华中科技大学《电子线路设计、测试与实验》实验报告实验名称：PS软件仿真练习（一）——单级共射放大电路院（系）：自动化学院指导教师：汪小燕2014 年4月3 日PS软件仿真练习（一）——单级共射放大电路一.实验目的电子电路CAD技术现已广泛被应用到科学研究、产品设计、电子电路分析与设计等许多领域中，采用CAD技术和工具已成为工程技术人员对电子电路进行设计、分析必不可少的方法和手段。
为了培养学生使用CAD技术的能力，全面提高学生的素质和创新能力，就必须掌握电子电路的仿真方法。
为此，本实验力图达到以下目的：1.了解电子电路CAD技术的基本知识，熟悉仿真软件PSpice的主要功能。
2.学习利用仿真手段，分析，设计电子电路。
3.初步掌握用仿真软件PSpice分析，设计电路的基本方法和技巧。
二.实验条件计算机，PSpice仿真软件。
三、预习要求1.认真阅读本书附录A，详细了解PSpice软件的功能，仿真步骤及使用方法。
2.熟悉单极共射放大电路的静态工作点，输入，输出电阻及幅频特性，相频特性等。
四.实验说明PSpice用于电子电路的仿真分析，除了可以对模拟电路，数字电路进行仿真分析外，还可以对模拟混合电路进行分析，具有优化设计的功能。
它主要包括Capture（电子原理图设计）、PSpiceA/D（模数混合仿真）、PSpice Optimizer（电路优化）和Layout Plus（PCB 设计）等组件。
根据电子技术基础课程的教学要求，本实验以单级共射放大电路为例，简要介绍Capture和PSpice A/D两部分软件的仿真步骤及使用方法。
单级共射放大参考电路的仿真步骤如图4.1.1所示，三极管型号为Q2N222( =50)，试分析：（1）放大电路的工作点。
（2）当输入电压信号为幅值10mV，频率1kHz的正弦波时，仿真输入，输出波形。
（3）仿真该电路电压增益的幅频响应和相频响应曲线。
（4）仿真该电路的输入，输出电阻频率响应曲线。
图4.1.1 单级共射放大电路五.实验内容与步骤Pspice软件对电路进行仿真分析的一般步骤如图4.1.2所示。
图4.1.2 电路仿真的一般步骤具体介绍如下：1、在主页下创建一个新的工程项目文件；2、按照图4.1.1绘制单级共射放大电路原理图；（1）调元器件（2）移动、旋转和删除元器件（3）画连接线（4）修改元器件标号和参数（5）对节点定义节点名3、设置仿真分析类型，创建仿真简要表（Simulation Profile）；（1）通过直流工作点分析（Bias Piont），来获得放大电路的静态工作点；（2）通过瞬态分析【Time Domain（Transient）】，得到放大电路的输入、输出波形；（3）通过交流扫描分析（AC Sweep），获得放大电路电压增益的幅频和相频响应。
4、电路规则检查及生成电路连接网表；5、仿真；（1）电路的静态工作点；（2）仿真电路的输入，输出波形；（3）仿真放大电路的电压增益的幅频响应曲线和相频响应曲线。
6、求输入阻抗。
六．实验过程1.创建新的工程项目文件2.绘制电路原理图3.建立各种仿真简要表①直流工作点分析②瞬时分析③交流分析4.直流分析三极管Q2N2222静态工作点，从输出文件中查看静态工作点仿真结果：Ib、Ic、Vbe、Vce由图可以得到Ib 为9.34E-06、Ic 为1.11E-03、Vce 为4.55E+00.完整的输出文件在文件夹中。
上面只是截图一部分。
从图中我们可以知道，BE V =0.647，这显然符合硅管的正向导通电压，说明发射极正偏，而BC V =-3.91V ，说明集电极反偏，说明此时电路工作在放大状态，而且CE V =4.55V ，大致为VCC 的一半，这说明我的静态工作点取的很好，输入电压可变化的区间比较大，而C I 比B I 大了100倍，这说明在没有特别说明时，我们计算都可以忽略B I ，这与平时计算也是符合的满足以后的硬件电路的设计要求。
5.瞬时分析用Probe 程序观测观测输入、输出电压波形，并计算电压增益Av由图可知，输出电压最大值为Vom=484.046mV，输入电压最大值为Vim=14.997mV，由电压增益公式可得：484.04614.997-32.276o omvi imV VAV V=====>-30符合实验要求。
而按照理论计算，1(R||R)(1)Rc LVbe eArββ-==++-31.7，从而得到相对误差为1%，这说明在中频带时，我们是可以把电路按照小信号模型进行处理的。
再者我们发现对于Vo，波峰和波谷是有差异的，而且波峰比波谷要高耸，相对差距为5%，这说明输出波形存在一定的截止失真，此时我们可以把1bR变小，或者把2bR变大，从而是BEV变大，提高静态工作点，从而减少截止失真。
6.交流分析观测幅频响应曲线：db(V(V o)/V(Vs:+))，测中频增益、上限频率fH和下限频率fL。
由上图数据可知：中频增益为30.0755dB、上限频率fH=11.373MHz>300kHz、下限频率fL=97.460Hz<100Hz。
满足实验要求。
7. 观测输入阻抗的频率响应：Ri -- V(Vi)/I(Vs)电路图如下输入阻抗频率响应曲线如图由上图数据可知：中频段的输入阻抗大概为3.3950kΩ>1kΩ。
由图可看出，中频输入阻抗与电容数值无关，所以近似是一条直线。
满足实验要求。
8. 观测输出阻抗的频率响应：Ro-- V(V o)/I(Vs)需要修改电路：令Vs=0，信号源短路，取掉负载RL，外加一个信号源VSIN(450mv) 。
电路图如下：输出阻抗频率响应曲线如下由上图数据可知：中频段的输出阻抗为2.9193kΩ<3 kΩ。
由图可看出，中频段输出阻抗与电容数值无关，所以近似是一条直线。
当电路修改回来后，检验幅频响应曲线，结果如下图：由上图数据可知：中频增益为30.075dB、上限频率fH=11.373MHz>300kHz、下限频率fL=97.460Hz<100Hz。
符合实验要求。
七．注意事项绘制电路原理图时，要特别注意各个元器件之间的连接，以及各导线之间的连接，切不可没连上或者重叠，这样在进行电路规则检查时，建立网表文件（*.net）时，屏幕会弹出错误提示窗口。
电路检查不通过，将不能进行仿真。
八．实验报告要求（1）完成单管放大器设计；（2）在Schematics中画出电路图；（3）从输出文件中查看静态工作点仿真结果：Ib、Ic、Vbe、Vce；（4）用Probe程序观测观测输入、输出电压波形，并计算电压增益Av；（5）观测幅频响应曲线：db(V(V o)/V(Vs:+))，测中频增益、上限频率fH和下限频率fL；（6）观测输入阻抗的频率响应：Ri -- V(Vi)/I(Vs)；（7）观测输出阻抗的频率响应：Ro-- V(V o)/I(Vs)（方法？）；（8）观察非线性失真现象* ；(9) 分析电流负反馈电阻的加入对电路性能指标的影响* ；九．实验与思考题1、在创建新的工程项目文件时，可否创建一个名为“王五234”的工程项目文件?答：不能。
文件名和文件夹名称不能使用中文字符。
2、在设置交流小信号分析（频域分析）AC Sweep选项时，若要求将End（终止频率）设为100MHz，则有关选项中应该写100M还是100Meg?为什么?答：应该写成100Meg。
要特别注意M与MEG的差别，M——10-3，MEG ——106，不然100M 表示100毫赫兹。
3、正弦电压信号源VSIN参数设置时，哪3个属性必须要有确定的值?答：VOFF（关门电平）、FREQ（频率）、V AMPL（幅值）十．总结1.通过本次实验，我接触到了电路测试软件PSpice软件。
此实验可以让我熟悉和掌握基本的实验电路在软件的实现方法和测试各个我想测得数值。
比较方便。
我了解了电子电路CAD技术的基本知识，熟悉了仿真软件PSpice的主要功能。
学习了利用仿真手段，分析，设计电子电路。
初步掌握了用仿真软件PSpice分析，设计电路的基本方法和技巧。
2.实验中所遇到的问题基本上是对软件的界面的不熟悉所造成的。
在添加元器件的时候，由于开始的时候不知道添加元器件库，导致画电路图的时间比较长；后来进行相关分析的时候，期望得到的数据始终没有出现，检查问题的时候才知道是电源的设置和三极管的BF值没有设置。
以后要注意细节的问题。
毕竟细节决定成败。
3.此次实验加深了我对单极共射放大电路的认识，以后设计电路图的时候，可以现在软件下进行有关的仿真，然后再进行硬件的实现。
这是比较有效率的一种方法。
十一． 附加实验题3. 中频增益相关因素及关系分析；共射放大电路幅频响应特性重要参数相关因素及关系分析答：//(1)R c L v be e R R A r ββ=++ 共射放大电路中频的增益与有关，通过仿真实验可发现，当其他条件不变时， v A 与//c L R R 成正比；当其他条件不变时而静态工作点降低时，be r 增大，v A 减小；此外，v A 极大的受到R e 的影响，当R e 增大时，v A 先急剧减小，后趋于//R c L v e R R A =。
幅频响应曲线：db(V(V o)/V(Vs:+))， 测中频增益、上限频率fH 和下限频率fL 。
重要参数：V(V o)，V(Vs:+)，中频增益，上限频率fH ，下限频率fL 。