双极性晶体管电路的PSpice分析--毕业论文.docx

电子课题设计

题目：双极性晶体管电路
的Pspice分析

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: Pspice软件 双极性晶体管电路 电路性能分析

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 9

双极性晶体管电路
--Pspice分析
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、 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
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，并通过波形、图标、文本的方式将仿真结果直观的反映出来。
二、 总体框图

三、典型的双极性晶体管电路的PSpice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。

图2 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 information 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。

图3 通过Pspice文本输出文件
（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。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β=50，画出电路的电压传输特性曲线

图4 差动放大电路
1.用protel软件画好电路图
2.将三极管设置为β=50
3.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“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Pspice
5.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。

图5 电路电压传输特性曲线
（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）/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Pspice
3.查看分析结果。

图6 直流传输电路通过PSpice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
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
① 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。

② 点选Trace/Add Y Axis ，增加一个纵轴。
③ 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。

图7 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1 5种标示符及含义

标示符
含 义
示例
M
输出变量的振幅
VM（Out）：接点Out与地之间交流电压振幅
DB
输出变量的振幅分贝数
VDB（Out）：接点Out与地之间交流电压振幅分贝数
P
输出变量的相位
VDP（Out1， Out2）：接点Out1与Out2之间交流电压相位
R
输出变量的实部
VR（Q1：C）：晶体管Q1集电极的交流电压实部
I
输出变量的虚部
VI（Q1：C）：晶体管Q1集电极的交流电压虚部

（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。

图8 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
① 将基极电阻Rb设置为参数。用鼠标左键双击Rb的阻值360k，在屏上出现的“Display Properties”设置框中，将其值改为{Rval}。
② 用参数符号设置阻值参数。从元件库中调出名为PARAM的符号，放在Rb旁。双击该符号，幕上出现元器件属性编辑器。按New按钮，在新增属性参数对话框的Proprety栏中键入Rval并按OK按钮。
在参数设置框里将新增Rval项设置为360k，表示进行其他分析时，该阻值为360k。这样设置的参数称为全局参数（Global）。
2.设置分析类型和参数：在分析类型和参数设置框中设置好瞬态分析的参数后，在Options栏中再点选“Parametric Sweep”，出现参数分析对话框。在Sweep variable 栏中选中“Global paramete”。在paramete栏中填入“Rval”。在Sweep type 栏中选中“Linear”。在Start栏中填入“100k”。在End栏中填入“1MEG”。在Increment栏中填入“300k”。意思是名为Rval的电阻从100kW变化到1MW，步长为300kW。
注意：Options栏中的两项“General Settings” 和“Parametric Sweep”必须全都选中。
3.运行Pspice。
4.查看分析结果。在出现多批运行结果选择框中选All并按OK键。在Add Trace 对话框中用光标点V(Out)，就显示出在电阻Rb取4个阻值时的4条V（Out）曲线。

表9 4个Rb下的4条V（Out）曲线

四、心得体会
通过以上的例子可以看出, Pspice 中的电路性能分析具有很强的功能, 能方便地分析电路性能随各种元器件参数的变化关系, 并且通过Pspice对于双极性晶体管典型电路的仿真分析以及运算结果可以很明了的知道双极性晶体管的性能，找出是什么因素影响了电路的性能, 从而知道调节哪些参数可使该性能更加理想，以便优化电路。

参考文献

[1] 毕满清. 《模拟电子技术》. 电子工业出版社.
[2] 王泰华、付子义、余发山. Pspice软件在三极管放大电路教学中的应用. 焦作工学院学报(自然科学版),第22卷,第1期, 2003年1月.
[3] 任青莲、高文华、张平. 基于PSpice的电路性能分析与优化设计. 太原重型机械学院学报，第24 卷，第2 期， 2003年6月.
[4] 奚素霞. 仿真软件PSpice在差分放大电路中的应用分析.
[5] 李永平、董欣.《PSPICE电路设计实用教程》 国防工业出版社，2004年.
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