用OrCAD测量电子电路的常用方法.课件.ppt
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1、 在第三章中,按照电路特性分类介绍了用在第三章中,按照电路特性分类介绍了用Pspice分分析电路的基本方法。一般来说,测量电子电路用的析电路的基本方法。一般来说,测量电子电路用的就是这些方法。有些电路指标的测试可以直接用基就是这些方法。有些电路指标的测试可以直接用基本方法,比如测量静态工作点用静态工作点分析方本方法,比如测量静态工作点用静态工作点分析方法,测量频率特性用交流分析方法等。但也有些电法,测量频率特性用交流分析方法等。但也有些电路指标的测试可使用多种方法,有些指标的测试需路指标的测试可使用多种方法,有些指标的测试需要一点技巧。下面介绍几种常用测试方法和测试技要一点技巧。下面介绍几种常
2、用测试方法和测试技巧。巧。 第五章第五章 用用OrCAD/PspiceOrCAD/Pspice测量电子电路测量电子电路的常用方法的常用方法 一一 . .测量电压放大倍数测量电压放大倍数 1直耦放大器直耦放大器 用直流传输特性分析(用直流传输特性分析(TF分析)最方便,并能同时求出电路分析)最方便,并能同时求出电路输入电阻和输出电阻。输入电阻和输出电阻。 举例:举例:实验实验6 6 差动放大器差动放大器 注意该法只能用于分析直耦电路,不能分析阻容耦合电路。注意该法只能用于分析直耦电路,不能分析阻容耦合电路。 2阻容耦合放大器阻容耦合放大器 可用以下方法测量阻容耦合放大器的电压放大倍数。可用以下方
3、法测量阻容耦合放大器的电压放大倍数。 (1)设置瞬态分析。分析后,得到输出、输入的波形图,启)设置瞬态分析。分析后,得到输出、输入的波形图,启动标尺测出它们的峰值,两者相除,即得到电压放大倍数。动标尺测出它们的峰值,两者相除,即得到电压放大倍数。 (2)设置交流分析。分析后,得到幅频特性,可直接测出电)设置交流分析。分析后,得到幅频特性,可直接测出电压放大倍数。压放大倍数。(2)进行交流分析。运行后)进行交流分析。运行后在在Probe窗口中,执行窗口中,执行Trace/Add Trace命令,命令,选 择选 择 V ( O u t ) / V(Vs:+)作输出量。启)作输出量。启动标尺测出中频
4、处的电动标尺测出中频处的电压放大倍数。压放大倍数。举例:举例:实验实验3 3 基本放大器基本放大器解:用上述两种方法测试。解:用上述两种方法测试。(1)进行瞬态分析。运行后得到输入输出波形。启动标尺测)进行瞬态分析。运行后得到输入输出波形。启动标尺测出出VO、VS的峰值,两者相除,得到电压放大倍数。的峰值,两者相除,得到电压放大倍数。0OutC110UVcc12VRb360kRL2kQ1Q2N2222VsRc2kC210U二二 . .测量测量输入输出电阻输入输出电阻 1直耦放大器直耦放大器 同测量电压放大倍数一起用直流传输特性分析(同测量电压放大倍数一起用直流传输特性分析(TF分析)求分析)求
5、出。出。 举例:举例:实验实验6 6 差动放大器差动放大器 2阻容耦合放大器阻容耦合放大器 (1)设置交流分析,得到输入电阻、输出电阻的频率特性,)设置交流分析,得到输入电阻、输出电阻的频率特性,用标尺测出中频区的输入电阻、输出电阻。用标尺测出中频区的输入电阻、输出电阻。 (2)设置瞬态分析,按照输入电阻、输出电阻的实际测试方)设置瞬态分析,按照输入电阻、输出电阻的实际测试方法测出。法测出。举例:举例:实验实验3 3 基本放大器。基本放大器。求输入电阻、输出电阻。求输入电阻、输出电阻。解:用设置交流分析的方法测量解:用设置交流分析的方法测量(1 1)进行交流分析后,在)进行交流分析后,在Pro
6、beProbe窗口中,执行窗口中,执行TraceTrace/ /AddAdd TraceTrace命令,选择命令,选择V V(VsVs:+:+)/ /I I(C C1 1)作输出量,显示出)作输出量,显示出输入电阻的频率特性,启动标尺测出在输入电阻的频率特性,启动标尺测出在 =10 =10kHzkHz处的输处的输入电阻入电阻888.8888.8W W。 (2 2)将电路的输入端短路,负载开路,在输出端加一信号源)将电路的输入端短路,负载开路,在输出端加一信号源V VO O。进行交流分析后,在。进行交流分析后,在ProbeProbe窗口中,执行窗口中,执行Trace/Add Trace/Add
7、TraceTrace命令,选择命令,选择V V(V VO O:+:+)/I/I(C2C2)作输出量,显示出)作输出量,显示出输出电阻的频率特性。启动标尺测出在输出电阻的频率特性。启动标尺测出在=10kHz=10kHz处的输处的输出电阻出电阻1.781.78K KW W。三三 . .测量测量最大输出幅度、输出功率最大输出幅度、输出功率 1设置直流扫描分析设置直流扫描分析通过直流扫描分析,可得到电路的输入输出特性曲线,通过直流扫描分析,可得到电路的输入输出特性曲线,从曲线上可读出最大输出幅度。从曲线上可读出最大输出幅度。通过直流扫描分析,也可得到电路的输出功率、管耗通过直流扫描分析,也可得到电路的
8、输出功率、管耗和电源提供的功率随输出电压变化的曲线,从曲和电源提供的功率随输出电压变化的曲线,从曲线上可读出最大输出功率或某一输出幅值下的功线上可读出最大输出功率或某一输出幅值下的功率。率。但这一方法不能用于有隔直电容的电路。但这一方法不能用于有隔直电容的电路。 2设置瞬态分析设置瞬态分析 通过瞬态分析,可得到电路的输出波形,然后将横轴改为通过瞬态分析,可得到电路的输出波形,然后将横轴改为输入变量,得到电路的输入输出特性曲线,从曲线上可读输入变量,得到电路的输入输出特性曲线,从曲线上可读出最大输出幅度。出最大输出幅度。 瞬态分析后,根据输出功率的定义瞬态分析后,根据输出功率的定义 利用利用Pr
9、obe中信号运算的功能可得到上述积分曲线,在中信号运算的功能可得到上述积分曲线,在t等等于周期于周期T时刻曲线上的值,就是相应的功率值。时刻曲线上的值,就是相应的功率值。 这一方法也适用于有隔直电容的电路。这一方法也适用于有隔直电容的电路。tivTPTd10ooo举例:举例:互补对称功率放大器如图所示。求最大不失真输出幅互补对称功率放大器如图所示。求最大不失真输出幅度度V Vomom、最大输出功率、最大输出功率P Pomom和电源提供的功率和电源提供的功率P Pv v。 解:分别用上述两种方法测量。解:分别用上述两种方法测量。 (1 1)用直流扫描分析。)用直流扫描分析。 求最大不失真输出幅度
10、求最大不失真输出幅度V Vomom。 进行直流(进行直流(DCDC)扫描分析:)扫描分析:设置输入信号设置输入信号VINVIN为变量,扫描为变量,扫描范围为范围为-12-12+12V+12V。运行后,得。运行后,得到如图到如图2.5.62.5.6所示的电压传输特所示的电压传输特性曲线。启动标尺,可读出最性曲线。启动标尺,可读出最大不失真输出幅度大不失真输出幅度V Vomom6.5V6.5V。Out0000Vin6.5VVcc112VRL16Q1R20.5kR10.5kQ2D1Vcc212VD2 求最大输出功率求最大输出功率P Pomom和电源提供的功率和电源提供的功率P Pv v。 进行直流(
11、进行直流(DCDC)扫描分析,将)扫描分析,将X X轴变量改为轴变量改为V V(OutOut),将),将X X轴轴刻度范围改为(刻度范围改为(0 07 7V V)。)。 根据根据P Po o、P Pv v的定义,执行的定义,执行TraceTrace/ /AddAdd TraceTrace命令后,在命令后,在“TraceTrace ExpressionExpression”文本框中键入文本框中键入“V V(OutOut)* * I I(RLRL)/2”/2”,得到,得到P Po o曲线。同理键入曲线。同理键入“ABSABS( (V V(VCCVCC1:+1:+)* * I I(VCCVCC1 1
12、)/1.414)”/1.414)”,可得电源提供功率,可得电源提供功率P Pv v曲线。启动标尺曲线。启动标尺可读出最大输出功率可读出最大输出功率P Pomom1.361.36W W,此时电源提供的功率,此时电源提供的功率P Pv v3.493.49W W。 注:由于功率的定义是有效值电压乘以有效值电流,而直流分析得到的相当注:由于功率的定义是有效值电压乘以有效值电流,而直流分析得到的相当于峰值电压和峰值电流,所以在求于峰值电压和峰值电流,所以在求P Po o曲线时,用电压乘以电流再除以曲线时,用电压乘以电流再除以2 2(即)。电源电压(即)。电源电压V VCC1CC1和和V VCC2CC2是
13、直流量,所以在求是直流量,所以在求P Pv v曲线时只除以即可。曲线时只除以即可。又因为又因为V VCC1CC1和和V VCC2CC2只在半个周期有电流,当电路对称时,表达式只在半个周期有电流,当电路对称时,表达式ABSABS(V V(VCC1:+VCC1:+)* * I I(VCC1VCC1)/1.414/1.414)求出的是两个电源的总功率。)求出的是两个电源的总功率。 (2 2)用瞬态分析。)用瞬态分析。 求最大不失真输出幅度求最大不失真输出幅度V Vomom。 将输入信号振幅设置为将输入信号振幅设置为12V12V(电源电压),进行瞬态分析,得到(电源电压),进行瞬态分析,得到电路的输出
14、波形。然后将横轴改为电路的输出波形。然后将横轴改为V V(VINVIN:+ +),得到电路的),得到电路的输入、输出特性曲线与图输入、输出特性曲线与图2.5.62.5.6基本一致,启动标尺可读出最基本一致,启动标尺可读出最大不失真输出幅度大不失真输出幅度V Vomom6.5V6.5V。 求最大输出功率求最大输出功率P Pomom和电源提供的功率和电源提供的功率P PV V。 将输入信号设置为振幅将输入信号设置为振幅=6.5V=6.5V,频率,频率=1kHz=1kHz。进行瞬态分析,分。进行瞬态分析,分析时间为:析时间为:0 01ms1ms(1 1个周期)。个周期)。 运行后,根据运行后,根据P
15、 Po o的定义,在的定义,在“Trace Expression”Trace Expression”文本框中键文本框中键入输出功率的积分表达式入输出功率的积分表达式“S S(V V(OutOut)* * I I(RLRL)* *1000”1000”,得到得到P Po o的积分曲线。启动标尺读出在的积分曲线。启动标尺读出在t=Tt=T(周期)(周期)= 1ms= 1ms时的值,时的值,即最大输出功率即最大输出功率P Pomom1.16W1.16W。 (表达式中乘以(表达式中乘以10001000是因为是因为P Po o等于积分表达式除以周期等于积分表达式除以周期T T,T T=1ms=1ms,所以
16、要乘以所以要乘以10001000) 同理,根据同理,根据P PV V的定义在的定义在“Trace Expression”Trace Expression”文文本框中键入积分表达式本框中键入积分表达式“S S(V V(VCC1:+VCC1:+)* * I I(VCC1VCC1)* *1000”1000”,可得如图,可得如图2.5.92.5.9所示的积分所示的积分曲线。启动标尺读出在曲线。启动标尺读出在t t=1ms=1ms(周期)时的值,(周期)时的值,即此时电源提供的功率即此时电源提供的功率1.741.74W W。 用积分表达式算出的是一个电源提供的功率,用积分表达式算出的是一个电源提供的功率
17、,两个电源提供的总功率两个电源提供的总功率P PV V3.48W3.48W。 四四 . .根据指标要求确定某元件的参数值根据指标要求确定某元件的参数值 这属于电路的设计方法,常用两种方法来完成。这属于电路的设计方法,常用两种方法来完成。 (1)设置直流扫描分析:这种方法主要用来分析与)设置直流扫描分析:这种方法主要用来分析与直流有关的性能分析,如静态工作点等。直流有关的性能分析,如静态工作点等。 (2)电路性能分析()电路性能分析(Performance Analysis)与参)与参数扫描分析、瞬态分析、交流分析、直流分析等相数扫描分析、瞬态分析、交流分析、直流分析等相配合:可分析参数变化对电
18、路各种性能指标的影响,配合:可分析参数变化对电路各种性能指标的影响,依此来确定元件的参数值。依此来确定元件的参数值。举例:举例:放大电路如图所示,要求放大电路如图所示,要求V Vi i=0=0时时V VO O=0=0,求,求R Re e的取值。的取值。解:用上述两种方法分析解:用上述两种方法分析(1 1)用直流扫描分析。)用直流扫描分析。 将将R Re e设置成全局变量设置成全局变量 RvalRval 。 设置直流扫描分析:在设置直流扫描分析:在参数设置框中,选参数设置框中,选Global Global ParameterParameter作变量类型,作变量类型,“扫描变量扫描变量”选为选为R
19、valRval,变量的变化范围:变量的变化范围:101030k30k,步长:,步长:2 2k k。 运行后,得到运行后,得到V VO O与与R Re e的的关系曲线,启动标尺测出关系曲线,启动标尺测出R Re e=15k=15k时,时,V VO O=0V=0V。Vo0000VCC12VRc210kRe33kRereVEE12VQ2Q3Rc312kRb21kRc110kVinQ1PARAMETERS:Rb11k (2 2)用电路性能分析()用电路性能分析(Performance AnalysisPerformance Analysis)与参数扫描分)与参数扫描分析、瞬态分析相配合。析、瞬态分析相
20、配合。 将将R Re e设置成全局变量设置成全局变量RvalRval 。 输入信号输入信号VinVin选正弦电压源,并将其振幅选正弦电压源,并将其振幅VampVamp设置成设置成0 0。 进行瞬态特性分析和参数扫描分析,在参数对话框中将进行瞬态特性分析和参数扫描分析,在参数对话框中将“扫扫描变量描变量”选为选为RvalRval,变化范围:,变化范围:101030k30k,步长:,步长:2k2k。 运行运行PspicePspice。在多批运行结果选择框,将其全部选入。在多批运行结果选择框,将其全部选入。 在在ProbeProbe窗口中执行窗口中执行Trace/Performance Analys
21、isTrace/Performance Analysis命令,出命令,出现对话框后,按现对话框后,按“OK”OK”按钮。屏上出现电路性能分析窗口。按钮。屏上出现电路性能分析窗口。 执行执行Trace/Add TraceTrace/Add Trace命令,选中特征函数命令,选中特征函数MaxMax(),再选输(),再选输出变量出变量V V(VoVo),则屏上出现),则屏上出现MaxMax(V V(VoVo)与)与RvalRval的关系曲的关系曲线,启动标尺测出线,启动标尺测出R Re e=15k=15k时,时,V VO O=0V=0V。五五 . .测量具有测量具有滞回特性器件的传输特性滞回特性器
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