PSpice仿真(二)实验报告

课程名称：电路与模拟电子技术实验指导老师：张冶沁成绩：

实验名称：PSpice的使用练习2 实验类型：EDA 同组学生姓名：

一、实验目的和要求：

1.熟悉ORCAD-PSPICE软件的使用方法。

2.加深对共射放大电路放大特性的理解。

3.学习共射放大电路的设计方法。

4.学习共射放大电路的仿真分析方法。

二、实验原理图：

图1 三极管共射放大电路

三、实验须知：

1．静态工作点分析是指：

答：求解静态工作点Q,在输入信号为零时,晶体管和场效应管各电极间的电流和电压就是Q点。可用估算法和图解法求解

2．直流扫描分析是指：

答：按照预定范围设置直流电压源变化值，观察电路的直流特性

3．交流扫描分析是指：

答：按照预定范围设置交流电压源变化值，观察电路的交流特性

4．时域（瞬态）分析是指：

答：控制系统在一定的输入下，根据输出量的时域表达式，分析系统的稳定性、瞬态和稳态性能

5．参数扫描分析是指：

答：在基本电路特性分析中，每个元器件的参数都取确定值，而在参数扫描分析中,将考虑由于参数变化引起的电路特性变化情况

6．温度扫描分析是指：

答：在电路参数固定的情况下，测试温度是对电路性能的影响大小

7．写出PSpice仿真中调用元器件的模型库位置：

答：在安装目录下的\tools\capture\library\pspice中，软件内使用place part可以调用

8．PSpice仿真电路图中节点号为0（即接地）的参考节点的作用：为计算其他节点的电

位值提供了计算标准。参考节点通常取何种元器件：电源负极。

解决电路负载开路引起的悬浮节点的方法是：在开路节点和参考节点之间连接一个大阻值电阻。

9．电路图中设置节点别名的好处是：

答：通过节点别名描述电路中各个元器件之间的连接关系，生成电连接网表文件；电路中不同位置的节点，只要节点名相同就表示在电学上是相连的；PSpice在模拟结束后，采用节点名表示电路特性分析的结果。

10．放置电源端子符号的好处是：

答：放置端子的作用是把外部的输入信号通过端子引入到电路中,把电路上的输出信号通过端子引到外部的负载上。

四、实验步骤：

1．静态工作点分析设置：

如何在电路图上直接标注出各节点的电压值和支路的电流值？

答：在操作界面的工具栏左上角选择仿真类型为预置的运行后可以在PSpice A/D中查看仿真分析结果，也可以退出PSpice A/D单击Capture界面上

的或按钮查看静态工作点；

2．直流扫描分析设置：

①.如何在PSpiceA/D界面添加新的Y坐标轴，如何把新添加的坐标轴显示在曲线的右

侧？

答：在axis settings中，Y axis选项卡的axis position可以选择Right，即可在右侧添加Y轴，如图：

之间的关系，该如何操作？

②.为了在曲线上显示IC(Q1)与V

CE

答：axis settings中选择axis variable，如图添加V CQ-V EQ，即可将X轴设置为V CE：

再在add trace中如图添加I Q1即可：

观察得IC(Q1)与V

之间的关系如下：

CE

=1.5mA时的Rb1大小，仿真中采用参数扫描的方式，具体步骤有哪些？

③.为了得到I

CQ

答：在place part中找到PARAM器件，放到电路中，双击进行参数设置，选add new property，输入参数如下：

同样修改R b1的参数，与PARAM进行关联如下：

使用parametric sweep参数如下：

执行仿真后看到图像：

用trace-cursor测得当I CQ=1.5mA时，Rb1=17.055kΩ

3．交流扫描分析设置：

①.如何在PSpiceA/D界面添加坐标系？

答：在Pspice界面中点击Plot-Add Plot to Window即可添加一个坐标系

②.在交流扫描分析的输出变量格式中，用啥符号来表示分贝和相位的？

答：分贝用dB表示，相位用角度表示

当电路如下时，测试三极管的频率特性

执行仿真，并分别绘制幅频特性（DB(V(out)/V(in))）与相频特性（P(V(out))）曲线如下：

4．时域分析设置：

①.如何根据得到的V(in)和V(out)曲线来求得放大倍数？

答：先执行仿真得到如下V in和V out曲线（绘制于两个纵坐标）：

点开Toggle Measurement Results Window，

添加两个测量项，注意到输入电压和输出电压正好差半个周期，相位相反，因

此测量输出电压的最大值和输入电压的最小值，两者比值即为放大倍数

如图，电压放大倍数为A V=1.33486/(-9.99843*10-3)=-134

②.为得到电路的电压传输特性曲线，该如何操作？

答：在上面仿真执行的基础上，只需将X轴设置为V in，Y轴添加V out即可得到电压传输特性曲线如下：

表明共射放大区的电压传输特性近似呈线性关系

③.简述一下最大不失真仿真的操作步骤。

答：仍然使用时域分析，只需要调整负载大小和输入电压的大小即可得到不同的失真波形，几组仿真如下：

负载为3kΩ，输入40mV交流幅值时的波形：

由图可知先出现了截止失真

负载开路，输入40mV时的波形：

由图可知先出现了饱和失真

当输入增加到100mV时，波形如下：

由图可知饱和失真和截止失真都已出现

五、实验拓展：

测量通频带宽：在AC扫描分析中，横坐标设置为频率，纵坐标为输出电压，可以通过Trace-Cursor-Search Command指令，输入sf le(70.7%)在曲线上搜寻到输出电压最大值的0.707位置，并把标线移到该位置，从而读出通频带宽

上图中的通频带宽为f L=813.453Hz，f H=18.452MHz

输入阻抗的频率特性：

输出阻抗的频率特性：

六、实验心得体会：

本次实验我花了较长的时间来完成，主要是不断在学习软件的使用技巧，结合理论知识运用着仿真。通过对共射放大电路的仿真，我熟悉了直流、交流、静态工作点、参数扫描和时域扫描等仿真模式及应用方法，以及PSpice窗口中对数据的显示和定位，可以熟练对共射放大电路进行分析，并且和理论推导的结果相符。

另外我修改了原来的实验报告板式，因为之前的排版不利于放图片和数据，且不美观。

（1）用PSPICE如何仿真分析放大电路的静态工作点？应设置何种分析方式？

设置静态分析即可，参数无需调整

（2）用PSPICE测试放大电路的电压放大倍数和频率特性应设置何种分析方式？

设置交流分析即可，频率范围需预先估算选择合适

（3）用PSPICE测试放大电路的输出电压波形应设置何种分析方式？

设置瞬态（时域）分析即可，运行时间为周期的十倍以内即可

（4）能否用交流扫描分析求放大电路的最大不失真输出电压？

我认为不能，因为交流扫描分析得到的都是有效值，而失真在时域上才能体现，若用交流扫描，只能看到与输入电压成线性的输出电压，无法判断是否失真；然而，可以通过时域扫描配合参数扫描大致估计最大不失真电压出现的位置，比如当信号频率为1kHz时，把交流信号幅值作为扫描参数，维持静态工作点不变，设置参数扫描如下，并在PROBE中勾选performance analysis：

则横坐标自动变为var的取值范围，然后在trace中添加Min(V(out))，即连续观察输出电压的最小值，即代表幅度，可以发现在前面一段输出电压的幅度近似于线性下降，符合电压传输特性，但在输入信号幅值约为40mV的地方开始偏离线性，且

40mV之后基本不再变化，可以认为出现了失真，因此最大不失真输出电压在输入为40mV附近取得，且此时输出电压幅值约为5V