc1=14V,Id=2.7mA

2.

将输入方式改接为单端输入，并设置直流扫描分析，以VI为扫描对象，仿真

分析差分放大电路的电压传输特性。

100Vdc

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15.0V

14.5V

14.0V

13.5V

13.0V

-5.0V-4.0V

V(Q1:c)

-3.0V-2.0V-1.0V0V V_V1

1.0V2.0V3.0V4.0V5.0V

15.0V

14.5V

14.0V

13.5V

13.0V

-5.0V-4.0V

V(Q2:c)

-3.0V-2.0V-1.0V0V V_V1

1.0V2.0V3.0V4.0V5.0V

3. 将输入方式改接为差模输入（取VI1=5 VI2=-5），

设置交流分析和瞬态分析。

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VOFF = 0

14.1V

14.0V

13.9V

13.8V

0s

V(Q1:c)

0.2ms

V(Q2:c)

0.4ms

0.6ms

0.8ms

1.0ms Time

1.2ms

1.4ms

1.6ms

1.8ms

2.0ms

由图可得：两端的输出电压的相位差为180° 输入电压和输出电压的波形图：

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-388mV

-392mV

-396mV

SEL>>-400mV

V2(C1)

14.2V

14.0V

13.8V

0s

V(Q1:c)

0.2ms0.4ms0.6ms0.8ms1.0ms Time

1.2ms1.4ms1.6ms1.8ms2.0ms

由图可知Vid=398.791mV时 Vod=14.198V，则电压放大倍数Avd=-103.3

求差模输入电阻

由图可知Vid=4.9653mV时Iid=1.6069uA，则输入电阻为Rid=3.1K

将输入方式改接为共模输入（取VI1= VI2=

），设置交流分析和瞬态分析，

计算共模电压放大倍数和共模输入电阻，观察两个输出端电压的相位关系。

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VOFF = 0VAMPL = 114.0104V

14.0100V

14.0096V

14.0092V

0s

V(Q1:c)

0.2ms

V(Q2:c)

0.4ms

0.6ms

0.8ms

1.0ms Time

1.2ms

1.4ms

1.6ms

1.8ms

2.0ms

由图可得：两端的输出电压的相位差为0°

输入电压和输出电压的波形图：由图可知输

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0V

SEL>>-1.0V

V(V6:+)

14.0140V

14.0135V

14.0130V

14.0125V

0s

V(R2:1)

0.2ms0.4ms0.6ms0.8ms1.0ms Time

1.2ms1.4ms1.6ms1.8ms2.0ms

入电压为-993.064mV时 输出电压为14.014V

则共模电压放大倍数为Avc=Voc/Vic=14.1 双端输入双端输出的波形

0V

-1.0V

V(V6:+)

1.0uV

0V

SEL>>

-1.0uV

0s

0.2ms

V(R1:1)- V(R2:1)

0.4ms0.6ms0.8ms1.0ms Time

1.2ms1.4ms1.6ms1.8ms2.0ms

电压放大倍数为0

求共模输入电阻

输入电压和输入电流的波形如下

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0V

-1.0V

V(V6:+)

40uA

0A

SEL>>-40uA

0s

I(C1)

0.2ms0.4ms0.6ms0.8ms1.0ms Time

1.2ms1.4ms1.6ms1.8ms2.0ms

由图可知输入电压为Vt=1V时输入电流为Ii=21.369uA 则共模输入电阻为Ric=Vt/Ii=47k

5.将输入方式改接为单端输入，取VI1=10Vo2、Vo、

的波形。

，查看差分放大电路中Vo1、

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VOFF = 0

FREQ = 1k

则得到的电压波形vo1、vo2、vo、vE依次列于下

14.25V

14.00V

SEL>>13.70V

V(R1:1)

14.25V

14.00V

13.75V

V(R2:1)

400mV

0V

-400mV

V(R1:1)- V(R2:1)

10mV

0V

-10mV

0s

V(C1:1)

0.2ms0.4ms0.6ms0.8ms1.0ms Time

1.2ms1.4ms1.6ms1.8ms2.0ms

由图可得：两输出端输出电压相位相差180°，幅值相等。Vo1波形输入波形相位相反,是反相输出端，Vo2波形输入波形相位相同，是同相输出端，Vo与Vo1完全重合。vo1与vE反相 vo2与vE同相 vo与vE反相，幅值依次为14.198V、14.198V、368.766mV、10mV

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6.将输入方式改接为双端输入，取VI1=105，VI2=95，查看

差分放大电路中Vo1、Vo2、vo、的波形。

VOFF = 0

得到的波形vo1、vo2、vo、vE依次列于下：

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14.25V

14.00V

13.75V

V(R1:1)14.25V

14.00V

13.75V

V(R2:1)400mV

0V

SEL>>-400mV

V(R1:1)- V(R2:1)100mV

0V

-100mV

0s

0.2ms

V(C1:1)V(V4:+)

0.4ms

0.6ms

0.8ms

1.0ms Time

1.2ms

1.4ms

1.6ms

1.8ms

2.0ms

由图可得：两输出端输出电压相位相差180°，幅值相等。vo1与vE反相 vo2与vE同相 vo与vE反相。

vo1幅值为14.198V，vo2幅值为14.198V，vo幅值为368.760mV，vE1幅值为105mV，vE2幅值为95mV。与上面单端输入差模信号得到的数据近似相等，说明差模放大电路

有很好的共模抑制能力。

三、思考题

1、T1、R3、R4、D1、D2等元件在电路中起什么作用？对电路的静态工作点和共模电压增益、差模电压增益和共模抑制比等指标分别有什么影响？

答： T1、R3、R4、D1、D2构成恒流源，可带有高阻值的动态输入电阻，因而使

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得电路具有稳定的支流偏置和很强的一直共模信号的能力。它决定了静态工作点过大会引起饱和失真过小则会引起截止失真。

2、用一端接地的毫伏表和示波器等测量仪器，如何测量差分放大电路双端输出电压的幅度和波形？

答：将测量仪器的接地端与电路中地端相连，测量仪器的输入端接在电路的输出端，分别测出输出端对地的电压然后求出双端输出电压。

3、怎样提高差分放大电路的共模抑制比和减小零点漂移？

答：提高共模抑制比的方法：1提高恒流源的内阻；2使用对称性好的元件；3使用较小的射极偏置电阻。减小零点漂移的方法：1使用对称性好的元件；2调节调零电阻

实验三 互补对称功放电路

一、实验目的

1.观察乙类互补对称功放电路输出波形，学习克服输出中交约失真的方法。 2.学习求最大输出电压范围的方法。 二、实验内容

一）、乙类互补对称功放电路

1、启动pspice软件，绘制下面所示的电路图，并更改各元件的参数如下图所示：

VOFF = 0VAMPL = 5

2、设置瞬态仿真，在probe窗口中可以观察到输入输出波形如下图所示。在下图中绿

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色的曲线表示输入波形，红色的曲线表示输出波形。观察可知当输入波形过零点时，输出波形发生交越失真。

V(Q1:b)

V(R1:2)

Time

3、 设置直流扫描分析，并仿真，可在probe窗口中观察到电压传输特性曲线如下

图所示，显然从－1V到1V这之间的一段发生了交越失真。

2.0V

1.0V

0V

-1.0V

-2.0V

-2.0V

V(Vi:+)

-1.5VV(R1:2)

-1.0V-0.5V0V V_Vi

0.5V1.0V1.5V2.0V

（二）甲乙类互补对称功放电路

为了可服（一）中的交越失真，将电路图作如下图所示的修改。

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V

VOFF = 0VAMPL = 5W

同样的，对电路进行瞬态仿真观察器输出输入波形如下图所示:

5.0V

0V

-5.0V

0s

V(Vi:+)

0.2ms

V(R1:2)

0.4ms

0.6ms

0.8ms

1.0ms Time

1.2ms

1.4ms

1.6ms

1.8ms

2.0ms

其中，红色的曲线表示输出波形，绿色的曲线表示输入波形。有上图可知，通过对电路图的修改，我们可以克服交越失真对电路的影响。 2、设置直流分析

10V

5V

0V

-5V

-10V

-10V

V(Vi:+)

-8V

V(R1:2)

-6V-4V-2V0V V_Vi

2V4V6V8V10V

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观察电压传输特性如下可知最大输出电压为－4.7V及＋4.7V。

3、利用Po=

1.2W

1VO2RL

2

，设置瞬态仿真，观察功率，用游标可知Po＝0.53W。

0.8W

0.4W

0W0s

W(R1)

Time

0.2ms

0.4ms

0.6ms

0.8ms

1.0ms

1.2ms

1.4ms

1.6ms

1.8ms

2.0ms

用探针测功率：

VOFF = 0VAMPL = 55.0

-5.0

0s

W(R1)

0.2ms

V(Vi:+)

0.4msV(R1:2)

0.6ms

0.8ms

1.0ms Time

1.2ms

1.4ms

1.6ms

1.8ms

2.0ms

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三、实验心得

这个实验总体来说比较简单，因为少了静态工作点的设置。

在研究电路的功率输出情况时，可利用公式计算、仿真，用游标显示输出功率的值。我在试验的时候还用了一个测功率的探针，将输入、输出和输出功率放到同一个图中显示并进行比较，更为直观。

实验四 方波三角波发生电路

一 、实验目的

1. 学习使用集成运算放大器构成的方波和三角波发生电路的设计方法。 2. 学习方波和三角波发生电路主要性能指标的测试方法。 二、实验内容

电路中元件的选择及参数的确定 （1）集成运放放大器的选择

由于方波的前后沿时间与滞回比较器的转换速率有关，当方波频率较高或者对方波前后沿要求较高时，应选择高速集成运算放大器来组成滞回比较器。

（2）稳压管的选择

稳压管的作用是限制和确定方波的幅值，此外方波振幅和宽度的对称性也与稳压管的对称性有关，为了得到稳定而且对称的方波输出，通常都选用高精度双向稳压二极管，如2DW7.R3是稳压管的限流电阻，其值根据所用稳压管的稳压电流来确定。

（3）分压电阻R1和R2阻值的确定

R1和R2的作用是提供一个随输出方波电压而变化的基准电压，并由此决定三角波的输出幅度。所以R1和R2的阻值应根据三角波输出幅度的要求来确定。例如，已知Vz=6v，若

要求三角波的峰值为Voml=4v,则R1=R2.若取R1=10K欧，则R2=15K欧。当要求三角波的幅值可以调节时，R1和R2则可以用电位器来代替。

（4）积分元件R和C参数确定

R和C的值应根据方波和三角波发生器的振荡频率f0来确定。当分压电阻R1和R2的阻值确定后，先选择电容C的值，然后确定R的值。

为了减小积分漂移，应尽量将电容C取大些。但是电容量大的电容，漏电也大，因此通常积分电容应不超过1uf.

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设计方波三角波发生电路：

设计的方波三角波发生电路是由集成运放组成的积分器与迟滞比较器组成。由于采用了由集成运放组成的积分器，电容C始终处在恒流充、放电状态，使三角波和方波的性能大为改善，不仅能得到线性度较理想的三角波，而且也便于调节振荡频率和幅度。

方波和三角波发生电路的调试方法：

方波和三角波发生电路调试，应使其输出电压幅值和振荡频率均能满足设计要求。为此可用示波器测量方波和三角波的频率和幅值。调整电阻R的阻值，可以改变振荡频率f0;调整电阻R1和R2阻值，可以改变三角波的输出幅度。

设计的及调试好的电路图如上图所示，支路的电流电压已在电路图上显示出来。 仿真分析方波输出端和三角波输出端的电压传输波形：

10V

5V

0V

-5V

-10V

0s

V(C1:2)

0.2ms

V(D4:1)

0.4ms

0.6ms

0.8ms

1.0ms Time

1.2ms

1.4ms

1.6ms

1.8ms

2.0ms

分析：观察输出波形，三角波幅值为3.5467v，与要求Vom=4v近似，振荡周期T=0.890mS，

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/qet1.html