差分放大电路的pspice分析
摘要：差分放大电路作为集成运算放大器的输入级电路.具有电路结构复杂、分析繁琐的特点，一直是模拟电子技术设计与分析中的难点。PSPICE作为著名的电路设计与仿真软件，具有仿真速度快、精度高等优点。本文应用PSPICE对差分放大电路的工作特性进行了较全面的仿真，利用PSPICE分析、研究了差分放大电路的时域响应、频率响应以及温度对其性能的影响
关键词：差分放大电路PSpice 仿真分析
引言
PSPICE (Personal Simulation Program with IC Emphasis)是目前流行的EDA软件之一，相较其它EDA设计分析软件，其最大优势在于世界各大著名电子器件公司为它提供了几万种模拟和数字元件模型，使PSPICE的仿真结果更加真实并且十分接近实际电路的分析结果。PSPICE用于电路仿真时，以源程序或图形方式输入，能自动进行电路检查，生成图表，模拟和计算电路。它不仅可以对模拟电子线路进行不同输入状态的时间响应、频率响应、噪声和其他性能的分析优化，以使设计电路达到最优的性能指标，还可以分析数字电子线路和模数混合电路。
典型差分放大电路
在模拟集成电路中，集成运算放大器是应用极为广泛的一种。集成运算放大器是一种具有高电压增益、高输入电阻和低输出电阻的多级直接耦合放大电路，它的输入级一般是由BJT、JFET或MOSFET组成的差分式放大电路，其工作原理是利用差分放大电路的对称性来提高整个电路的共模抑制比和其它方面的性能，从而有效地抑制零点漂移。但是差分电路结构复杂、分析繁琐，特别是其对差模输入和共模输入信号有不同的分析方法，难于理解，因而一直是模拟电子技术中的难点。
图1是一个典型的差分放大电路，其中Q1与Q2是一对NPN型的BJT差分对管，型号为Q2N2222。Q3与Q4组成镜像电流源，其电流大小基本恒定(约为VDD-VEE/R1)。恒流源的作用是充当有源负载，即利用其具有很高的交流电阻的
特点作为Q1与Q2的发射极电阻
下面利用PSPICE对差分放大电路的工作特性进行仿真研究：
差分放大电路的原理图如图1。其中Vin是正弦激励源，其幅值设为0.1V，满足小信号的要求，频率设为5MHz
图1 典型的差分放大电路
图2带变频交流激励源的差分放大电路
1.直流分析（DC Sweep)
直流分析是设定电路中某一参数(称为自变量)在一定范围内变化，计算电路的直流偏置特性。在此选定以三极管Q1的电流放大系数(在PSPICE中以BF表示)为自变量，令其取值从100线性增长到300，步长为15。研究差分放大电路的输出电压与三极管电流放大系数的关系。
分析可知，由于差分放大电路结构对称，Q1与Q2具有相同的直流工作状态，且其集电极电位会随着电流放大系数的增大近似线性地减小。PSPICE仿真结果如图3所示。仿真结果表明，在直流状态下，差分放大电路的输出电压Vout1、Vout2的变化规律完全相同.都是随着三极管电流放大系数BF的增大而几乎呈线性地减小。显然，仿真结果与理论分析结果一致 .
图3 PSPICE直流分析仿真结果
(a)Vout1与BF的关系
(b)Vout2与BF的关系
2.交流分析和噪声分析(AC Sweep／Noise)
交流分析和噪声分析是计算电路中交流小信号的频率响应特性，并将电路中各个器件对选定的输出点产生的噪声等效到选定的输入源上.研究差分放大电路的频率特性就是研究其在不同信号频率下的增益以及通频带.设置交流分析的扫描频率从1HZ到1GHZ。采用10倍频增量进行递增。需要注意的是，应用PSPICE 进行交流分析时，必须在电路图中设置相应的独立交流激励源，否则仿真无法进行。在此，可将图1中的正弦激励源Vin改为幅值固定、频率可变的交流激励源VAC，如图2所示。PSPICE仿真结果如图4所示。可见。当激励源保持幅值0.1V 不变，而频率从1HZ递增到1GHZ时。差分放大电路表现出很好的低通特性。这是由于电路结构采用了直接耦合的方式，从而避免了阻容耦合方式时耦合电容对放大电路低频性能的影响。从图4(b)还可直观地看出其通频带宽约为300KHZ。
图4 PSPICE交流频域分析仿真结果
(a)交流激励源与频率的变化关系
(b)差分电路的输出Vout1与频率的变化关系
(C)输出噪声曲线
3.瞬态分析(Time Domain Transient)
瞬态分析是指在给定输入激励信号的作用下计算电路输出端的瞬态响应，实质就是计算时域响应设置瞬态分析的参数为：从零时刻开始记录数据。到5000ns 结束，最大步长为0.1ns。按照图1所示的电路进行PSPICE仿真，研究差分电路在单端输入、单端输出以及双端输出时的工作情况。PSPICE仿真结果如图5(a)、(b)、(c)、(d)所示。
图5 PSPICE瞬态分析仿真结果
（a)单端输入的正弦信号波形
(b)差分电路单端输出时的Vout1波形
(c)差分电路单端输出时的Vout2波形
(d)差分电路双端输出时的电压波形
由仿真结果可知，差分放大电路在单端输入时。两个差分对管(Q1与Q2)不仅同时获得输入信号，而且获得的是一对差模信号，因此单端输入和双端输入的电压放大倍数是一样的。只不过从Vout1端和Vout2端获得的输出电压信号相位正好相反(如图5(b)、(c)所示)，由此说明采用双端输出获得的信号电压是单端输出的两倍。
4.温度分析(Temperature Sweep)
研究电子电路的温度特性是非常必要的，因为半导体器件的显著缺点是其温度稳定性普遍较差。例如三极管，当环境温度变化时，会引起电流放大系数、反向饱和电流等参数发生变化，严重时甚至使电路无法正常工作。PSPICE的温度分析是计算所设计的电路在特定温度下的特性，是其特有的仿真功能。
对图1和图2的差分放大电路分别进行温度分析，PSPICE仿真结果如图6
所示。图中红色、蓝色和绿色的曲线分别代表其在27(常温)、40和60下的工作情况。可见，即使环境温度发生很大变化，差分放大电路的输出电压和频率特性几乎是不变的。因此采用差分结构的确可以有效地提高电子电路的温度稳定性，从而抑制主要由温度变化所引起的零点漂移。而这一点对保证集成运算放大器的工作性能具有非常重要的意义。
图6差分放大电路温度分析仿真结果
(a)PSPICE瞬态分析下的温度分析
(b)PSPICE交流分析下的温度分析
5.结束语
通过Pspice软件仿真分析与理论分析相结合，从理论与实验的角度分析了差分放大电路。加深了对差分放大电路原理的理解，对掌握集成运算放大电路和其他模拟集成电路有重要意义。
典型差分放大电路 1、典型差分放大电路的静态分析 （1）电路组成 （2）静态工作点的计算 静态时：v s1=v s2=0， 电路完全对称，所以有 I B Rs1+U BE +2I E Re=V EE 又∵ I E =（1+β）I B ∴ I B1=I B2=I B = 通常Rs<<(1+β)Re ，U BE =0.7V （硅管）: I B1=I B2=I B = 因： I C1=I C2=I C =βI B 故： U CE1=U CE2=V CC －I C Rc 静态工作电流取决于V EE 和Re 。同时，在输入信号为零时，输出信号电压也为零（u o= Vc1－VC2=0），即该差放电路有零输入——零输出。 2、差分放大电路的动态分析 ()e s BE EE R 12R U V β++-
（1）差模信号输入时的动态分析 如果两个输入端的信号大小相等、极性相反，即 v s1=- v s2= 或 v s1- v s2= u id u id 称为差模输入信号。 在输入为差模方式时，若一个三极管的集电极电流增大时，则另一个三极管的集电极电流一定减小。在电路理想对称的条件下，有：i c1=- i c2。 Re 上的电流为： i E =i E1+i E2=（I E1+ i e1）+（I E2+ i e2 ） 电路对称时，有I E1= I E2= I E 、i e1=- i e2，使流过Re 上的电流i E =2I E 不变，则发射极的电位也保持不变。差模信号的交流通路如图: 差模信号下不同工作方式的讨论: ① 双端输入—双端输出放大倍数： 当输入信号从两个三极管的基极间加入、输出电压从两个三极管的集电极之间输出时，称之为双端输入—双端输出,其差模电压 be s c s1o1s2s1o2o1id o ud r R R 22u u A +-==--== βv v v v v v
目录 第一章pspice简介 (4) 1.1 PSPICE的起源与发展 (4) 1.2 PSPICE仿真软件的优越性 (6) 1.3 PSPICE的组成 (7) 第二章pspice中的电路元器件介绍 (9) 2.1. 电阻、电容和电感 (11) 2.2 有源器件 (11) 2.3 信号源及电源 (11) 第三章pspice的仿真 (12) 3.1 pspice的仿真功能 (12) 3.2 pspice软件的仿真步骤 (15) 3.3 pspice仿真使用中应主义的问题 (15) 第四章实验设计 (16) 4.1 实验一：二极管整流电路仿真 (16) 4.2 实验二：555定时器组成的单稳态触发器 (18) 第五章结束语及感想 (21) 参考文献 (22)
摘要： 在众多的仿真软件中，PSpice软件以其强大的仿真设计应用功能，在电子电路的仿真和设计中得到了较广泛的使用。PSpice及其相关库包的应用对提高学生的仿真设计能力，更新设计理念有较大的好处。本论文首先简要介绍了PSpice软件的基本功能和特点以及软件的基本操作方法，然后从电路分析的具体实验给出了的PSpice具体操作步骤，接着进行了电子电路应用系统的设计与仿真，并通过精确的仿真结果进一步体现了仿真PSpice软件的优越性，同时也反映了仿真实验在当今电路设计中的重要意义。 第一章 Pspice简介 1.1 Pspice简介 Pspice是由Spice发展而来的用于微机系列的通用电路分析软件。 Spice(Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis)是由美国加州大学伯克利分校开发的电路仿真程序。随后，版本不断更新，功能不断完善。目前广泛使用的Pspice(P：Popular)软件是美国Microsim公司于1996年开发的基于Windows环境的仿真程序。它主要用于电子电路的仿真，以图形方式输入，自动进行电路检查，生成网表，模拟和计算电路的功能，不仅可以对模拟电子线路进行不同输入状态的时间响应、频率响应、噪声和其他性能的分析优化，以使设计电路达到最优的性能指标，还可以分析数字电子线路和模数混合电路，被公认是通用电路模拟程序中最优秀的软件，具有广阔的应用前景。 1.2 PSPICE的起源与发展 用于模拟电路仿真的SPICE（Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis）软件于1972年由美国加州大学伯克利分校的计算机辅助设计小组利用FORTR AN语言开发而成，主要用于大规模集成电路的计算机辅助设计。SPICE的正式版SPICE 2G在1975年正式推出，但是该程序的运行环境至少为小型机。1985年，加州大学伯克利分校用C语言对SPICE 软件进行了改写，并由MICROSIM公司推出。1988年SPICE被定为美国国家工业标准。与此同时，各种以SPICE为核心的商用模拟电路仿真软件，在SPICE的基础上做了大量实用化工作，从而使SPICE成为最为流行的电子电路仿真软件。
三极管电路放大电路及其分析方法 一、教学要求 1. 重点掌握的内容 （1）放大、静态与动态、直流通路与交流通路、静态工作点、负载线、放大倍数、输入电阻与输出电阻的概念； （2）用近似计算法估算共射放大电路的静态工作点； （3）用微变等效电路法分析计算共射电路、分压式工作点稳定电路的电压放大倍数A u和A us,输入电阻R i和输出电阻R0。 2. 一般掌握的内容 （1）放大电路的频率响应的一般概念； （2）图解法确定共射放大电路的静态工作点，定性分析波形失真，观察电路参数对静态工作点的影响，估算最大不失真输出的动态范围； （3）三种不同组态（共射、共集、共基）放大电路的特点； （4）多级放大电路三种耦合方式的特点，放大倍数的计算规律。 3. 一般了解的内容 （1）共射放大电路f L、f H与电路参数间的定性关系，波特图的一般知识＜多级放大电路与共射放大电路频宽的定性分析； （2）用估算法估算场效应管放大电路静态工作点的方法。 二?内容提要 1. 共射接法的两个基本电路 共射放大电路和分压式工作点稳定电路是模拟电路中最基本的单元电路。学习这两种基本电路的分析方法是学习比较复杂的模拟电路的基础。 2. 两种基本分析方法——图解法和微变等效电路法 在“模拟电路”中，三极管是非线性元件，因此不能简单地采用“电路与磁路”课中线性电路地分析方法。图解法和微变等效电路法就是针对三极管非线性的特点而采用的分析方法。 3. 放大电路的三种组态——共射组态、共集组态和共基组态 由于放大电路输入、输出端取自三极管三个不同的电极，放大电路有三种组态——共射组态、共集组态和共基组态。由于组态的不同，其放大电路反映出的特性是不同的。在实际中，可根据要求选择相应组态的电路。 4. 两种放大元件组成的放大电路——双极型三极管放大电路和场效应管放大电路 一般来说，双极性三极管是一种电流控制元件，它通过基极电流i B的变化控制集电极电流I c的变化。而场效应管是一种电压控制元件，它通过改变栅源间的电压U GS来控制漏极电流i D的变化；其次，双极性三极管的输入电阻较小，而场效应管的输入电阻很高，静态时栅极几乎不取电流。由于它们性能和特点的不同，可根据要求选用不同元件组成的放大电路。 5. 多级放大电路的三种耪合方式一一阻容耦合、直接耦合和变压器耦合 将多级放大电辟连接起来的时候，就出现了级与级之间的耦合方式问题。通过电阻和电容将两级放大电路连接起来的方式称为阻容耦合。由于电容的作用，
电子线路实验报告
Pspice 9.2 电子电路设计与仿真 实验报告 学号：080105011128 专业：光信 班级：081班 姓名：李萍
一、启动PSpice 9.2—Capture CLS Lite Edition 在主页下创建一个工程项目lp 二、画电路图 1.打开库浏览器选择菜单Place/Part—Add Liabray, 提取：三极管Q2N2222、电阻R、电容C、电源VDC、模拟地0/Source、信号源VSIN。 2.移动元件、器件。鼠标选中该元、器件并单击，然后压住鼠标左键拖到合适位置，放开鼠标即可。 3．翻转某一元、器件符号。 4.画电路线 选择菜单中Place/wire，此时将鼠标箭头变成一支笔。 5.为了突出输出端，需要键入标注V o字符，选择菜单Place/Net Alias—Vo OK! 6.将建立的文件（wfh.sch）存盘。 三、修改元件、器件的标号和参数
1、用鼠标箭头双击该元件符号（R或C），此时出现修改框，即可进入标号和参数的设置 2、VSIN信号电源的设置:①鼠标选中VSIN信号电源的FREQ用鼠标箭头单击（符号变为红色），然后双击，键入FREQ=1KHz、同样方法即键入VoEF=0V、VAMPL=30mv。②鼠标选中VSIN 信号电源并单击（符号变为红色）然后用鼠标箭头双击该元件符号，此时出现修改框，即可进入参数的设置，AC=30mv，鼠标选中Apply并单击，退出 3、三极管参数设置：鼠标选中三极管并单击（符号变为红色）然后，选择菜单中的Edit/Pspice Model。打开模型编辑框Edit/Pspice Model 修改Bf为50，保存，即设置Q2N2222-X的放大系数为50。 4、说明：输入信号源和输出信号源的习惯标法。 Vs、Vi、Vo（鼠标选中Place/Net Alias） 单级共射放大电路 四、设置分析功能 1、静态
二、基本放大电路及其分析方法 一个放大器一般是由多个单级放大电路所组成，着重讨论双极型半导体三极管放大电路的三种组态，即共发射极，共集电极和共基极三种基本放大电路。从共发射极电路入手，推及其他二种电路，其中将图解分析法和微变等效电路分析法，作为分析基础来介绍。分析的步骤，首先是电路的静态工作点，然后分析其动态技术指标。对于放大器来说，主要的动态技术指标有电压放大倍数、输入阻抗和输出阻抗。 2.1.共射极基本放大电路的组成及放大作用 在实践中，放大器的用途是非常广泛的，它能够利用三极管的电流控制作用把微弱的电信号增强到所要求的数值，为了了解放大器的工作原理，先从最基本的放大电路学习： 图2.1称为共射极放大电路，要保证发射结正偏，集电极反偏Ib=（V BB-V BE）/Rb，对于硅管V BE约为0.7V左右,锗管约为0.2V左右,I B=(V BB-0.7)/Rb这个电路的偏流I B决定于V BB 和Rb的大小,V BB和Rb一经确定后,偏流I B就固定了,所以这种电路称为固定偏流电路,Rb又称为基极偏置电阻,电容Cb1和Cb2为隔直电容或耦合电容,在电路中的作用是“传送交流,隔离直流”,放大作用的实质是利用三极管的基极对集电极的控制作用来实现的. 上图是共射极放大电路的简化图,它在实际中用得比较多的一种电路组态,放大电路的主要性能指标，常用的有放大倍数、输入阻抗、输出阻抗、非线性失真、频率失真以及输出功率和效率等。对于不同的用途的电路，其指标各有侧重。 初步了解放大电路的组成及简单工作原理后，就可以对放大电路进行分析。主要方法有图解法和微变等效法。 2.2.图解分析法 2.2.1.静态工作情况分析 当放大电路没有输入信号时，电路中各处的电压，电流都是不变的直流，称为直流工作状态简称静态，在静态工作情况下，三极管各电极的直流电压和直流电流的数值，将在管子的特性曲线上确定一点，这点称为静态工作点，下面通过例题来说明怎样估算静态工作点。 解:Cb1与Cb2的隔直作用,对于静态下的直流通路,相当于开路,计算静态工作点时,只需考虑图中的Vcc、Rb、Rc及三极管所组成的直流通路就可以了，I B=（Vcc－0.7）/Rb （I C=βI B+I CEO ） I C=βI B，V CE=V CC－I C R C 如已知β，利用上式可近似估算放大电路的静态工作点。 2.2.2.用图解法确定静态工作点 在分析静态工作情况时,只需研究由V CC、R C、V BB、Rb及半导体三极管所组成的直
PSpice 电路仿真报告 ——11351003 陈纪凯 一、 实验目的 1. 学会Pspice 电路仿真软件的基本使用 2. 掌握直流电路分析、瞬态电路分析等仿真分析方法 二、 实验准备 1. 阅读PSpice 软件的使用说明 2. 掌握节点法和网孔法来分析直流电路中各元件的电流和电压 3. 掌握用函数式表示一阶、二队电路中某些元件的电流和电压 三、 实验原理 用PSpice 仿真电路中各元件属性并与计算理论值比较，得出结论。 四、 实验内容 A. P113 3.38 1. 该测试电路如图a-1所示。输入该电路图，设置好元件属性和合适的分析方法，按 Analysis/Simulate 仿真该电路。 图a -1 图a-2 2. 仿真结果如图a-2所示。 3. 比较图a-2中仿真出来的数据与理论计算出来的数据。 计算值为： 1.731i A =，153.076V V =，262.885V V = 仿真值为： 1.731i A =，153.08V V =，262.89V V = 经比较，发现计算值与仿真值只是精确度不一样，精确值相等。 B. P116 3.57 1. 该测试电路图如图b-1如示。设置好元件属性及仿真方法。
图b- 1图b- 2 2.仿真出来的电路中各支路电流值如图b-2所示。 3.比较仿真值与理论计算值。 计算值：用网孔分析法得到线性方程组如下： 用matlab解上述方程得 i=1.5835A, i=1.0938A, i=1.2426A, i=-0.8787A 即 1234 i=1.584A, i=1.094A, i=1.243A, i=-0.87872A 从图b-2可以读出仿真值： 1234把计算值当作真实值，把仿真值当作测量值，计算相对误差如下表
西安交通大学电气工程学院 非线性电路报告蔡氏电路的Matlab仿真研究 Administrator
蔡氏电路的Matlab仿真分析 摘要：对一种典型的产生混沌现象的电路——蔡氏混沌电路进行了分析研究。从理论分析和仿真两个角度分别研究蔡氏电路中的混沌现象。蔡氏电路是一个典型的混沌电路，只要改变其中一个元件的参数，就可产生多种类型混沌现象。在Matlab 的平台上编制相关系统对蔡氏电路进行了仿真研究。 关键词：蔡氏电路，非线性负电阻；混沌电路；吸引子
引言 随着计算机和计算科学的快速发展，混沌现象及其应用研究已成为自然科学技术和社会科学研究领域的一个热点。而非线性电路是混沌及混沌同步应用研究的重要途径之一，其中一个最典型的电路是三阶自治蔡氏电路。在这个电路中观察到了混沌 吸引子。蔡氏电路是能产生混沌行为最简单的自治电路，所有从三阶自治常微分方程描述的系统中得到的分岔和混沌现象都能够在蔡氏电路中通过计算机仿真和示波器观察到。经过若干年的研究及目前对它的分析，无论是在理论方面、模拟方面还是实验方面均日臻完善。在理论和实践不断取得进展时， 人们也不断开拓新的应用领域，如在通信、生理学、化学反应工程等方面不断产生新的技术构想，并有希望很快成为现实。 1混沌概念及其相关特征 1.1混沌和吸引子的定义 混沌至今没有统一的定义，但人们一致的看法是：一个确定的非线性系统，如果含有貌似噪声的有界行为，且又表现若干特性，便可称为混沌系统，此处所说的若干特性主要是如下三个方面：（1）振荡信号的功率连续分布，且可能是带状分布的，这个特征表明振荡为非周期的，也就是说明信号貌似噪声的原因。（2）在相空间，该系统的相邻近的轨道线彼此以指数规律迅速分离，从而导致对初始值得极端敏感性，这使得系统的行为长期不可预测。（3）在轨道线存在的相空间的某一特定的有界部分内，轨道线具有遍历性和混合性。遍历性是指任何一条轨道线会探访整个特定的有界部分，混合性是指初始间单关系将弥漫的动力学行为所消除。 混沌吸引子：吸引子是指这样的一个集合，当时间趋于无穷大时，在任何一个有界集上出发的非定常流的所有轨道都趋于它。若吸引子的轨线对初始条件高度敏感依赖，该吸引子就称为混沌吸引子。吸引子无外乎两种状态，即单个点和稳定极限环。系统的吸引子理论是关于吸引子的科学理论，它是混沌学的重要组成部分。 奇异（怪）吸引子：具有分数维结构的吸引子称为奇异吸引子。奇异吸引子是反映混沌系统运动特征的产物，也是一种混沌系统中无序稳态的运动形态。它具有自相似性,同时具有分形结构。奇异吸引子是混沌运动的主要特征之一。奇异吸引子的出现与系统中包含某种不稳定性（不同于轨道不稳定性和李雅普诺夫不稳定性）有着密切关系，它具有不同属性的内外两种方向：在奇异吸引子外的一切运动都趋向（吸引）到吸引子，属于“稳定”的方向；一切到达奇异吸引子内的运动都互相排斥，对应于“不稳定”方向。 1.2混沌的基本特征 混沌具有两个基本的特征：一是运转状态的非周期性，即混沌系统输出信号的周期为无穷大，且在功率上与纯粹噪声信号难以分辨，因而是随机信号，然而混沌系统是确定性动力学系统，本身并不包含任何随机因素的作用，其产生随机输出信号的原因完全是因为系统内部各变量之间的强非线性耦合。因此，其输出的随机信号在理论上是可以精确重复的。二是对初始条件的高度敏感性，即若存在对初始条件的任何微小的偏离（扰动），则此偏离随着系统的演化将迅速以指数率增长，使得在很短的时间内系统的状态与受扰前便失去任何的相关性，因此，混沌仅具有极为短期的预测性。混沌状态具有以下三个关键(核心)概念：即对初始条件的敏感性、分形、奇异吸引子。 2蔡氏电路与非线性负电阻的实现
3.2 基本放大电路的分析方法 3.2.1 放大电路的静态分析 放大电路的静态分析有计算法和图解分析法两种。 （1）静态工作状态的计算分析法 根据直流通路可对放大电路的静态进行计算 (03.08) I C= I B (03.09) V CE=V CC－I C R c (03.10) I B、I C和V CE这些量代表的工作状态称为静态工作点，用Q表示。 在测试基本放大电路时，往往测量三个电极对地的电位V B、V E和V C即可确定三极管的工作状态。 （2）静态工作状态的图解分析法 放大电路静态工作状态的图解分析如图03.08所示。 图03.08 放大电路静态工作状态的图解分析 直流负载线的确定方法：
1. 由直流负载列出方程式V CE=V CC－I C R c 2. 在输出特性曲线X轴及Y轴上确定两个特殊点 V CC和V CC/R c,即可画出直流负载线。 3. 在输入回路列方程式V BE =V CC－I B R b 4. 在输入特性曲线上，作出输入负载线，两线的交点即是Q。 5. 得到Q点的参数I BQ、I CQ和V CEQ。 例3.1：测量三极管三个电极对地电位如图03.09所示，试判断三极管的工作状态。 图03.09 三极管工作状态判断 例3.2：用数字电压表测得V B=4.5V 、V E=3.8V 、V C=8V，试判断三极管的工作状态。 电路如图03.10所示 图03.10 例3.2电路图 3.2.2 放大电路的动态图解分析 (1) 交流负载线 交流负载线确定方法：
1.通过输出特性曲线上的Q点做一条直线，其斜率为1/R L'。 2.R L'= R L∥R c，是交流负载电阻。 3.交流负载线是有交流输入信号时，工作点Q的运动轨迹。 4.交流负载线与直流负载线相交，通过Q点。 图03.11 放大电路的动态工作状态的图解分析 (2) 交流工作状态的图解分析 动画 图03.12 放大电路的动态图解分析（动画3-1）通过图03.12所示动态图解分析，可得出如下结论： 1. v i→↑ v BE→↑ i B→↑ i C→↑ v CE→↓ |-v o|↑； 2. v o与v i相位相反； 3.可以测量出放大电路的电压放大倍数； 4.可以确定最大不失真输出幅度。 (3) 最大不失真输出幅度 ①波形的失真
实验七：使用PSpice软件对混频电路仿真 一．实验目的 1. 掌握PSpice软件的基本操作（包括设计绘制电路、仿真调测、时域频域分析）。 2．掌握如何使用PSpice仿真软件研究分析三极管混频器和乘法器混频器工作原理。 3．通过实验中波形和频谱，研究三极管混频与乘法器混频的区别。 二．实验仪器 1．计算机2．PSpice8.0软件 三．实验内容 1．在PSpice原理图编辑环境下分别完成三极管混频和乘法器混频的电路绘制； 2．对以上两种电路分别进行仿真，显示时域波形图（参与混频的两个频率为1kHz和10kHz）； 3．对以上两种电路的输出波形分别进行FFT（频域分析），指出二者的频谱差别。四．实验步骤 1．实验准备 在计算机上安装PSpice8.0软件包（安装过程中如有提示，选默认即可）。 2．原理图的绘制方法 安装成功后，选择Windows程序->DesignLab Eval 8->Schematics即可打开原理图编辑界面。然后按如下操作： （1）选择与布放元器件：菜单 -> Draw -> Get New Part…选择所需电路元器件 -> Place&Close （2）连接元器件：把所需元器件布放完毕后，可点击菜单栏下方的快捷图标按钮“”将各元器件按照下图提示连接起来。 图1 三极管混频原理图
图1提示：图中Vcc与VBB选择元件库中的“VDC”元件，分别双击它们，按照图中标记设定好直流电压（DC）参数。V1与V2选择元件库中的“VSIN”元件。双击这些元件可以改变这些电压的参数，将V1和V2的振幅（VAMPL）参数都设置为0.01V，频率（FREQ）参数按上图标记设定好。“地”选择库中的“AGND”元件。 图2 乘法器混频原理图 图2提示：图中的乘法器直接使用库中的“MULT”元件。V1与V2选择元件库中的“VSIN”元件。振幅都设为0.01V，频率分别为1kHz和10kHz。 3．时域仿真及频域分析 ⑴实验步骤 ①在电脑D:\盘上创建pspice目录。将电路图按上面提示画好，并将各参数按上述提示要求设好，点击File -> Save把文件保存在D:\pspice目录下。 ②选择菜单–> analysis -> Setup 将Transient选项左侧选上对钩（其他项均不选），如下图所示
蔡氏电路系统仿真平台的研究 齐春亮，张兴国 (兰州大学信息科学与工程学院 甘肃 兰州 730000) E-mail:jichl03@https://www.doczj.com/doc/ec6509297.html, 摘要：本文在对蔡氏电路进行了分析的基础上，结合实际试验中的主要现实困难，研究了蔡氏一类非线性混沌电路仿真系统的结构化设计与系统动态演示方法，通过建立结构化仿真实验平台，减轻了蔡氏电路研制者的筛选元器件的负担，同时增强了人机交互功能。 关键词：蔡氏电路,结构化,可视化仿真 1.概述 现代非线性科学是人类科学文化的重要组成部分，而混沌又是现代非线性科学的重要组成部分，混沌理论为非线性系统的研究提供了简单有效的模型。1983年，美国贝克莱(Berkeley)大学的蔡少棠教授(Leon.o.Chua)发明了蔡氏电路(Chua ’s Circuit)，蔡氏电路因其简洁性和代表性而成为研究非线性电路中混沌的典范[1][2]。蔡氏电路是由电阻﹑电容和 电感及“蔡氏二极管”组成的三阶自治电路，在满足以下条件时能够产生混沌现象[3]：（a) 非线性元件不少于一个（b)线性有效电阻不少于一个（c)储能元件不少于三个。符合以上标准的最简单电路，就是混沌电路之一—典型蔡氏电路。 一个具体的典型蔡氏电路相空间的动力学方程为 ???? ??????=+==???2212221)11)211Vc L 1i )Vc (Vc C G C 1Vc (Vc C 1Vc (Vc C G Vc dt d i dt d f dt d L L 及 ))((2 1)(1111E V E V G G V G V f I C C b a C b C ??+?+== 蔡氏电路的运动形态因元件参数值的不同而有本质的不同，可以把电路元件参数值看作控制参数而使蔡氏电路工作在不同的状态。现在以其中的线性电阻R （方程中的G=1/R ）为 1
实验一晶体三极管共射放大电路 实验目的 1、 学习共射放大电路的参数选取方法。 2、 学习放大电路静态工作点的测量与调整，了解静态工作点对放大电路性能的影响。 3、 学习放大电路的电压放大倍数和最大不失真输出电压的分析方法 4、 学习放大电路数输入、输出电阻的测试方法以及频率特性的分析方法。 、实验内容 确定并调整放大电路的静态工作点。 为了稳定静态工作点，必须满足的两个条件 条件一: 条件二: I 1>>I BQ V>>V BE I I =(5~10)I B V B =3~5V R E 由 V B V BE V B 再选定 I EQ I CQ 计算出Re R b2 I I ,由 V B V B I I (5~10)I B Q 计算出 m - Vcc V B R b1 再由 V CC V B (5~10)I BQ 计算出 Ri
Time 从输出波形可以看出没有出现失真，故静态工作点设置的合适。 改变电路参数: V1 12Vdc Rc 此时得到波形为: 400mV 200mV 0V -200mV 450us 500us 75k 3k 4.372V R2 50k Q1 Q2N2222 Re 2.2k C2 T 一 6.984V 10uF 彳Ce 100uF
2.0 V -4.0V 0s 50us 100us 口V(C2:2) V(C1:1) 150us 200us 250us 300us 350us 400us 450us 500us Time 此时出现饱和失真。 当RL开路时（设RL=1MEG Q）时: V1 输出波形为:
4.0V -4.0V 出现饱和失真 二、实验心得 这个实验我做了很长时间，主要是耗在静态工作点的调试上面。按照估计算出的Rb1、Rb2、Re的值带入电路进行分析时，电路出现失真，根据其失真的情况需要不停的调 节Rb1、Rb2和Re的值是电路输出不失真。 实验二差分放大电路 -、实验目的 1、学习差分放大电路的设计方法 2、学习差分放大电路静态工作的测试和调整方法 3、学习差分放大电路差模和共模性能指标的测试方法 二、实验内容 1. 测量差分放大电路的静态工作点，并调整到合适的数值。
方案三差分放大电路 【项目目标】 知识目标 掌握场效应管的类型、场效应的电压控制作用及共源极放大电路的分析与应用。 能力目标 具有识别场效应管的能力，具有共源极放大的分析能力。
将J8、J9与 J6、J7之间分别加一毫安表，J10、J11连接与J12 改变电位器RP6.将测量的结果记录如下： A1间的电流 A2间的电流 知识点导入 镜像电流源的基本特性。 知识点讲解 基本镜像电流源电路如图所示。 T 1、T 2参数完全相同（即β1=β2，I CEO1=I CEO2）。 原理：因为V BE1=V BE2，所以I C1=I C2 β C1 C1B C1REF 2 2I I I I I +=+= I REF ——基准电流：C2REF C1/21I I I =+=β 推出，当β>>2 时，I C2= I C1≈ I REF ()6060B1 Rp R U U Rp R V BE CC ++--=+-= ≈6 CC Rp R V + 优点： （1）I C2≈I REF ，即I C2不仅由I REF 确定，且总与I REF 相等。 （2）T 1对T 2具有温度补偿作用，I C2温度稳定性能好（设温度增大，使I C2增大，则I C1增大，而I REF 一定，因此I B 减少，所以I C2减少）。 缺点： （1）I REF （即I C2）受电源变化的影响大，故要求电源十分稳定。 （2）适用于较大工作电流（mA 数量级）的场合。若要I C2下降，则R 就必须增大，这在集成电路中因制作大阻值电阻需要占用较大的硅片面积。 （3）交流等效电阻R o 不够大，恒流特性不理想。 （4）I C2与I REF 的镜像精度决定于β。当β较小时，I C2与I REF 的差别不能忽略。 巩固训练：将电路图中的值按照电位的阻值代入进行计算？看测量结果与理论之间的误差？ 电路测试2 将J8、J9与 J6、J7之间分别加一毫安表，改变电位器RP6.将测量的结果A1间的电流 图3.1.4 基本镜像电流源电路
课程名称：电路实验实验名称：PSpice 仿真综合实验实验学时：3学时 仪器设备：计算机、模块化电路实验装 置 实验平台：PSpice 仿真软件、硬件实验系统 课程目标：学习运用PSpice 仿真软件求解直流电路。掌握直流工作点及直流扫描分析方法，学习用Capture软件绘制电路图、进行直流工作点及直流扫描分析的设置和观察仿真输出结果。 一、实验任务 1．检测与作业 （1）查看自己家里的总电源是空气开关还是刀闸开关，其规格参数的额定电流是（63A ）。（2）视频2中电路实验室的总电源正常供电，如果实验台的直流电压源没电，可能产生故障的原因有 哪些？ 直流电压源发生接地短路，直流电压源内部发生故障开路，总电源到实验台之间的线路断路。 （3）绘制仿真电路图时，有关输入电路图名称说明正确的是：A A. 电路图名称可由英文字符串或数字组成，不能存在汉字。 B. 电路图名称可由英文字符串或数字组成，可以存在汉字。 C. 电路图名称可由英文字符串或数字或汉字组成。 （4）绘制仿真电路图时，必须要有一个电位为零的接地符号，否则被认为出错。接地符号为：B A. B. （5）填空题：PSpice在绘制电路图时可以放置波形显示标示符Marker（又称探针），以便在分析之 后直接确定要显示的信号曲线，以下波形显示标示符的功能是： A. : 显示电压/电平波形曲线。 B. : 显示电位差波形曲线。 C. : 显示电流波形曲线。 （6）下图所示受控源的符号中，1、2两接线端为控制端，应按照参考方向 1 2 接入电路，3、4两接线端为输出端，控制系数为 2 。 1 23 4 （7）下图所示电压探针测量的是节点n1和n2之间电压。
实验三差分放大电路 一、实验目的 1、加深对差动放大器性能及特点的理解 2、学习差动放大器主要性能指标的测试方法 二、实验原理 图3－1是差动放大器的基本结构。它由两个元件参数相同的基本共射放 大电路组成。当开关K拨向左边时，构成典型的差动放大器。调零电位器R P 用来调节T 1、T 2 管的静态工作点，使得输入信号U i ＝0时，双端输出电压U O ＝0。 R E 为两管共用的发射极电阻，它对差模信号无负反馈作用，因而不影响差模电压放大倍数，但对共模信号有较强的负反馈作用，故可以有效地抑制零漂，稳定静态工作点。 图3－1 差动放大器实验电路
当开关K 拨向右边时，构成具有恒流源的差动放大器。 它用晶体管恒流源代替发射极电阻R E ，可以进一步提高差动放大器抑制共模信号的能力。 1、静态工作点的估算 典型电路 E BE EE E R U U I -≈ （认为U B1＝U B2≈0） E C2C1I 2 1 I I == 恒流源电路 E3 BE EE CC 2 1 2 E3C3R U )U (U R R R I I -++≈≈ C3C1C1I 2 1 I I == 2、差模电压放大倍数和共模电压放大倍数 当差动放大器的射极电阻R E 足够大，或采用恒流源电路时，差模电压放大倍数A d 由输出端方式决定，而与输入方式无关。 双端输出: R E ＝∞，R P 在中心位置时， P be B C i O d β)R (12 r R βR △U △U A +++- == 单端输出 d i C1d1A 21 △U △U A == d i C2d2A 2 1 △U △U A -==
南京航空航天大学电路实验报告 回转器电路设计 姓名：李根根 学号：031220720
目录 一、实验目 的………………………………………………………………………………………. 2 二、实验仪 器………………………………………………………………………………………. 2 三、实验原 理………………………………………………………………………………………. 2 四、实验要 求………………………………………………………………………………………. 3 五、用pspice软件进行电路仿真并分析……………………………………………..…. 5 六、实验内 容……………………………………………………………………………………… 9 七、实验心 得………………………………………………………………………….….….….. 11 八、附件（Uc – f 图） (12)
一、实验目的 1．加深对回转器特性的认识，并对其实际应用有所了解。 2．研究如何用运算放大器构成回转器，并学习回转器的测试方法。 二、实验仪器 1．双踪示波器 2．函数信号发生器 3．直流稳压电源 4．数字万用表 5．电阻箱 6．电容箱 7．面包板 8．装有pspice软件的PC一台 三、实验原理 1．回转器是理想回转器的简称。它是一种新型、线性非互易的双端口元件，其电路符号如图所示。其特性表现为它能够将一端口上的电压（或者电流）“回转”成另一端口上的电流（或者电压）。端口变量之间的关系为 I1 = gu2 u1 = -ri2 I2 = gu1 u2 = ri1 式子中，r，g称为回转系数，r称为回转电阻，g称为回转电导。
基于蔡氏电路的混沌电路分析 唐永洪，付云峰，王德玉 （哈尔滨工业大学能源科学与工程学院飞行器动力工程，哈尔滨，150001） 摘要：对一种典型的产生混沌现象的电路——蔡氏混沌电路进行了分析研究，并运用multisim10.0软件进行仿真。测定有源非线性负电阻的伏安特性曲线，观察不同参数条件下出现的倍周期分岔，阵发混沌，奇异吸引子等一系列不同的混沌现象。同时分析了电感值为15mH下出现的变异双二倍周期、变异单二倍周期、对称倍周期、死区等低电感参数下的新特性，以及典型蔡氏电路混沌现象随电感变化的关系，并简单描述了混沌电路在保密通信、自动控制等领域的应用。 关键词：蔡氏电路，非线性负电阻；混沌电路；吸引子 引言 混沌是本世纪最重要的科学发现之一，被誉为是继相对论和量子力学后的第三次物理革命，它打破了确定性与随机性之间不可逾越的分界线，将经典力学研究推进到一个崭新的时代[1]。混沌信号是一种貌似随机而实际却是由确定信号系统产生的信号，混沌电路因具有丰富的非线性动力学特性，在非线性科学、信息科学、保密通信、混沌密码以及其他工程领域获得了广泛的应用，已成为非线性电路与系统的一个热点课［2］。 非线性电路中的混沌现象是最早引起人们关注的现象之一，在非线性电路中能够得到很好的混沌实验结果，蔡氏混沌电路[3-5]就是一个典型的混沌电路。我们在模拟蔡氏混沌电路观察混沌现象时，由于实验的条件不能得到精确控制，而混沌电路又对初始条件具有高度的敏感性，以至于实验现象不明显。因此本文采用multisim10.0对电路进行仿真[6]，在理想条件观察不同参数条件下出现的倍周期分岔，吸引子，奇异吸引子等一系列不同的混沌现象。 1混沌概念及其相关特征 1.1混沌和吸引子的定义 混沌至今没有统一的定义，但人们一致的看法是：一个确定的非线性系统，如果含有貌似噪声的有界行为，且又表现若干特性，便可称为混沌系统，此处所说的若干特性主要是如下三个方面：（1）振荡信号的功率连续分布，且可能是带状分布的，这个特征表明振荡为非周期的，也就是说明信号貌似噪声的原因。（2）在相空间，该系统的相邻近的轨道线彼此以指数规律迅速分离，从而导致对初始值得极端敏感性，这使得系统的行为长期不可预测。（3）在轨道线存在的相空间的某一特定的有界部分内，轨道线具有遍历性和混合性。遍历性是指任何一条轨道线会探访整个特定的有界部分，混合性是指初始间单关系将弥漫的动力学行为所消除。 混沌吸引子：吸引子是指这样的一个集合，当时间趋于无穷大时，在任何一个有界集上出发的非定常流的所有轨道都趋于它。若吸引子的轨线对初始条件高度敏感依赖，该吸引子就称为混沌吸引子。吸引子无外乎两种状态，即单个点和稳定极限环。系统的吸引子理论是关于吸引子的科学理论，它是混沌学的重要组成部分。 奇异（怪）吸引子：具有分数维结构的吸引子称为奇异吸引子。奇异吸引子是反映混沌系统运动特征的产物，也是一种混沌系统中无序稳态的运动形态。它具有自相似性,同时具有分形结构。奇异吸引子是混沌运动的主要特征之一。奇异吸引子的出现与系统中包含某种不稳定性（不同于轨道不稳定性和李雅普诺夫不稳定性）有着密切关系，它具有不同属性的内外两种方向：在奇异吸引子外的一切运动都趋向（吸引）到吸引子，属于“稳
第三次高频电子线路小班课Pspice电路仿真实验报告 此处为校徽 研究题目：串并联振荡电路分析 班级：电子信息工程1402班 组别：第六组 组员： ***：主讲人 ***：仿真运行 ***：PPT制作 ***：文档整理
一、仿真实验题目： 6.将第4题中R1的电阻值改为4KΩ，试观察振荡电路输出波形，此时将电阻R2改为具有负温度系数的热敏电阻，（设此电阻值仍为10KΩ,随温度呈线性变化关系，在电阻模型参数中取Tc1=-0.13），设电路工作在28度，再次分析电路，记录输出波形，并分析原因。 图PSP-1-（1） 热敏电阻值的计算： R2=R ES=R*r*[1+Tc1*(T-T0)+Tc2*(T-T0)*2]=10*1*[1-0.13*(28-27)]=8 .7KΩ 环路增益：T（w0）=(R1+R2) / 3R1 二．仿真电路原理图：
图PSP-2-（1）三．参数 图PSP-3-（1）输入文件
图PSP-3-（2）
图PSP-3-（3） 四代码： **** 11/03/16 23:11:30 ******* PSpice 10.5.0 (Jan 2005) ******* ID# 0 ******** ** Profile: "SCHEMATIC1-DCSweep" [ F:\pspice jinshzuhen-pspicefiles\schematic1\dcsweep.sim ] **** CIRCUIT DESCRIPTION ****************************************************************************** ** Creating circuit file "DCSweep.cir" ** WARNING: THIS AUTOMATICALLY GENERATED FILE MAY BE OVERWRITTEN BY SUBSEQUENT SIMULATIONS *Libraries: * Profile Libraries : * Local Libraries : .LIB "../../../pspice jinshzuhen-pspicefiles/pspice jinshzuhen.lib" * From [PSPICE NETLIST] section of C:\OrCAD\OrCAD_10.5\tools\PSpice\PSpice.ini file: .lib "nom.lib" *Analysis directives: .TRAN 0 4S 0 10u .PROBE V(alias(*)) I(alias(*)) W(alias(*)) D(alias(*)) NOISE(alias(*)) .INC "..\https://www.doczj.com/doc/ec6509297.html," **** INCLUDING https://www.doczj.com/doc/ec6509297.html, **** * source PSPICE JINSHZUHEN R_R4 N05859 0 10k C_C2 N05859 N007180 1u
基于Multisim的差分放大电路仿真分析 差分放大电路利用电路参数的对称性和负反馈作用，有效地稳定静态工作点，以放大差模信号抑制共模信号为显著特征，广泛应用于直接耦合电路和测量电路的输入级。但是差分放大电路结构复杂、分析繁琐，特别是其对差模输入和共模输入信号有不同的分析方法，难以理解，因而一直是模拟电子技术中的难点。Muhisim作为著名的电路设计与仿真软件，它不需要真实电路环境的介入，具有仿真速度快、精度高、准确、形象等优点。因此，Multisim被许多高校引入到电子电路实验的辅助教学中，形成虚拟实验和虚拟实验室。通过对实际电子电路的仿真分析，对于缩短设计周期、节省设计费用、提高设计质量具有重要意义。 1 Multisim8软件的特点 Muhisim是加拿大IIT(Interactive Image Tech—nologies) 公司在EWB(Electronics Workbench)基础上推出的电子电路仿真设计软件，Muhisim现有版本为Muhisim2001，Muhisim7和较新版本Muhisim8。它具有这样一些特点： （1）系统高度集成，界面直观，操作方便。将电路原理图的创建、电路的仿真分析和分析结果的输出都集成在一起。采用直观的图形界面创建电路：在计算机屏幕上模仿真实验室的工作台，绘制电路图需要的元器件、电路仿真需要的测试仪器均可直接从屏幕上选取。操作方法简单易学。 (2)支持模拟电路、数字电路以及模拟／数字混合电路的设计仿真。既可以分别对模拟电子系统和数字电子系统进行仿真，也可以对数字电路和模拟电路混合在一起的电子系统进行仿真分析。
(3)电路分析手段完备，除了可以用多种常用测试仪表(如示波器、数字万用表、波特图仪等)对电路进行测试以外，还提供多种电路分析方法，包括静态工作点分析、瞬态分析、傅里叶分析等。 (4)提供多种输入／输出接口，可以输入由PSpice 等其他电路仿真软件所创建的Spice网表文件，并自动形成相应的电路原理图，也可以把Muhisim环境下创建的电路原理图文件输出给Protel等常见的印刷电路软件PCB进行印刷电路设计。 2 差分放大电路仿真分析 运行Muhisim 8，在绘图编辑器中选择信号源、直流电源、三极管、电阻，创建双端输入双端输出差分放大电路(双入双出差分放大电路)如图1所示，标出电路中的结点编号。 该次仿真中，采用虚拟直流电压源和虚拟晶体管，差分输入信号采用一对峰值为5 mV、频率为1 kHz的虚拟正弦波信号源。设置虚拟晶体管的模型参数BF= 150，RR=300Ω。
实验一 晶体三极管共射放大电路 一、 实验目的 1、 学习共射放大电路的参数选取方法。 2、 学习放大电路静态工作点的测量与调整，了解静态工作点对放大电路性能的影响。 3、 学习放大电路的电压放大倍数和最大不失真输出电压的分析方法 4、 学习放大电路数输入、输出电阻的测试方法以及频率特性的分析方法。 一、实验内容 确定并调整放大电路的静态工作点。 为了稳定静态工作点，必须满足的两个条件: 条件一：I 1>>I BQ I 1=(5~10)I B 条件二：V B >>V BE V B =3~5V 由 B BE B E EQ CQ V V V R I I -= =计算出Re 再选定I 1，由 21 (5~10)B B b BQ V V R I I = = 计算出R b2 再由 11 (5~10)B CC B b BQ Vc c V V V R I I --= = 计算出R b1 FREQ = 3.5k VAMPL = 4m VOFF = 0 设置的参数如图所示，输出波形为：
Time 0s 50us 100us 150us 200us 250us 300us 350us 400us 450us 500us V(C2:2) V(C1:1) -400mV -200mV 0V 200mV 从输出波形可以看出没有出现失真，故静态工作点设置的合适。 改变电路参数： FREQ = 3.5k VAMPL = 40m VOFF = 0 此时得到波形为：
Time 0s 50us 100us 150us 200us 250us 300us 350us 400us 450us 500us V(C2:2) V(C1:1) -4.0V -2.0V 0V 此时出现饱和失真。 当RL 开路时（设RL=1MEG Ω）时： FREQ = 3.5k VAMPL = 40m VOFF = 0 输出波形为：