rca实验报告终.doc

PAGE ORCAD实验报告 实验内容：使用orcad进行电路仿真，熟悉并掌握两级运算放大器和带隙基准电压源的相关设计。 实验目的：熟悉使用orcad进行电路仿真。 实验地点：1401 实验一：带隙基准电压源设计 实验目的：熟悉并掌握带隙基准电压源的设计，熟悉断环仿真。 实验步骤及其原理： （1）带隙基准电压源的原理图如下： 三极管Q1、Q2的面积比值为8：1，取VCC_BAR的值为2.7V，根据公式可以估算出来R4的阻值为5.4K。 （2）此实验采取断环来进行仿真。断环后的图形如下： 因为该实验的带隙电压在1.2V左右，所以取V5的电压值为1.2V。 （3）对V3（A点）的电压进行扫描。 在进行扫描前要先保证带隙电压的值在1.2V左右，所以R2、R3的选值就应该要适当，以保证带隙电压。 因为电阻的值对电流的影响不大，而A点的电压值却对电流有很大的影响，所以要选择合适的电压值才能保证电流在10uA左右。 图形如下： 做DC Sweep分析，从仿真的图形可以得知当电流在10uA的时候，A点电压的取值为v=1.885v，固A点电压就确定了。 （4）对R2、R3的阻值进行扫描。 因为R2、R3阻值的大小可以改变带隙电压的大小，所以要确定这两个电阻的大小以保证带隙电压在1.2v左右。做DC Seeep分析后的图形如下： 从仿真图形中可知当电阻R2、R3的值取47.173k的时候，带隙电压的值为1.2v。所以电阻R2、R3的值就确定了。 （5）对MP4、MP5两个mos管的宽（w）值进行扫描。 因为断环的地方在B点，所以要使A、B两点的电压相等，因此w的取值就应该使B点的电压为1.885v左右。做DC Sweep分析，扫描波形如下： 从仿真图形可以得知w的取值为23.658u，此时B点的电压与A点的电压相等，因此MP4、MP5两个管的w值就可以确定了。 （6）连接。 从上图可以得知，在断环处的电压都相等，所以可以进行连接。注意在连接时要把V5和A点的电压去掉。 做Bias后最终可以得到如下所示图形及数据，以使带隙电压达到1.2v。 （7）带隙电压与温度的关系 根据Vref=Vbe+K Iptat这个关系式来判断电阻R2、R3的大小。做DC Sweep中的Temperature分析。当曲线往右上方翘时，说明电阻偏大，当曲线往左上方翘时，说明电阻偏小，这样调整电阻的大小直到曲线呈现抛物线形状，此时电阻R2、R3的值为43.3k，如下图所示： 实验结果及数据：如下图所示 实验二：两级运算放大器设计 实验目的：熟悉并掌握两级运算放大器的设计 实验步骤： 两级运算放大器的原理图如下 给电路加上合适的偏置电压 假设N管的Von=0.3v,P管的Von=0.4v，Vcc=3v。为了使各个管工作在饱和状态，所以取值如下图所示： 由于在设置偏置电压的过程中假设A点的电压在2v左右，所以在给vcm设置电压的时候需要对其进行DC Sweep，当 A点电压为2v左右时，取vcm为2.3v。此时，从图中可以在次分析各个管都工作在饱和区。做完Bias后的图如下所示： （3）电路增益与带宽 对电路进行AC Sweep，在AC Sweep Type下选择Logarithmi,然后在Start后键入1，在End后键入10000meg,在Points/Decade后键入5。确定后在输出端放电压增益探针，然后运行。此时得到的Ad只能达到67dB左右，不能达到实验要求。 实验要求电路的增益要达到Ad80dB，GB5MHZ，所以需要对电路输入的共模电压即vcm进行调节，因为电路的共模电压的大小对电路的增益影响较大。当vcm调到0.7v左右时，Ad和GB就能达到要求了，而且电路也能正常工作。所以选择vcm=0.7v。得到的增益图形如下： 从图中可以看到增益Ad=83.275dB，带宽GB=7.9MHZ左右，因此达到实验的要求。 （4）电路的相位余度 在电路的输出端加一个电压相位余度探针，其他条件不变，然后进行AC Sweep。 该实验要求电路的相位余度要大于60度。而影响电路相位余度的因素是该电路图中的电容C1，它起到补偿的作用，所以需要对电容C1进行调节。将C1调到5p左右就能达到要求。仿真图形如下： 从图中可以看到相位余度在103度左右，因此达到实验的要求。 （5）电路的SR 此时把电路接成跟随器的形式，然后再输入阶跃信