模拟电子学 基础实验 晶体管放大器的仿真 实验步骤

(一) 电路原理图输入 1、启动OrCAD/Capture 选择“开始”→“程序”→“OrCAD 9.2”→“Capture”，以进入Capture 的工作环境

2、创建新项目 执行File/New/Project命令

在Name框中键入欲建立项目的名称(如：Amplifier) 在Location框中键入该项目的保存路径(如：E:\0221033) 在Create a New Project Using复选框中选择Analog or Mixed-Signal Circuit 单击“OK”

出现“Create Pspice Project”对话窗口 在Create base upon an existing project复选框中选择simple.opj 单击“OK”

3、电路原理图编辑 在项目管理器中，依次双击“Design Resources”、“Amplifier.dsn”、“Schematic1”、“Page1” 自动进入原理图编辑器界面

删除原理图编辑区左边的多余符号，方法是： 用鼠标对准欲删区域左上角，按下鼠标左键不放。将鼠标移至欲删区域右下角，防开鼠标左键 按键盘Del键

放置晶体管符号 执行P1ace/Part命令 在 “Libraries”列表框中选择“BIPOLAR” 在 “Part”列表框中选择“ Q2N2222” 单击“OK” 将晶体管移至合适位置，按鼠标左键 按ESC键以结束绘制元器件状态

放置电阻符号 执行P1ace/Part命令 在 “Libraries”列表框中选择“ANALOG” 在 “Part”列表框中选择“ R” 单击“OK” 将电阻R移至合适位置，按鼠标左键 按ESC键以结束绘制元器件状态

放置电容符号 执行P1ace/Part命令 在 “Libraries”列表框中选择“ANALOG” 在 “Part”列表框中选择“ C” 单击“OK” 将电容C移至合适位置，按鼠标左键 按ESC键以结束绘制元器件状态

放置直流电源符号 执行P1ace/Part命令 在 “Libraries”列表框中选择“SOURCE” 在 “Part”列表框中选择“ VDC” 单击“OK” 将直流源VDC移至合适位置，按鼠标左键 按ESC键以结束绘制元器件状态

放置激励电源符号 执行P1ace/Part命令 在 “Libraries”列表框中选择“SOURCE” 在 “Part”列表框中选择“ VSIN” 单击“OK” 将激励源VSIN移至合适位置，按鼠标左键 按ESC键以结束绘制元器件状态

放置地符号 执行P1ace/Ground命令 在 “Libraries”列表框中选择“SOURCE” 在 “Symbol”列表框中选择“ 0” 单击“OK” 将地符号0 移至合适位置，按鼠标左键 按ESC键以结束绘制元器件状态

元器件间的电连接 执行P1ace/Wire命令 将光标移至互连线的起始位置处，点击鼠标左键 移动鼠标，互连线出现 在互连线终点，单击鼠标左键 继续移动鼠标，以绘制下一段互连线 单击鼠标右键，选择End Wire子命令，结束互连线绘制

将R1修改为Rb 将鼠标对准R1，双击鼠标左键，出现“Display Properties”窗口 在“Value”栏填入“Rb” 单击“OK”

将R1值由1k修改为560k 将鼠标对准R1值1k，双击鼠标左键，出现“Display Properties”窗口 在“Value”栏填入“560k” 单击“OK”

修改其余元件属性参数 将R2修改为Rc 将R3修改为RL，100k 将C1、C2值修改为10u 将V1修改为Vcc，6V 将V2修改为Vi，VOFF=0，VAMP=20m，FREQ=1k

电路原理图保存 执行File/Save命令

(二) 电路的仿真(瞬态分析) 1、建立电路网表 (二) 电路的仿真(瞬态分析) 1、建立电路网表 执行PSpice/Create Netlist命令

2、仿真参数类型设置 执行PSpice/Edit Simulation Profile命令

在Analysis Type栏，选择Time Domain(Transient) 在Start saving data栏填写0ms 在Run to栏填写10ms 在Maximum step栏，填写0.01ms 点击“确定”按钮

3、放置仪器探头 执行PSpice/Markers/Voltage Level命令 将电压探头拖至输入端Vi、输出端RL处 按ESC键，以结束仪器探头放置

4、运行仿真分析程序 执行PSpice/Run命令 屏幕上出现PSpice仿真分析窗口

5、波形测量 执行Trace/Cursor/Display命令

点击分析窗口左下角“V(C2:2)”，选择输出端C2与RL连接处的输出电压波形 执行Trace/Cursor/Peak命令，测量标尺定位于输出波形顶峰

执行Plot/Label/Mark命令，显示输出波形顶峰标尺坐标

第一位置坐标为顶峰处时间数值 第二位置坐标为顶峰处电压数值

执行Trace/Cursor/Trough命令，测量标尺定位于输出波形谷底

执行Plot/Label/Mark命令，显示输出波形谷底标尺坐标

第一位置坐标为谷底处时间数值 第二位置坐标为谷底处电压数值

输出峰峰值以及系统增益 将顶峰处电压数值与谷底处电压数值相减，得到输出波形峰峰值Vopp=0.813576-(-1.6407)=2.4543V 输出波形峰峰值Vopp与输入波形峰峰值Vipp相除，得到系统放大增益Av= Vopp/Vipp=2.4543V/40mV=61

(三) 电路的仿真(交流分析) 1、更换激励信号源 删除电压仪探头、信号源VSIN 执行Place/Part命令，放置信号源VAC

在 “Libraries”列表中选择SOURCE 在 “PART” 列表中选择VAC 单击“OK”

将V1修改为Vi、20mVac、0Vdc

2、建立电路网表 执行PSpice/Create Netlist命令

3、仿真参数类型设置 执行PSpice/Edit Simulation Profile命令

Analysis Type栏选择AC Sweep/Noise AC Sweep Type栏选择Logarithmic及Decade Start 栏填写0.1Hz End栏填写100MegHz Points/Decade填写100 点击“确定”按钮

4、运行仿真分析程序 执行PSpice/Run命令 屏幕上出现PSpice仿真分析窗口

5、系统增益频率特性分析 执行Trace/Add Trace命令

在Add Traces对话窗口 Trace Expression栏填写V[Q1:c]/V[Vi:+]，输出幅度与输入幅度之比即为增益Av随信号频率变化的关系 单击“OK”按钮

标尺工具 执行Trace/Cursor/Display命令

标尺对准Av曲线中频点 执行Trace/Cursor/Peak命令

在中频点处标记位置坐标 执行Plot/Label/Mark命令

第一为中频处频率fO =3.9811kHz 第二为中频处放大倍数Avo=57.151

测量低半功率点频率fL 向左拖动十字标尺，对准0.707倍中频放大倍数处(约40.554)，即低半功率点

标记低半功率点处坐标 执行Plot/Label/Mark命令

第一为低半功率点频率fL=5.3757Hz 第二为fL处放大倍数Av=40.554

测量高半功率点频率fH 向右拖动十字标尺，对准0.707倍中频放大倍数处(约40.249)，即高半功率点

标记高半功率点处坐标 执行Plot/Label/Mark命令

第一为高半功率点频率fH=25.119MHz 第二为fH处放大倍数Av=40.249

6、输入阻抗频率特性分析 仿真起始频率重新设定 执行Simulation/Edit Profile命令

将Start栏由0.1Hz改为1Hz 单击“确定”按钮

运行仿真程序 执行Simulation/Run命令

执行Trace/Add Trace命令

在Add Traces对话窗口 Trace Expression栏填写V[Vi:+]/I[Vi]，激励源输出电压与电流之比即为放大器系统输入阻抗Ri 单击“OK”按钮

标尺工具 执行Trace/Cursor/Dislay命令

测量低半功率点fL处Ri 向右拖动十字标尺，对准低半功率点fL处(约5.3280Hz)

标记低半功率点处坐标 执行Plot/Label/Mark命令

第一为低半功率点频率fL=5.3280Hz 第二为fL处输入阻抗Ri=4.2228k

测量中频点fO处Ri 向右拖动十字标尺，对准测量中频点fO处(约3.9954kHz)

标记中频点处坐标 执行Plot/Label/Mark命令

第一为中频点频率fO=3.9954kHz 第二为fO处输入阻抗Ri=2.9838k

测量高半功率点fH处Ri 向右拖动十字标尺，对准测量高半功率点fH处(约25.029MHz)

标记高半功率点处坐标 执行Plot/Label/Mark命令

第一为高半功率点频率fH=25.029MHz 第二为fH处输入阻抗Ri=30.745

(四)数据记录与处理 制定数据记录表格 记录与处理放大器瞬态分析数据 记录与处理放大器交流分析数据 至此，实验内容全部完成