Proteus 8 Professional 仿真实验：共射极放大电路失真现象分析

本实验使用 Proteus 8 Professional 仿真软件，通过搭建共射极放大电路，分析饱和失真、截止失真以及双向失真现象，并测量不同失真情况下的静态工作点，加深对放大电路工作原理和失真现象的理解。

实验步骤

打开 Proteus 8 Professional，新建工程，点击'文件'选项中的'新建工程'选项进行命名、设置存放路径，其他选项均选择默认项，即可进入到电路原理图绘制界面。
元件选取：
- 单击'原理图设计'图标，可见原理图编辑界面。
- 点击'设备选择器''P'选项，弹出'选择元器件'（Pick Devices）对话框。
根据图纸摆放器件，将各个元器件按照电路图连接。
在绘图工具栏中选择激励源模式，找到正弦信号源放入电路。
选择仪器仪表模式，找到示波器，将其添加到电路图中。
选择探针模式，可以直接将其放置在需要测量的线路上。
电路连接完成后进行电气规则检查。
开始调试：
- (1) 从正弦信号源输出一个毫伏级交流信号 UPP=150mv, f=1000HZ，在输出 uo 不失真的条件下测试相关参数。运行仿真时，点击菜单栏中的调试选项，选择示波器选项，打开示波器，调节其显示选项。如图所示，观测电路输入和输出波形，可见蓝色的输出波形无失真。
- 测得静态工作点：Uc=7.95V；Ub=2.37V；Ue=1.6V；Ic=0.8mA；Uce=6.35V
- (2) 从正弦信号源输出观测输出波形的失真现象。首先观测饱和失真，共射极放大电路的 Q 点过高时，产生饱和失真。因此可调节 RV1，抬高 Q 点，观测输出波形的饱和失真如图所示。此时测量电路的静态工作点。首先停止仿真，关闭正弦信号源，即将信号源的幅值调为 0，重新仿真，读取电压探针的值测得静态工作点：Uc=4.12V；Ub=3.91V；Ue=3.12V；Ic=1.5mA；Uce=1V，可以看到，饱和失真时电路的 UCEQ 非常小，对应的 Q 点过高。
- (3) 调节电路参数观测截止失真。因 Q 点过低，晶体管 b-e 间电压 UBE 小于其开启电压，晶体管截止，此时输出产生截止失真。可调节 RV1，降低 Q 点，得到截止失真波形，即其顶部发生了失真，如图所示。停止仿真后，关闭正弦信号源，测量截止失真时的静态工作点 Uc=11.71V；Ub=0.82V；Ue=0.12V；Ic=5.74A；Uce=11.59V。可见 UCEQ 和正常放大时相比大了很多，对应的 Q 点过低。
- (4) 共射极放大电路的双向失真现象可通过调大输入信号观测。将输入的正弦信号幅值设为 1V，可见输出波形的顶部和底部均发生了失真。

实验结果及分析

通过以上电子系统综合实验，我们可以得出以下结论：

饱和失真：当放大电路的 Q 点过高时，输入信号的正半周部分超过晶体管的饱和区，输出信号被削波，导致顶部出现失真。
截止失真：当放大电路的 Q 点过低时，输入信号的负半周部分低于晶体管的截止区，输出信号被削波，导致底部出现失真。
双向失真：当输入信号幅度过大时，正半周和负半周都可能出现削波现象，导致输出信号顶部和底部同时出现失真。
静态工作点：通过测量不同失真情况下的静态工作点，我们可以验证不同失真现象与 Q 点的关系。饱和失真时 UCEQ 非常小，Q 点过高；截止失真时 UCEQ 很大，Q 点过低。

心得体会

在这次电子系统综合实验中，我学到了很多关于放大电路的知识和实践操作技巧。通过实验，我了解到了不同的失真现象及其产生原因，对放大电路的工作原理有了更深入的理解。

首先，我学会了如何使用 Proteus 8 Professional 进行电路原理图的绘制和仿真。通过选择合适的元器件，将它们按照电路图连接起来，并进行电气规则检查，确保电路的正确性。然后，我学会了如何设置激励源和仪器仪表，以及如何在示波器上观测电路的输入和输出波形。这些操作对于调试电路和观测电路性能非常重要。

在实验中，我观察到了饱和失真和截止失真这两种常见的失真现象。当放大电路的 Q 点过高时，产生饱和失真；而当 Q 点过低时，产生截止失真。通过调节电路的参数，如调节电阻的阻值，可以改变 Q 点的位置，从而观察到不同的失真现象。这让我更加深入地理解了失真现象的产生原因。

另外，我还学习到了静态工作点的概念和测量方法。通过测量电路中各个节点的电压和电流，可以得到电路的静态工作点，从而了解电路的工作状态。通过与理论计算值的比较，可以判断电路是否工作正常。在实验中，我测量了不同失真情况下的静态工作点，进一步验证了失真现象与 Q 点的关系。

通过这次实验，我进一步巩固了对放大电路工作原理的理解，学习到了实际操作技巧，并且通过观察和测量，对失真现象和静态工作点有了更深入的认识。这对我今后的学习和实践都将起到积极的促进作用。