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1、电子课题设计电子课题设计题目：双极性晶体管电路题目：双极性晶体管电路的的PspicePspice分析分析摘要摘要PSpice是面向电子线路和集成电路的仿真分析软件，它能进行模拟电路分析、数字电路分析和模拟数字混合电路分析，从而可以快速、方便、精确地评价电路设计的正确性，同时还可以根据性能指标要求对电路进行优化设计。本文以典型的双极性晶体管(三极管)电路为例，通过对该电路进行直流工作点分析、直流分析、直流传输特性分析、交流分析和参数分析来说明使用Pspice软件进行电路分析的整个过程。关键词关键词: : PspicePspice软件软件 双极性晶体管电路双极性晶体管电路 电路性能分析电路性能分析
2、目录目录引言：.1一、 设计任务与要求.1二、 总体框图.1三、典型的双极性晶体管电路的 PSpice 分析.2（一）静态工作点分析 .2（二）直流分析 .3（三）、直流传输特性分析 .4（四）、交流分析 .5（五）、参数扫描分析 .7四、心得体会.8参考文献.91双极性晶体管电路-Pspice分析引言：引言：PSpice 是一种模拟/数字电路分析软件, 属于SPICE 家族的一员, 它由美国MicroSim 公司开发并于1984 年1 月首次推出。由于PSpice 适合于PC上使用, 因此得到了广泛的应用, 其版本也不断升级更新。在PSpice V4 .0 之前, 主要是对模拟电路进行辅助分
3、析, 而在V4 .0 及以后的版本中, 增加了对数字逻辑电路及数字模拟混合电路的模拟分析功能, 从而进一步拓展了PSpice 的应用范围。近几年来, 我国的许多高校已将PSpice 作为主要的EDA 软件引入应用于电工电子技术等课程的教学中, 取得了很多使用经验和较好的教学效果, 本文主要针对PSpice 在数模混合电路分析中的应用进行了研究, 解决了在实际应用中遇到的一些具体问题。一、一、 设计任务与要求设计任务与要求为了清楚双极性晶体管(三极管)放大电路的工作原理，分析其性能指2标, 需要用Pspice对其等效电路进行静态工作点分析、直流分析、直流传输特性分析、交流分析和参数分析，并通过波
4、形、图标、文本的方式将仿真结果直观的反映出来。二、二、 总体框图总体框图三、典型的双极性晶体管电路的三、典型的双极性晶体管电路的 PSpicePSpice 分析分析（一）静态工作点分析（一）静态工作点分析用Pspice分析基本放大电路的静态工作点。静态工作点分析就是将电路中的电容开路，电感短路，对各个信号源取其直流电平值，计算电路的直流偏置量。0OutC110UVcc12VRb360kRL 2kQ1Q2N2222VsRc 2k C210U3图图2 2 基本放大电路基本放大电路步骤如下：1.用protel软件画好电路图2. 建立模拟类型分组 建立模拟类型分组的目的是为了便于管理。PSpice将基
5、本直流分析、直流扫描分析、交流分析和瞬态分析规定为4种基本分析类型。每一个模拟类型分组中只能包含其中的一种，但可以同时包括温度分析、参数扫描和蒙托卡诺分析等。在电路图编辑窗口（Page Editor）下，点击PSpice/New Simulation Profile命令，屏幕上出现模拟类型分组对话框。在Name栏键入模拟类型组的名称，本例取名为DC。3.设置分析类型和参数在Analysis type栏中选“Bias Point”。在Option栏中选“GeneralSettings”，在Output File Options栏中选“Include detailed bias point inf
6、ormation for nonlinear controlled sources and semiconductors”。4.运行Pspice启动Pspice/Run命令，软件开始分析计算。5.查看分析结果分析计算结束后，系统自动调用Probe模块，屏幕上出Probe窗口。选择View/Output File命令，即可看到本例的文本输出文件DC.out。4图图3 3 通过通过PspicePspice文本输出文件文本输出文件（二）直流分析（二）直流分析直流分析又称DC分析，就是当电路中某一参数在一定范围内变化时求电路的直流特性。可以利用这一分析作出电路的传输特性曲线、晶体管的输入输出特性曲线等
7、。值得注意的是，DC分析只能用于分析直耦电路，不能分析阻容耦合电路。如图所示，差动放大电路中设三极管Q1、Q2的=50，画出电路的电压传输特性曲线Vo2Vo10000Rb11kVEE10VRc1 10kQ2Rb21kQ1Q2N2222Re 10kVs0.1VRc2 10kVCC10V图图4 4 差动放大电路差动放大电路1.用protel软件画好电路图52.将三极管设置为=503.设置分析类型和参数在Analysis type栏中选“DC Sweep”；在Option栏中选“Primary Sweep”， 在Sweep variable栏中选“Voltage source”，在Name栏中填入“
8、Vs”。意思以电压源Vs作为变量。在Sweep type栏中选“Linear”。在Start栏中填入“-0.3”，在End栏中填入“+0.3V”，在Increment栏中填入“0.03V”。意思是Vs从-0.3V+0.3V作线性变化，步长为0.03V。4.运行Pspice5.查看分析结果在Probe窗口中，用光标依次点中V（Vo1）和V（Vo2）,即显示该电路电压传输特性曲线。 V V V V 图图5 5 电路电压传输特性曲线电路电压传输特性曲线（三）、直流传输特性分析（三）、直流传输特性分析直流传输特性分析又称TF分析，就是计算电路的直流小信号增益、输入电阻和输出电阻。用它来求解放大器的电压
9、放大倍数、输入电阻和输出电阻是最方便的。但是该功能属于直流分析范畴，分析时将电路中的电容开路、电感短6路。所以只能用于分析直耦电路，不能分析阻容耦合电路。分析差动放大电路的电压放大倍数、输入电阻和输出电阻。1.设置分析类型和参数在Analysis type栏中选“Bias Point”；在Option栏中选“General Settings”。在Output File Options栏中选“Calculate small-signal DC gail” 。在From Input source栏中填入“Vs”，在To Output栏中填入“V（Vo1，Vo2）”，意思是求传递函数（Vo1-Vo2
10、）/Vs及从Vs端看进去的输入电阻和从Vo1、Vo2端看进去的输出电阻。2.运行Pspice3.查看分析结果。 7图图6 6 直流传输电路通过直流传输电路通过PSpicePSpice运算结果运算结果 从中可以看出，双端输出的电压放大倍数(增益) AV=-121.3 输入电阻Ri=7.33kW双端输出的输出电阻Ro=18.9kW （四）、交流分析（四）、交流分析交流分析又称AC分析，就是求电路的频域响应。当输入信号的频率变化时，它能够计算出电路的幅频响应和相频响应。作交流分析时，信号源应用交流源VAC或IAC。也可以用前面介绍的5种激励源，但必须在设置参数时为其交流参数AC项赋值。注意不能用正弦
11、源。分析差动放大电路的频率特性。1. 用protel软件画好电路图信号源Vs选交流电压源VAC，幅值为0.1V。2.设置分析类型和参数在Analysis type栏中选“AC Sweep/Noise”。在Option栏中选“General Settings”。在AC Sweep Type栏中选“Logarithmi：Decade”。在Start栏中填入“1k”。在End栏中填入“10MEG”。在Points/Decade栏中填入“4”。意思是每10倍频间隔计算4个点。（4）查看分析结果。在Add Trace 对话框下端的“Trace Expression”文本框中键入V（Vo1，Vo2） ，即
12、显示双端输出的频率特性曲线。5.查看双端输出时电压增益的波特图 在Probe窗口中，执行Trace/Add Trace命令，在“Trace Expression”文本框中键入DB(V(Vo1,Vo2)/V(Vs:+)，即显示出电压增益的幅频特性曲线。 点选Trace/Add Y Axis ，增加一个纵轴。8 在“Trace Expression”文本框中键P(V(Vo1,Vo2)/V(Vs:+)，即显示出电压增益的相频特性曲线。 y ) 1 d 2 ) 图图7 7 电压增益的相频特性曲线电压增益的相频特性曲线6.交流分析中的输出变量名作交流分析时，输出变量名除了可用基本格式外，还可在基本格式中
13、的关键字V或I后面加一标示符，以表示输出量类型。下表示出了5种标示符及含义。表表 1 1 5 5 种标示符及含义种标示符及含义标示标示符符含含 义义示例示例M M输出变量输出变量的振幅的振幅VMVM（OutOut）：接点）：接点 OutOut 与地之间交流电压振幅与地之间交流电压振幅DBDB输出变量输出变量的振幅分的振幅分贝数贝数VDBVDB（OutOut）：接点）：接点 OutOut 与地之间交流电压振幅与地之间交流电压振幅分贝数分贝数9（五）、参数扫描分析（五）、参数扫描分析参数扫描分析就是当电路中某个参数在一定的范围变化时，对指定的每个参数值进行一次基本分析。每一种基本分析如DC分析、AC分析、TRAN分析都可与参数扫描分析配合使用。它在电路优化方面有着重要作用。在基本放大电路输入端加一正弦信号，分析当基极电阻Rb变化时，对输出波形的影响。0OutC110UVcc12VRb360kRL 2kQ1Q2N2222VsRc 2k C210U图图8 8 加入正弦信号的基本放大电路加入正弦信号的基本放大电路1.用protel软件画好电路图。并作如下修改 将基极电阻Rb设置为参数。P
