基于OrCAD_PSpice的一种差分放大器仿真分析
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题目:分析差分放大电路的差模电压增益、共模电压增益和共模抑制比绘制差分放大电路原理图如图所示,其中vs+和vs-为正弦源。
另存为chadong1.sch一、分析双端输入时的差模电压增益1.设置信号源的属性。
vs+,vs-为差分放大电路的信号源。
vs+的属性设置如下:Vs-的属性设置如:vs+的“AC”项设为10mv,vs-的“AC”项设为-10mv。
这样才能起到差模输入的作用。
2. 设置分析类型3. Analysis→Simulate,调用Pspice A/D对电路进行仿真计算。
4.测得恒流源给出的静态电流为1.849mA,晶体管Q1和Q2的发射极电流相等,都为0.9246mA。
(思考为什么是相等的)5. 在probe下,单击Trace→Add,在Trace Expression中输入要显示的变量。
若要观察单端输出时的差模电压增益,编辑表达式为:V(out1) / (V(Vs+:+)-V(Vs-:+));若要观察双端输出时的差模电压增益,编辑表达式为:(V(out1)-V(out2)) / (V(Vs+:+)-V(Vs-:+))。
得到结果如下:6. 用游标测量,双端输出时的差模电压增益为100.68,单端输出时的差模电压增益为50.34.是双端输出时的一半(为什么)。
两条曲线的上限截止频率点都是3.3843Mhz。
二、分析双端输入时的共模电压增益将原理图chadong1.sch打开,另存为chadong2.sch1.设置信号源的属性。
vs+的属性设置不变。
Vs-的“AC”属性设置为10mv,使其和信号源vs+一样,这样就相当于在两个输入端加上了相同的信号,起到共模输入的作用。
2. 设置分析类型3. Analysis Simulate,调用Pspice A/D对电路进行仿真计算。
4. 在probe下,单击Trace→Add,在Trace Expression中输入要显示的变量。
若要观察单端输出时的共模电压增益,编辑表达式为:V(out1) / V(Vs+:+);若要观察双端输出时的共模电压增益,编辑表达式为:(V(out1)-V(out2)) / V(Vs+:+)。
基于OrCAD/PSpice的AD/DA转换电路的仿真实验研究【摘要】分析了A/D D/A转换器的内部结构及其工作原理,并利用OrCAD/PSpice软件所提供的脉冲信号源及瞬态分析功能,解决了以往受传统实验仪器设备限制而难以验证的问题。
结合OrCAD/PSpice软件分别对D/A转换电路、A/D转换电路与及由A/D D/A组成的转换电路进行瞬态分析与仿真。
仿真结果表明所设计电路的仿真波形与理论值一致,当数字信号的转换位数越多,则转换误差越小。
【关键词】A/D D/A;OrCAD/PSpice;瞬态分析1.引言随着数字技术,特别是计算机技术的飞速发展与普及,在现代控制、通信及检测领域中,信号的处理无处不在。
自然界中的物理量,例如压力、温度、位移、等都是模拟量。
要对这些物理量进行控制和检测,往往需要一种能在模拟信号与数字信号之间起转换作用的电路——模数转换器和数模转换器。
A/D D/A转换器在电子线路中的应用十分广泛,它沟通了整个电子领域中的模拟域和数字域。
但在A/D D/A转换器的实验教学过程中,由于受传统实验设备的限制,很难对其实际工作过程进行有效的分析与验证。
OrCAD/PSpice提供了一个虚拟实验平台,它克服了传统电子元器件、仪器设备的限制,包含非常丰富的电子元器件库,并且提供功能强大的多种仿真分析功能,本文利用其瞬态分析功能,在A/D和D/A 转换电路的仿真与分析中,很好地捕捉和展现出各种时域暂态的数字信号和相应模拟电压波形,能帮助学生熟悉和快速掌握先进的电路实验方法和技能。
2.A/D D/A转换电路基本原理(1)AD转换电路基本原理A/D转换器是用来将模拟信号转换成一组相应的二进制数字量输出。
图1为8位逐次比较型A/D转换器框图。
它由控制逻辑电路、数据寄存器、移位寄存器、D/A转换器及电压比较器组成。
电路启动后,第一个CP将移位寄存器置为10000000,该数字经数据寄存器送入D/A转换器。
机械电子09级学生自学用 2011/3/203 .三极管参数设 在OrCAD/PSpice 9. 2平台上电子电路设计与仿真Pspice 实践练习一:设计与仿真一个单级共射放大电路(提供的参考电路如图一所示)。
要求:放大电路有合适静态 工作点、电压放大倍数30左右、输入阻抗大于1KQ 、输出阻抗小于5. 1KQ 及通频带大于1MHZ 。
请 参照下列方法及步骤,自学完成Pspice 实践练习一。
一、启动Pspice9.2 一 Capture 一在主页下创建一个T.程项目exal 01. 选 File/New/ Project2. 建立一个了•目录f Create Dir (键入e:\zhu ),并双击、打开了目录;3. 选中• Analog or Mixed - Signal Circuit OK!4. 键入工程项目名exal ;5. 在设计项目创建方式选择对话下,选中・Create a blank pro OK!6. 画一直线,将建立空白的图形文件(cxal.sch )存盘。
二、画电路图(以单级共射放大电路为例,电路如图一所示)1. 打开库浏览器选择菜单Place/Part — Add Library提取:三极管Q2N2222 (bipolar 库或者Eval 库)、电阻R 、电容C (analog 库)、电源VDC (source 库)、模拟地 0/Source 、信号源 VSIN 。
2. 移动元、器件。
鼠标选中元、器件并单击(元、器件符号变为红色),然后压住鼠标左键拖到合 适位置,放开鼠标左键即可。
3. 删除某一元、器件。
鼠标选中该元、器件并单击(元、器件符号变为红色),选择菜单Edit/delete 。
4. 翻转或旋转某一元、器件符号。
鼠标选中该元、器件并单击(元、器件符号变为红色),可按键Ctrl +R 即可。
5. 画电路连线选择菜单中Place/wire,此时将鼠标箭头变成为一支笔(自己体会)。
题目:分析差分放大电路的差模电压增益、共模电压增益和共模抑制比绘制差分放大电路原理图如图所示,其中vs+和vs-为正弦源。
另存为chadong1.sch一、分析双端输入时的差模电压增益1.设置信号源的属性。
vs+,vs-为差分放大电路的信号源。
vs+的属性设置如下:Vs-的属性设置如下:vs+的“AC”项设为10mv,vs-的“AC”项设为-10mv。
这样才能起到差模输入的作用。
2. 设置分析类型3. AnalysisÆSimulate,调用Pspice A/D对电路进行仿真计算。
4.测得恒流源给出的静态电流为1.849mA,晶体管Q1和Q2的发射极电流相等,都为0.9246mA。
(思考为什么是相等的)5. 在probe下,单击TraceÆAdd,在Trace Expression中输入要显示的变量。
若要观察单端输出时的差模电压增益,编辑表达式为:V(out1) / (V(Vs+:+)-V(Vs-:+));若要观察双端输出时的差模电压增益,编辑表达式为:(V(out1)-V(out2)) / (V(Vs+:+)-V(Vs-:+))。
得到结果如下:6. 用游标测量,双端输出时的差模电压增益为100.68,单端输出时的差模电压增益为50.34.是双端输出时的一半(为什么)。
两条曲线的上限截止频率点都是3.3843Mhz。
二、分析双端输入时的共模电压增益将原理图chadong1.sch打开,另存为chadong2.sch1.设置信号源的属性。
vs+的属性设置不变。
Vs-的“AC”属性设置为10mv,使其和信号源vs+一样,这样就相当于在两个输入端加上了相同的信号,起到共模输入的作用。
2. 设置分析类型3. AnalysisÆSimulate,调用Pspice A/D对电路进行仿真计算。
4. 在probe下,单击TraceÆAdd,在Trace Expression中输入要显示的变量。
电子电路CAD技术大作业题目:基于OrCAD/PSpice的差动放大电路温度特性分电子电气工程系电气工程及其自动化07级电气1班姓名董攀学号 ************带课老师韩芝侠单位宝鸡文理学院2008 年12月 31 日基于OrCAD/PSpice的差动放大电路温度特性分摘要: 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温度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中温度对其性能的影响。
关键词:差分放大电路;PSPICE;仿真分析1. PSPICE简介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,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。
2. 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。
基于OrCAD_PSpice的一种差分放大器仿真分析Vol.23No.2Oct.2008第23卷第2期2008年10月西藏大学学报JOURNAL OF TIBET UNIVERSITY1引言Spice是模拟电路仿真软件,1972年由美国加州大学用FORTRAN语言开发而成。
PSpice是美国Microsim公司在Spice2G基础上的升级版本。
高版本的PSpice不仅可以分析模拟电路,而且可以分析数字电路和数模混合电路。
1998年,由于EDA商业软件开发商OrCAD公司和Microsim公司合并,从此,Microsim公司的PSpice产品正式并入OrCAD公司的商业EDA系统中。
由于其强大的电路仿真功能,PSpice目前仍然是最流行的电路仿真软件之一。
顾名思义,差分放大器就是实现两个输入信号之差的放大。
理想差分放大器的模型如图1所示。
与单端工作相比,差分放大对环境噪声具有更强的抗干扰能力,可增大最大电压摆幅,更简单的偏置电路和更高的线性度。
所以,差分放大器具有广泛的应用和很高的研究价值。
基于OrCAD/PSpice 的一种差分放大器仿真分析李勇峰①黄娟②(①西藏大学工学院,西藏拉萨850000②西南交通大学信息科学与技术学院四川成都610031)摘要:OrCAD/PSpice平台对差分放大器的仿真分析,有利于对差分放大器的理解。
通过探究文中的仿真过程,有利于对OrCAD/PSpice的了解和学习。
关键词:OrCAD/PSpice;差分放大器;仿真分析中图分类号:TL81文献标识码:A文章编号:1005-5738(2008)02-061-03收稿日期:2008-08-14第一作者简介:李勇峰(1980-),男,汉族,陕西洛南人,西藏大学工学院助教,硕士研究生,主要研究方向为电路教学。
图1理想差分放大模型图2本文所用的差分放大器图3“SimulationSettings”对话框图4“DCSweep”的扫描结果61--2差分放大器仿真分析本文用来进行仿真分析的差分放大器电路如图2所示,Q3和Q4形成差分放大器,Q1和Q2形成镜像电流源,用作放大器的有源负载。
Vol.23No.2Oct.2008
第23卷第2期2008年10月
西藏大学学报
JOURNAL OF TIBET UNIVERSITY
1引言
Spice是模拟电路仿真软件,1972年由美国加州大学用FORTRAN语言开发而成。
PSpice是美国Microsim公司在Spice2G基础上的升级版本。
高版本的PSpice不仅可以分析模拟电路,而且可以分析数字电路和数模混合电路。
1998年,由于EDA商业软件开发商OrCAD公司和Microsim公司合并,从此,Microsim公司的PSpice产品正式并入OrCAD公司的商业EDA系统中。
由于其强大的电路仿真功能,PSpice目前仍然
是最流行的电路仿真软件之一。
顾名思义,差分放大器就是实现两个输入信号之差的放大。
理想差分放大器的模型如图1所示。
与单端工作相比,差分放大对环境噪声具有更强的抗干扰能力,可增大最大电压摆幅,更简单的
偏置电路和更高的线性度。
所以,差分放大器具有广泛的应用和很高的研究价值。
基于OrCAD/PSpice 的一种差分放大器仿真分析
李勇峰①
黄娟②
(①西藏大学工学院,西藏拉萨850000
②西南交通大学信息科学与技术学院四川成都610031)
摘要:OrCAD/PSpice平台对差分放大器的仿真分析,有利于对差分放大器的理解。
通过探究文中的
仿真过程,有利于对OrCAD/PSpice的了解和学习。
关键词:OrCAD/PSpice;差分放大器;仿真分析
中图分类号:TL81文献标识码:A文章编号:1005-5738(2008)02-061-03
收稿日期:2008-08-14
第一作者简介:李勇峰(1980-),男,汉族,陕西洛南人,西藏大学工学院助教,硕士研究生,主要研究方向为电路教学。
图1理想差分放大模型
图2本文所用的差分放大器
图3“SimulationSettings”对话框
图4“DCSweep”的扫描结果
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2差分放大器仿真分析
本文用来进行仿真分析的差分放大器电路如图2所示,Q3和Q4形成差分放大器,Q1和Q2形成镜像电流源,用作放大器的有源负载。
电阻RBIAS用作偏置电阻。
(1)直流扫描
PSpice直流扫描的主要作用是用来验证欧姆定律,它也是PSpice仿真中最基本也是最重要分析方式。
对如图3所示的“SimulationSettings”对话框,在下拉菜单中选择“DCSweep”。
如想得到RC1上的电流随V1的变化情况。
进行相应设置后可得到如图4所示波形。
(2)交流分析
PSpice交流分析用于分析电路的频响特性。
交流分析时自变量为频率,又称频域分析。
这种分析方法,可仿真扫频仪所能完成的频响特性分析。
同时,在交流分析的频段中,又可实现电路的噪声分析。
噪声通常有热噪声、散粒噪声、闪烁噪声等,它是影响电路性能的主要指标。
对如图所示3所示的“SimulationSettings”对话框,选择下拉菜单“ACSweep/Noise”进行相关设置后可
得如图5所示的扫描结果。
当同时选中“NoiseAnalysis”下方的“Enable”前的复选框,进行相应正确设置后即可得到如图6所示的噪声分析结果。
(3)瞬态分析
PSpice的瞬态分析是求电路的时域响应,也叫时域扫描。
它可在给定激励下求电路输出的时间响应、延迟特性。
将图2中的交流电源V1改为电压脉冲源,如图7所示。
对如图3所示所示的“Simula-tionSettings”对话框,在下拉菜单中选择“TimeDo-main(Transient)”进行相关设置后可得如图5所示的扫描结果。
(4)直流(静态)工作点分析
静态工作点在电子电路中十分重要。
因为它可以确定晶体管等的小信号线性化模型参数值。
对如图3所示的“SimulationSettings”对话框进行设置,在下拉菜单中选择“BiasPoint”进行相关设置即可得到如图9所示的输出文档。
3结束语
差分放大器一般可作为功率放大器的输入级,在本文的差分放大电路中使用了两个BJT组成的电流镜用作差放的负载。
通过PSpice仿真有利于加强对差分放大器的理解,由于图2中所使用的电路
图5“ACSweep”的扫描结果
图6“Noise”分析结果
图7本文中电压脉冲源作为激励源的差放电路
图8“TimeDomain(Transient)”的扫描结果62
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图,属于比较典型的电路。
所以,文中没有对仿真结果进行过多的分析。
其实,文中介绍的是四大类分析方式(Analysistype)的一般扫描(GeneralSettings)结果,在它们之下还包括其他的扫描方式。
比如在“DCSweep”下除了“GeneralSettings”外,还可以进行“MonteCarlo/Worst/Sensitivity”、“ParametricSweep”、“Temperature(Sweep)”等扫描分析。
PSpice作为一个功能非常强大的电子电路仿真软件,对学生加强理论知识的理解有着十分重要的作用。
下一步可以将它作为实验课和电子工艺实习的软件仿真平台。
参考文献
[1]储成伟.Pspice电路仿真程序设计[M].北京:国防工业出版社,2006.
[2]康华光.电子技术基础.模拟部分(第四版)[M].北京:高等教育出版社,1999(2000年重印).
[3]毕查德·拉扎维.模拟CMOS集成电路设计[M].陈贵灿,等,译.西安:西安交通大学出版社,2002.
[4]蒋宏宇.Pspice电路设计实用教程[M].北京:国防工业出版社,2004.
[5]王辅春.电子电路CAD与OrCAD教程[M].北京:机械工业出版社,2004.
图9“BiasPoint”的仿真结果文档(片断)
[责任编辑:蔡秀清]
Simulation Analysis of a Difference Amplifier Based
on OrCAD/PSpice
Li Yongfeng①Huang Juan②
(①SchoolofEngineering,TibetUniversity,Lhasa850000②SchoolofInformationScience&Technology,SouthwestJiaotongUniversity,
Chengdu,Sichuan610031)
Abstract:The paper analyzes the principle of a difference amplifier based on OrCAD/PSpice,and en-hances the comprehension of the difference amplifier.At the same time,the simulation process in the paper may improve the cognition and study of the OrCAD/Pspice.
Key words:OrCAD/PSpice,difference amplifier,simulation analysis
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