兩級(jí)阻容耦合放大電路設(shè)計(jì)與仿真

1、DEA技術(shù)課程考核報(bào)告題目：兩級(jí)阻容耦合放大電路設(shè)計(jì)與仿真專業(yè)：電子信息科學(xué)技術(shù)姓名：學(xué)號(hào)：時(shí)間：年級(jí)：任課教師：- 15 -兩級(jí)阻容耦合放大電路功能：從輸入端輸入一個(gè)正弦小信號(hào)在輸出端得到一個(gè)被放大的正弦信號(hào)。要求：1有一定的輸出功率2具有足夠的放大倍數(shù)3輸出信號(hào)失真要小，工作要穩(wěn)定實(shí)驗(yàn)電路圖實(shí)驗(yàn)原理：如圖所示電路是兩級(jí)阻容耦合放大電路。阻容耦合就是利用電容作為耦合隔斷直流通交流的電路，其中電路的第一級(jí)輸出信號(hào)通過電容C3和第二級(jí)的輸入電阻R13加到第二級(jí)的輸入端。電路圖中V5是直流電源，提供12V的直流電壓。V4是信號(hào)源，提供交流正弦小信號(hào)。C2是隔直流電容，C3是耦合電容。R11、R14

2、、為第一級(jí)的三極管Q6提供偏置電流。，R13、R2為第二級(jí)的三極管Q7提供偏置電流。R3為負(fù)載電阻。通過改變輸出電阻R2、R3可以改變信號(hào)的放大倍數(shù)。實(shí)驗(yàn)步驟：二新建設(shè)計(jì)項(xiàng)目1. 在啟動(dòng)OrCAD/Capture窗口選擇執(zhí)行File/New/Project子命令,屏幕上將彈出如下圖NewProject對(duì)話框1 .在Name下的框中填入項(xiàng)目名如zhouxing然后選中AnalogorMixedSingalCricuit再在Location下的框中填入文件要保存的路徑點(diǎn)擊OK得到下圖4.選中Createablankpro后點(diǎn)擊OK后得5.點(diǎn)擊Place工具按鈕的Par后添加元器件符號(hào)庫(kù)電路圖的繪制

3、2. 調(diào)完器件后連線如圖在繪圖的過程中把元器件放在適合的位置后按鍵盤的W鍵或點(diǎn)擊Place工具按鈕的Wire后移動(dòng)鼠標(biāo)連線。修改各個(gè)器件的參數(shù)的到如下原理圖。R11血ToR13m陽(yáng)1.4k各支路的電流電壓功率如下所示:.TM 1 必F ,一 4Sl.5mVHl|l5uW|?06 lmv|三.電路分析和仿真1.瞬態(tài)特性分析(1).瞬態(tài)特性分析參數(shù)設(shè)置.在原理圖見面上方菜單欄點(diǎn)擊Pspice后再?gòu)棾龅拇翱谥虚_始設(shè)置分析類行，本次分析點(diǎn)電路特性分析的Options一欄選擇“TimeDomain(Transient)屏幕上將出現(xiàn)瞬態(tài)特性分析的參數(shù)設(shè)置窗口。.在圖中的Runto設(shè)置終止分析時(shí)間。Star

4、tssavingdata設(shè)置需要輸出數(shù)據(jù)的起始時(shí)間。Maximumstep項(xiàng)設(shè)置最大步長(zhǎng)，其中步長(zhǎng)時(shí)間不能超過起始時(shí)問、終止時(shí)間中的小者。如分別設(shè)置終止時(shí)間，起始時(shí)間，最大步長(zhǎng)分別為5ms,0、1u如下圖。R11MhFFifi網(wǎng)凡=WmvFREQ= I kHzR4IkR14.在上圖中點(diǎn)擊應(yīng)用按鈕后，再點(diǎn)擊OK按鈕。然后點(diǎn)擊運(yùn)行按鈕，得出以下圖形。.打開AddTrace的對(duì)話框，并選中需處理的變量名V(OUT)后點(diǎn)擊OK生成OUT的輸出波形。如下圖正弦小信號(hào)輸入波形aT*g經(jīng)過第一級(jí)放大的波形經(jīng)過第二級(jí)放大的波形分析：從圖可以看出該輸出波形失真較小，達(dá)到了放大電路的基本要求。注：本圖輸出波形是在

5、經(jīng)過很多次不斷的修改元器件參數(shù)而的來(lái)的結(jié)果。分析：從上圖可以看出當(dāng)輸入一個(gè)小信號(hào)時(shí)，經(jīng)過兩級(jí)阻容耦合放大電路后變成了一個(gè)相對(duì)比較大的信號(hào)。兩級(jí)阻容耦合放大電路的第一節(jié)的放大倍數(shù)大約為4621mv=462兩級(jí)阻容耦合放大電路的第二節(jié)的放大倍數(shù)大約為11V462mv=25由以上兩個(gè)圖可以算出此兩級(jí)阻容耦合放大電路的總的放大倍數(shù)為第一級(jí)放大倍數(shù)乘上第二級(jí)放大倍數(shù)為100*10=1000倍，具有足夠的放大倍數(shù)。2交流分析（1）交流分析的參數(shù)設(shè)置FREQ-ilkHzSimulcrtionSettings.-abcDpticoksGqjWTii&.ta.ColltcticaiIncludIiir4-sPr

6、ob。匕TLilwLaibrjri4s5ti3nE(2)交流分析的輸出波形如下:t用虺：JSzgpfMizOptions4nerol.七ngMfl-nteCttrlQ/WorttCasParfimelifitS*eepTeriper5.ture（Svce：p）_Piv*Babe:Fcinl二|5*dIitsFcdiUAJCS-eepTypeLliie：!lT疳ltbiriLStartIndFoinit/卻sd口廠H中i孱g加%lyEtiI-EnabledtJy：d.m|罩Ler叮IOutputFiltOptionj.廠心&edetailedll4speintiTLEnatjfor力向inear

7、controlledsouircesand1a,門哂，確足I取消I可用aI帝勖I45b電壓放大倍數(shù)圖由上圖波形可知道其放大倍數(shù)大約為34。其通頻帶大約在100Hz-10MHz之內(nèi)。(3)輸入阻抗：輸入阻抗反映了放大電路對(duì)信號(hào)源的影響程度，對(duì)于信號(hào)電壓源，希望放大電路的輸入阻抗越大越好，這樣放大電路越小越好，信號(hào)源的負(fù)載輕。而對(duì)于電流信號(hào)源則希望放大電路的輸入電阻越小越好。分析：從上圖可以看出隨著頻率的增加，輸入阻抗也在減小甚至減小到接近(4)輸出阻抗特性曲線：輸出阻抗反映放大電路輸出受負(fù)載影響的程度，如果放大電路向負(fù)載輸出電壓信號(hào)，則希望輸出阻抗越小越好，這樣放大電路輸出端更接近電壓源，如果放

8、大電路向負(fù)載輸出電流信號(hào)，則希望輸出阻抗越大越好，這樣放大電路輸出端更接近電流源。放大電路對(duì)負(fù)載來(lái)說，等效為一個(gè)有內(nèi)阻的信號(hào)源(給負(fù)載提供被放大的交流信號(hào))，這個(gè)內(nèi)阻就稱為放大電路的輸出阻抗，放大電路的輸出阻抗可在輸入信號(hào)源短路，去掉負(fù)載，在輸出端加一信號(hào)源求得。(5)幅頻響應(yīng)與相位響應(yīng)的分析：在交流分析的情況下進(jìn)行幅頻響應(yīng)與相位響應(yīng)的分析，在AddTrace對(duì)話框的TraceExpression欄中輸入db(V(OUT3)/V(R4:1),加載頻率響應(yīng)波形。如下所示。再AddTrace對(duì)話框的TraceExpression欄中輸入p(V(OUT3)/V(R4:1),加載相位響應(yīng)波形，如下所示

9、。db(V(OUT3)/V(R4：1)P(V(OUT3)/V(R4：1)3直流分析：直流分析參數(shù)設(shè)置：在Analysistype中選擇掃描方式為DCsweep在options欄選擇PrimarySweep在Sweepvariable中填入v5,在Sweeptype中填入start為0end為12points/decade為2如下所示，點(diǎn)擊應(yīng)用并確定的出輸出波形。SimdationSettngs-abc貶,取消|E用&|典直流分析輸出波形:結(jié)果和分析當(dāng)進(jìn)行瞬態(tài)分析時(shí)輸出波形出現(xiàn)了非線性失真。非線性失真主要由三級(jí)管的伏安特性曲線的非線性產(chǎn)生的，如果輸入的正弦信號(hào)電壓時(shí)，由于非線性失真，可能導(dǎo)致輸出

10、波形為非正弦的。就像該實(shí)驗(yàn)中的波形就出現(xiàn)了失真現(xiàn)象，這是由于輸入信號(hào)幅值過大或者是由于靜態(tài)工作點(diǎn)太高或者太低，將使輸入特性曲線的輸入的基集電流和集電集電流，以及集電極和發(fā)射極間的輸入電壓正、負(fù)半周不對(duì)稱，產(chǎn)生非線性失真。本分析中就是因?yàn)槿龢O管的靜態(tài)工作點(diǎn)選的太高，所以在輸出特性上，信號(hào)的擺動(dòng)范圍有一部分進(jìn)入飽和區(qū)，結(jié)果使輸出波形的底部被“削”一部分，這樣就形成了底部是真。通過不斷的修改各元件的參數(shù)消除信號(hào)的失真。并且滿足實(shí)驗(yàn)要求即：（1）有一定的輸出功率（2）具有一定的放大倍數(shù)（3）輸出信號(hào)失真要小，工作要穩(wěn)定。所以該實(shí)驗(yàn)符合預(yù)期結(jié)果。輸出文本文檔：C40950ufV50312vR2062kR

11、112350kC16710ufR123420kR13610kR133550kV401AC10mvSIN010mv1kHz000R140220kR41101kR15091kR16081kR17075kC21210ufQ6284C60850ufC34510ufQ7586.END三極管的參數(shù)：*Profile:SCHEMATIC1-abc*BJTMODELPARAMETERSQ2N2222NPNIS14.340000E-15BF255.9NF1VAF74.03IKF.2847ISE14.340000E-15NE1.307BR6.092NR1RB10RC1CJE22.010000E-12MJE.377

12、CJC7.306000E-12MJC.3416TF411.100000E-12XTF3VTF1.7ITF.6TR46.910000E-09XTB1.5CN2.42D.87各支路直流工作點(diǎn)：SCHEMATIC1-qazTEMPERATURE=27.000DEGCNODE VOLTAGENODE VOLTAGENODEVOLTAGENODEVOLTAGE( OUT1) 1.36630.0000 (OUT2).4615 ( OUT3) 11.9910 (4114)(4150)12.0000(4211).7248(4227).7081(4504)913.3E-06(8973)0.0000(16260)

13、0.0000流經(jīng)各受控源的電壓：VOLTAGESOURCECURRENTSNAMECURRENTV5-1.008E-03V40.000E+00總功耗：TOTALPOWERDISSIPATION1.21E-02WATTS實(shí)驗(yàn)總結(jié)：通過本次試驗(yàn)，讓我懂得了兩級(jí)阻容耦合放大電路的結(jié)構(gòu)和原理。這次課程設(shè)計(jì)總的來(lái)說收獲是很多的，雖然在做的過程中碰到了很多困難和問題,但通過自己不斷的查資料和老師同學(xué)指導(dǎo)與幫助，最終問題還是得以解決，在這里對(duì)我的老師和同學(xué)說聲真誠(chéng)的謝謝。在本次設(shè)計(jì)后我了解了EDA技術(shù)的概念和PSpice軟件中常用菜單和命令的使用及電路圖的繪制和編輯方法、PSpice分析設(shè)置、仿真、波形查看的方法等。并且意識(shí)到作為二十一世紀(jì)的跨世紀(jì)電子通訊專業(yè)