两级阻容耦合放大电路设计与仿真

1、两级阻容耦合放大电路设计与仿真- 0 - 0 -实验原理：如图所示电路是两级阻容耦合放大电路。阻容耦合就是利用电容作为耦合 隔断直流通交流的电路， 其中电路的第一级输出信号通过电容 C3 和第二级的输 入电阻 R13 加到第二级的输入端。电路图中 V5 是直流电源，提供 12V 的直流 电压。V4 是信号源，提供交流正弦小信号。 C2 是隔直流电容， C3 是耦合电容。 R11、R14、为第一级的三极管 Q6 提供偏置电流。 ,R13、R2 为第二级的三极管 Q7提供偏置电流。 R3为负载电阻。通过改变输出电阻 R2、R3可以改变信号的 放大倍数。实验步骤：新建设计项目1在启动 OrCAD/C

2、apture窗口选择执行File/New/Project 子命令，屏幕上将弹出如下图 New Project 对话框1. 在 Name 下的框中填入项目名如 zhouxing,然后选中 Analogor Mixed Singal Cricuit 再在 Location 下的框中填入文件 要保存的路径点击 OK 得到下图4.选中 Create a blank pro 后点击 OK 后得5 点击 Place工具按钮的 Par 后添加元器件符号库- 1 -电路图的绘制1.从元器件库中调元器件如图2 调完器件后连线如图在绘图的过程中把元器件放在适合的位置后按键盘 的W键或点击 Place工具按钮的 W

3、ire后移动鼠标连线。修改各个器件的 参数的到如下原理图。各支路的电流电压功率如下所示：三电路分析和仿真1.瞬态特性分析(1).瞬态特性分析参数设置.在原理图见面上方菜单栏点击 Pspice后再弹出的窗口中开始设置分析类 行，本次分析点电路特性分析的 Options一栏选择“ Time Domain(Transient)屏 幕上将出现瞬态特性分析的参数设置窗口。.在图中的 Run to 设置终止分析时间。 Starts saving data项设置需要输出 数据的起始时间 。Maximum step 项设置最大步长，其中步长时间不能超过起 始时间、终止时间中的小者。如分别设置终止时间，起始时间

4、，最大步长分别 为 5ms, 0、 1u 如下图。 .在上图中点击应用按钮后，再点击 OK 按钮。然后点击运行按钮，得出 以下图形。.打开 Add Trace的对话框，并选中需处理的变量名 V(OUT) 后点击 OK 生成 OUT 的输出波形。如下图正弦小信号输入波形经过第一级放大的波形经过第二级放大的波形分析：从图可以看出该输出波形失真较小，达到了放大电路的基本要求。注：本图输出波形是在经过很多次不断的修改元器件参数而的来的结果。 分析：从上图可以看出当输入一个小信号时，经过两级阻容耦合放大电路后变 成了一个相对比较大的信号。两级阻容耦合放大电路的第一节的放大倍数大约为 4621mv=462

5、两级阻容耦合放大电路的第二节的放大倍数大约为 11V462mv=25由以上两个图可以算出此两级阻容耦合放大电路的总的放大倍数为第一级 放大倍数乘上第二级放大倍数为 100*10=1000 倍，具有足够的放大倍数。2 交流分析（1）交流分析的参数设置2）交流分析的输出波形如下：电压放大倍数图- 7 -由上图波形可知道其放大倍数大约为 34。其通频带大约在 100Hz-10MHz 之内。（3）输入阻抗：输入阻抗反映了放大电路对信号源的影响程度，对于信号 电压源，希望放大电路的输入阻抗越大越好，这样放大电路越小越好，信号源 的负载轻。而对于电流信号源则希望放大电路的输入电阻越小越好。分析：从上图可以

6、看出随着频率的增加，输入阻抗也在减小甚至减小到接 近零。(4)输出阻抗特性曲线： 输出阻抗反映放大电路输出受负载影响的程度，如果放大电路向负载输 出电压信号，则希望输出阻抗越小越好，这样放大电路输出端更接近电压源， 如果放大电路向负载输出电流信号，则希望输出阻抗越大越好，这样放大电路 输出端更接近电流源。放大电路对负载来说，等效为一个有内阻的信号源(给负载提供被放大 的交流信号)，这个内阻就称为放大电路的输出阻抗，放大电路的输出阻抗可在 输入信号源短路，去掉负载，在输出端加一信号源求得。( 5)幅频响应与相位响应的分析 :在交流分析的情况下进行幅频响应与相位响应的分析， 在 Add Trace

7、 对话框 的 Trace Expression 栏中输入 db(V(OUT3)/V(R4:1) ，加载频率响应波形。 如下 所示。再 Add Trace 对话框的 Trace Expression 栏中输入 p(V(OUT3)/V(R4:1) ， 加载相位响应波形，如下所示。db(V(OUT3)/V(R4:1)3 直流分析：直流分析参数设置：在 Analysis type 中选择扫描方式为 DC sweep 在 options 栏选择 Primary Sweep 在 Sweep variable中填入 v5,在 Sweep type 中 填入 start 为 0 end 为 12 points

8、/decade为 2 如下所示，点击应用并确定的出 输出波形。- 10 -直流分析输出波形：- 11 -结果和分析当进行瞬态分析时输出波形出现了非线性失真。非线性失真主要由三级管的 伏安特性曲线的非线性产生的，如果输入的正弦信号电压时，由于非线性失真， 可能导致输出波形为非正弦的。就像该实验中的波形就出现了失真现象，这是 由于输入信号幅值过大或者是由于静态工作点太高或者太低，将使输入特性曲 线的输入的基集电流和集电集电流，以及集电极和发射极间的输入电压正、负 半周不对称，产生非线性失真。本分析中就是因为三极管的静态工作点选的太 高，所以在输出特性上，信号的摆动范围有一部分进入饱和区，结果使输出

9、波 形的底部被“削”一部分，这样就形成了底部是真。通过不断的修改各元件的 参数消除信号的失真。并且满足实验要求即： （1）有一定的输出功率 （ 2） 有一定的放大倍数（ 3 ）输出信号失真要小，工作要稳定。所以该实验符合预 期结果。输出文本文档：C40950ufV50312vR2062kR112350kC16710ufR123420kR13610kR133550kV401AC 10mvSIN 0 10mv 1kHz 0 0 0R140220kR4110 1kR15091kR16081kR17075kC21210ufQ6284C60850ufC345 10ufQ7586.END- 12 -三极管

10、的参数：* Profile: SCHEMATIC1-abc* BJT MODEL PARAMETERSQ2N2222NPNIS14.340000E-15BF255.9NF1VAF74.03IKF.2847ISE14.340000E-15NE1.307BR6.092NR1RB10RC1CJE22.010000E-12MJE.377CJC7.306000E-12MJC.3416TF411.100000E-12XTF3VTF1.7ITF.6TR46.910000E-09XTB1.5CN2.42D.87各支路直流工作点：SCHEMATIC1-qazTEMPERATURE =27.000 DEG CNO

11、DEVOLTAGENODEVOLTAGENODEVOLTAGENODEVOLTAGE( OUT1)1.36630.0000 ( OUT2).4615 ( OUT3)11.9910 (4114)- 13 -(4150) 12.0000 (4211) .7248 (4227) .7081 (4504) 913.3E-06 (8973) 0.0000 (16260) 0.0000 流经各受控源的电压：CURRENTVOLTAGE SOURCE CURRENTS NAME CURRENTV5V4总功耗：-1.008E-030.000E+00TOTAL POWER DISSIPATION1.21E-02 WATTS实验总结：通过本次试验，让我懂得了两级阻容耦合放大电路的结构和原理。这次课程 设计总的来说收获是很多的，虽然在做的过程中碰到了很多困难和问题 , 但通 过自己不断的查资料和老师同学指导与帮助，最终问题还是得以解决，在这里 对我的老师和同学说声真诚的谢谢。在本次设计后我了解了 EDA 技术的概念和 PSpice软件中常用菜单和命令的 使用及电路图的绘制和编辑方法、 PSpice分析设置、仿真、波形查看的方法等。 并且意识到作为二十一世纪的跨世纪电子通讯专业人才，这些软硬件的应用操 作常识是必不可少的。这次