Proteus 仿真软件应用：共射极放大电路特性分析

实验目的与要求：

熟悉 Proteus 仿真软件的基本使用，包括激励源、仪器仪表、基本器件等。
巩固共射极放大电路的工作特点，学会分析静态工作点和动态工作状态，能够仿真出各种失真状态和正常的放大状态。

实验设备（环境）：

Windows 7
Proteus 8

实验内容：

搭建共射极放大电路
调整电路参数，从示波器中观察正常放大状态、饱和失真、截止失真和双向失真的波形并保存结果。
记录各状态的静态工作电压 Uce（集电极与射极之间电压）、Ub（集极电压）、Ue（射极电压）。

实验步骤、实验结果及分析：

打开 Proteus 8 Professional 后，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。
开始连线。
电气规则检测。
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。

心得体会：

通过本次实验，我对 Proteus 仿真软件的基本使用有了更深入的了解。在搭建共射极放大电路的过程中，我学会了选择激励源、仪器仪表和基本器件，并通过连线和电气规则检测来完成电路的搭建。

在调试阶段，我首先运行仿真并观察正常放大状态的波形。通过调节电路参数和观察示波器的输出，我能够得到正常放大状态下的静态工作电压和动态工作状态。对于饱和失真和截止失真，我调节了 Q 点的位置来观察输出波形的变化，并记录了相应的静态工作电压和动态工作状态。另外，通过调大输入信号的幅值，我还观察到了双向失真现象。

通过这次实验，我深刻理解了共射极放大电路的工作原理和特点。在正常放大状态下，输出波形没有失真，静态工作点稳定。而在饱和失真和截止失真状态下，输出波形发生了失真，静态工作点偏离理想位置。双向失真则是由于输入信号过大导致输出波形的顶部和底部都发生了失真。

通过使用 Proteus 仿真软件，我能够在电路设计之前对电路进行仿真测试，提前发现并解决问题。这对于电路设计的准确性和稳定性非常重要。我相信通过不断地学习和实践，我将能够更熟练地使用 Proteus 仿真软件，并在未来的电路设计中运用自如。