四川信息职业技术学院文本高频电子技术的研究方法_高频电子技术项目一.doc_大学文库

A 四川信息职业技求学乾《高颜电子技本》将品资源共享漂任务1.3高频电子技米中的研究方法 1.3.1资讯准备 5任将描述 1,了解等效的概念和目的： 2.理解混合π等效电路的基本模型、参数含文及应用特点： 3.掌星y参数等效电路的基本模型、参数含义及应用特点： 4.了解仿真的概念和目的，高頓域射顿仿真软件的类型、操作方法及主要应用领域。 9资讯指南资讯内容获取方式 1.等效的概和日的显什么？等效导百抓的完全们等？ 2,混合等效电路的基本瘦型参数盒文及应用特点如何7 两生资料 3.y参数等效电野的基本横型。种数含义及成用精点如网？上网直阅图书 4.仿真的概念和目的是什么？仿真结果是否就是实兵结果？询问相关工作人员 5.Mu身sim10.Multisim2001.Pspice等仿有饮钟各有什么特点？ 5导村料一，等效电路法由低顿电子线路的学习可知，若一个二端口网络与另一个二端口网络在相同应用条件下伏安关系完全相同时，则称这两个二端网洛在电路分析中对于外电路的作用是相同的，即它们是等效的。由于低顿电子线路一般为线性电路，因此采用等效电路法可以简化分析模型、降低分析难度。而高频电子技术一般为高频意线性电路，因此深用等效法具有局限性，而往往果用仿真法和图解法。但是，在分析高颜小信号成大器时，由于电路近似工作千线性状态，因此也可以采用等效法米描述某些元件的特性。品体管工作在高频小信号状态时，常用等效电路是混合参数等效电路和Y参数等效电路。通常，分析小信号藩振放大器时采用y参数等效电路，但因其参数是随工作频率不月而有所变化，放不能充分说明品体管内部的物理过程。而混合：参数等效电路用集中参数元件配表示，物理过程明显，在分析电路原理时用阁较多， www.scite.com.cn 1/9 (高规电子技术》精品隆源共享课建设项目组

www.scitc.com.cn 1 / 9 《高频电子技术》精品资源共享课建设项目组《高频电子技术》精品资源共享课任务 1.3 高频电子技术中的研究方法 1.3.1 资讯准备  任务描述 1．了解等效的概念和目的； 2．理解混合π等效电路的基本模型、参数含义及应用特点; 3．掌握 y 参数等效电路的基本模型、参数含义及应用特点； 4．了解仿真的概念和目的，高频或射频仿真软件的类型、操作方法及主要应用领域。  资讯指南资讯内容获取方式 1．等效的概念和目的是什么？等效是否指的“完全相等”？阅读资料上网查阅图书询问相关工作人员 2．混合π等效电路的基本模型、参数含义及应用特点如何？ 3．y 参数等效电路的基本模型、参数含义及应用特点如何？ 4．仿真的概念和目的是什么？仿真结果是否就是实际结果？ 5．Multisim10、Multisim2001、Pspice 等仿真软件各有什么特点？  导学材料一、等效电路法由低频电子线路的学习可知，若一个二端口网络与另一个二端口网络在相同应用条件下伏安关系完全相同时，则称这两个二端网络在电路分析中对于外电路的作用是相同的，即它们是等效的。由于低频电子线路一般为线性电路，因此采用等效电路法可以简化分析模型、降低分析难度。而高频电子技术一般为高频非线性电路，因此采用等效法具有局限性，而往往采用仿真法和图解法。但是，在分析高频小信号放大器时，由于电路近似工作于线性状态，因此也可以采用等效法来描述某些元件的特性。晶体管工作在高频小信号状态时，常用等效电路是混合π参数等效电路和 Y 参数等效电路。通常，分析小信号谐振放大器时采用 y 参数等效电路，但因其参数是随工作频率不同而有所变化，故不能充分说明晶体管内部的物理过程。而混合π参数等效电路用集中参数元件 RC 表示，物理过程明显，在分析电路原理时用得较多

A四川信息职业技术学院《高颜电子技求》升品费源共享课 1,晶体管湿合π参数等效电路混合·参数等效电溶是又称物理结构等效电路，它是从模拟品体管的物理结构出发。用集总参数元件r、C和受控源表示品体管内的复杂关系。混合”参数等效电路的优点是，各元件参量物理意义明确，在较宽的频带内元件值基本上与颜率无关。其缺点是，参数随器件不同而有较大差异，分析和测量不便。因此，混合舞参数等效电路比较适合分析宽颜带放大器。图1-子1品体管共射混合■参数等效电路图131所示是品体管共射极时的混合π参数等效电路，各参数的物理意义及相关特点如表131 所述。表1--1程合n参数的物得意义及特点参数物理意文及特点昌体管基区体电阻，一股为10到200欧妈发射结电阻：品体管工作于故大状态时，发射结处于正向偏置，所以：很小。 w 可表示为，=26/1：(mA)。其中助为共友射极组态晶体管的低频电流放大倍数，L为发射极电流 CHe 发射结电容 r 集电结电阻：由于集电结处于反向偏置，因此「“的数值很大。集电结电容：数值很小，在本教材所讨论的频率范玉内，C6:的客抗值比 Cve 大得多，因此在对等效电路进行简化时，常用C代替x和Cx的井联电路. Tea 集电极电阻 Cee 集电极与发射极之间的电容 9mUb 是体管故大作用的等效电流源，其中g=1/26,表征了品体管的故大能力。称为窍导，单位为5 由表131可知，品体管的混合n参数与8、1，等参数有关，即与静态工作点有关。确定n参数可以先查间手册，找出、C、B、片等参数，然后根据以上关系可以计算出其它参数。 2,品体管y参数等效电路晶体管有共射、共基、共集三种工作组态。共财组老时的四端网格模型如图132)所示，存在输入电压心，、输入电流，·输出电压心：·输出电流：四个参量。如果把其中的两个参量作自变量，另两个参量作为自变量的函数。就可得A、H、Y、2等四种参量的参数方程，存在者四种不月 www.scitc.com.cn 219 《高顿电子技术》精品魔源共享课建设项口组

www.scitc.com.cn 2 / 9 《高频电子技术》精品资源共享课建设项目组《高频电子技术》精品资源共享课 1．晶体管混合π参数等效电路混合π参数等效电路是又称物理结构等效电路，它是从模拟晶体管的物理结构出发，用集总参数元件 r、C 和受控源表示晶体管内的复杂关系。混合π参数等效电路的优点是，各元件参数物理意义明确，在较宽的频带内元件值基本上与频率无关。其缺点是，参数随器件不同而有较大差异，分析和测量不便。因此，混合π参数等效电路比较适合分析宽频带放大器。图 1-3-1 晶体管共射混合π参数等效电路图1-3-1所示是晶体管共射极时的混合π参数等效电路，各参数的物理意义及相关特点如表1-3-1 所述。表 1-3-1 混合π参数的物理意义及特点参数物理意义及特点 rb , b 晶体管基区体电阻，一般为 10 到 200 欧姆。 rb , e 发射结电阻：晶体管工作于放大状态时，发射结处于正向偏置，所以 rb , e很小，可表示为 rb , e =26ß0/Ie(mA)。其中 ß0 为共发射极组态晶体管的低频电流放大倍数，Ie为发射极电流。 Cb , e 发射结电容 rb , c 集电结电阻：由于集电结处于反向偏置，因此 rb , c 的数值很大。 Cb , c 集电结电容：数值很小。在本教材所讨论的频率范围内，Cb , c 的容抗值比 rb , c 大得多，因此在对等效电路进行简化时，常用 Cb , c 代替 rb , c 和 Cb , c 的并联电路。 rce 集电极电阻 Cce 集电极与发射极之间的电容 gmUb , e 晶体管放大作用的等效电流源，其中 gm= Ie/26，表征了晶体管的放大能力，称为跨导，单位为 S。由表 1-3-1 可知，晶体管的混合 π 参数与 ß0、Ie 等参数有关，即与静态工作点有关。确定 π 参数可以先查阅手册，找出 rb , b、Cb , e、ß0、fT等参数，然后根据以上关系可以计算出其它参数。 2．晶体管 y 参数等效电路晶体管有共射、共基、共集三种工作组态。共射组态时的四端网络模型如图 1-3-2(a)所示，存在输入电压 . U1 、输入电流 . 1 I 、输出电压 . U2 、输出电流 . 2 I 四个参量。如果把其中的两个参量作自变量，另两个参量作为自变量的函数。就可得 A、H、Y、Z 等四种参量的参数方程，存在着四种不同

四川信息职业技求学乾《高颜电于技本》科品业源共享漂二，仿真分析法所谓电路伤真，是指信助虚拟模报载件（如EWB、CCD、Pce等），模拟出电落的基本工作过程，并把电路工作时体现出来的现象（如声音，频率、各点的电压值，各点的电蓬值和工作波形图等参数)，通过模敖软件的虚拟界而表现出来。电路仿真分析是电子电路开爱的重要环节，它能在形成实际产品之前，通过软件仿真获取电路的性能参数，可以方便的解决电子工作者在设计方面的诸多难题。由于仿真并无法完全真实地模数实际电路，所以仿真的结果可能与现实有差别，能实现电路仿真分析的软件很多，遮择软件需根据频率高低，仿真对象而定。仿真低頓电路时：可采用早期的EWB5.0,其操作简单、直观，上手容易：伤真高顿电路时，可采用Multisim2001、 Pspice8.0,Matb6.0等：而在微波仿真方面，则可采用ADS,Sonnet电延仿真软件，lE30和Microwave afce等：面对于今年来远速发展的P核电路伤真，则可采用bpsl、VHDL,CPLD/FPGA等。总之，目前的电路设计己经发展为以计算机为工作平台，以DA软件工具为开发环境，以硬件描述语言为设计语言，以可编程逻辑器作为实验载体、以ASC和50C为议计目标、以电子系统设计为应用方向的电子产品设计过程。本教材所涉及高频电子技术一般工作在数百千林丝和几十兆林独的高颜顾段，因此仅在有关章节重点介绍Multisim2001、Mutisim10、Pspice8.三款电路仿真软件的基本特性及功能。另有滤被器设计款件RFM9的、Filter Solutions,Filter Wiz Pro,FilterCAD、FiterLab、FilterPro,可供读者选用. 1,ltisim2001电路仿真 Mtsm2001提供有16000多个高品质的核数、数字元器件和RF组件模型，除此之外，用户还可以自行骗辑和设计相应的元墨件。Musm2001不仅提供了电路的多种仿真分析方法，如直流扫描分析，参数扫描分析。交流顿率特性分析，瞬态分析，傅立叶分析，后处理器功能等等，面且也提供了两个仪表和多台仪器，仪表有：直流电压表。直流电流表：常用的仪器有：数字万用表。函数信号发生器，功率表。示被器，扫颠仪，数字信号发生器，边细分析仪和逻辑转换仪。 2,u1 tisim10电路仿真美国国家仅器公司下属的Electronics Work处ench Group近日发布了Mutisim10.0和 Uhb0ard10.0一一这是交互式5P例CE仿真和电路分析软件的最新版本，专用于星理图插联、交互式仿真、电路板设计和集成测试。这个平台将虚数仪器技术的灵活性扩展到了电子设计者的工作台上，弥补了测试与设计功伦之间的缺口，通过将相Musm10.0电路仿真软件和EW测量软件相集成，需要设计制作自定义印制电路板(C)的工程师能够非常方便地比较伪真和真实数据，烧避设计上的反复。减少原型错误并缩短产品上市时间。工程师们可以使用Multisim10.0交互式地搭建电溶原理图，并对电路行为进行仿真。Multisim 提炼了S刚CE仿真的复杂内容，这样工程师无需懂得深入的SPCE技术数可以很快地进行辅获、伤真和分析新的设计，这也使其更适合电子学教育。通过Msm和虚报仪器技术，P℃B设计工程师和电子学教有工作者可以完成从理论到原理图捕获与仿真再到单型设计和测试这样一个完整的综合设计流程。 www.scite.com.cn 419 《高频电子技术》精品宽源共享课建设项目组

www.scitc.com.cn 4 / 9 《高频电子技术》精品资源共享课建设项目组《高频电子技术》精品资源共享课二、仿真分析法所谓电路仿真，是指借助虚拟模拟软件（如 EWB、ORCAD、Pspice 等），模拟出电路的基本工作过程，并把电路工作时体现出来的现象（如声音，频率、各点的电压值、各点的电流值和工作波形图等参数），通过模拟软件的虚拟界面表现出来。电路仿真分析是电子电路开发的重要环节，它能在形成实际产品之前，通过软件仿真获取电路的性能参数，可以方便的解决电子工作者在设计方面的诸多难题。由于仿真并无法完全真实地模拟实际电路，所以仿真的结果可能与现实有差别。能实现电路仿真分析的软件很多，选择软件需根据频率高低、仿真对象而定。仿真低频电路时，可采用早期的 EWB5.0，其操作简单、直观，上手容易；仿真高频电路时，可采用 Multisim2001、 Pspice8.0、Matlab6.0 等；而在微波仿真方面，则可采用 ADS、Sonnet 电磁仿真软件、IE3D 和 Microwave office 等；而对于今年来迅速发展的 IP 核电路仿真，则可采用 Maxplus II、VHDL、CPLD/FPGA 等。总之，目前的电路设计已经发展为以计算机为工作平台、以 EDA 软件工具为开发环境、以硬件描述语言为设计语言、以可编程逻辑器件为实验载体、以 ASIC 和 SoC 为设计目标、以电子系统设计为应用方向的电子产品设计过程。本教材所涉及高频电子技术一般工作在数百千赫兹和几十兆赫兹的高频频段，因此仅在有关章节重点介绍 Multisim2001、Multisim10、Pspice8.三款电路仿真软件的基本特性及功能。另有滤波器设计软件 RFSIM99、Filter Solutions、Filter Wiz Pro、FilterCAD、FilterLab、FilterPro，可供读者选用。 1．Multisim2001 电路仿真 Multisim2001 提供有 16000 多个高品质的模拟、数字元器件和 RF 组件模型，除此之外，用户还可以自行编辑和设计相应的元器件。Multisim2001 不仅提供了电路的多种仿真分析方法，如直流扫描分析，参数扫描分析，交流频率特性分析，瞬态分析，傅立叶分析，后处理器功能等等，而且也提供了两个仪表和多台仪器，仪表有：直流电压表，直流电流表；常用的仪器有：数字万用表，函数信号发生器，功率表，示波器，扫频仪，数字信号发生器，逻辑分析仪和逻辑转换仪。 2．Multisim 10 电路仿真美国国家仪器公司下属的 Electronics Workbench Group 近日发布了 Multisim10.0 和 Ultiboard10.0――这是交互式 SPICE 仿真和电路分析软件的最新版本，专用于原理图捕获、交互式仿真、电路板设计和集成测试。这个平台将虚拟仪器技术的灵活性扩展到了电子设计者的工作台上，弥补了测试与设计功能之间的缺口。通过将 NI Multisim10.0 电路仿真软件和 LabVIEW 测量软件相集成，需要设计制作自定义印制电路板(PCB)的工程师能够非常方便地比较仿真和真实数据，规避设计上的反复，减少原型错误并缩短产品上市时间。工程师们可以使用 Multisim10.0 交互式地搭建电路原理图，并对电路行为进行仿真。Multisim 提炼了 SPICE 仿真的复杂内容，这样工程师无需懂得深入的 SPICE 技术就可以很快地进行捕获、仿真和分析新的设计，这也使其更适合电子学教育。通过 Multisim 和虚拟仪器技术，PCB 设计工程师和电子学教育工作者可以完成从理论到原理图捕获与仿真再到原型设计和测试这样一个完整的综合设计流程

(四川信息职业技术学院《高颜电子技求》升品费源共享课 “Mut%m10为N!电子学教育平台提供了一个强大的基碑，M电子孕教育平台也包括了MEV5 (教学实验室虚拟仪渴套件)原型工作站和NILabVIEW,它给学生提供了一个贯穿电子产品设计流程的全面的动手操作经验。"利院校关系副总载ayAlmgren说。“通过这个平台，学生能够根容易地在动手做原型的过程中肥理论知试转换到实线经验中去，从而对电路设计有更深入的认识和理解，“Multisim10的主要特点及使用方法详见用录《Multisim10伤仿真款件使用指南)， Multisim10.0和U此boardi0.0推出了很多专业设计特性，主要是高级仿真工具、增强的元件岸和扩展的用户社区。元件库包括有1200多个新元器作和500多个新5P叫CE模块，这些都米自于如美国模双器件公可nalog Devices小凌力尔特公可Linear Technolog和德州仪器Texas Irstrument心) 等业内领先的厂商，其中也包括10多个开关颅式电源核块。其他增强的功能有：会豪帮助 (Comvergence Assi试a),能够自动调节SPCE参数纠正仿真情误：数据的可祝化与分析功伦，包括一个新的电流探针仪器和用于不同测量的静老探点，以及对SM4参数的支持。 MUt6aard10.0为用户在做PC设计时的布局、布线提供了一个导于使用的直观平台。整个设计的过程从布局、元器件摆放到布懈线都在一个灵活设计的环境中完成，使得操作速度和控刺都达到最优化。临放和移动元器件以及布铜线的速度在相U60ard10.0得到了显著提高。在修政了设计规则检查后，用户现在打开一个大型设计的封间快了两倍。这些功能的增强都使从原理图到实际电路板的转换变得更便捷，也使最后的P心®设计质量得到根大提高， Multisim10.0可以作为一个完整的包括Ultiboard10.0和NI LabVIEW Signal Express的集成设计与测试的平台进行定购。LabVIEW5 gnal Express交互式测量载件通过在工作台上控制所有的仪签米提高效率。 3.Pspice8.0电路仿真 PSPICE是由美国Microsim公可推出的基于加州大学伯克利分校开发的sP刚CE(Simulation Program with Integrated Circuit Emphas站)而发展起来的一种通用电路伤真软件，拥有丰富的元器件库，参数核型库以及种类齐全的测试仪器仪表等，为分析和设计电路提供了强大的计算机仿真工具，对电子工程、信息工程和白动控制等领拔的工作人员有很高的实用价值。 Pske采用模块化和层次化设计，可集成性高，并有只管的P件©e观测功能，能提供直流分析、交流小信号分析、瞬态分析、蒙特卡洛分析等的各类伤真功能。对于上述三款仿真软件，建议读者参阅表134所示的几本书精或网页，本教材仅介其在仿真中的具体应用过程。表1-3-4仿有软件参考克料软件类型主要参考资料 Multisim200 1.Mut比m2001电路设计及仿真入门与应用.邓步生吴调编电子工业出饭社2002.2 www.scitc.com.cn 519 《高顿电子技术》精品魔源共享课建设项口组

www.scitc.com.cn 5 / 9 《高频电子技术》精品资源共享课建设项目组《高频电子技术》精品资源共享课 “Multisim10 为 NI 电子学教育平台提供了一个强大的基础，NI 电子学教育平台也包括了 NIELVIS （教学实验室虚拟仪器套件）原型工作站和 NILabVIEW，它给学生提供了一个贯穿电子产品设计流程的全面的动手操作经验。”NI 院校关系副总裁 RayAlmgren 说。“通过这个平台，学生能够很容易地在动手做原型的过程中把理论知识转换到实践经验中去，从而对电路设计有更深入的认识和理解。”Multisim10 的主要特点及使用方法详见附录《Multisim10 仿真软件使用指南》。 Multisim10.0 和 Ultiboard10.0 推出了很多专业设计特性，主要是高级仿真工具、增强的元件库和扩展的用户社区。元件库包括有 1200 多个新元器件和 500 多个新 SPICE 模块，这些都来自于如美国模拟器件公司(Analog Devices)、凌力尔特公司(Linear Technology)和德州仪器(Texas Instruments) 等业内领先的厂商，其中也包括 100 多个开关模式电源模块。其他增强的功能有：会聚帮助 (Convergence Assistant)，能够自动调节 SPICE 参数纠正仿真错误；数据的可视化与分析功能，包括一个新的电流探针仪器和用于不同测量的静态探点，以及对 BSIM4 参数的支持。 NI Ultiboard10.0 为用户在做 PCB 设计时的布局、布线提供了一个易于使用的直观平台。整个设计的过程从布局、元器件摆放到布铜线都在一个灵活设计的环境中完成，使得操作速度和控制都达到最优化。拖放和移动元器件以及布铜线的速度在 NI Ultiboard10.0 得到了显著提高。在修改了设计规则检查后，用户现在打开一个大型设计的时间快了两倍。这些功能的增强都使从原理图到实际电路板的转换变得更便捷，也使最后的 PCB 设计质量得到很大提高。 Multisim10.0 可以作为一个完整的包括 Ultiboard10.0 和 NI LabVIEW Signal Express 的集成设计与测试的平台进行定购。LabVIEW Signal Express 交互式测量软件通过在工作台上控制所有的仪器来提高效率。 3．Pspice8.0 电路仿真 PSPICE是由美国Microsim公司推出的基于加州大学伯克利分校开发的 SPICE（Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis）而发展起来的一种通用电路仿真软件，拥有丰富的元器件库、参数模型库以及种类齐全的测试仪器仪表等，为分析和设计电路提供了强大的计算机仿真工具，对电子工程、信息工程和自动控制等领域的工作人员有很高的实用价值。 Pspice 采用模块化和层次化设计，可集成性高，并有只管的 Probe 观测功能，能提供直流分析、交流小信号分析、瞬态分析、蒙特卡洛分析等的各类仿真功能。对于上述三款仿真软件，建议读者参阅表 1-3-4 所示的几本书籍或网页，本教材仅介绍其在仿真中的具体应用过程。表 1-3-4 仿真软件参考资料软件类型主要参考资料 Multisim200 1 1. Multisim2001 电路设计及仿真入门与应用. 郑步生吴渭编. 电子工业出版社,2002.2

四川信息职业技术学院 文本 高频电子技术的研究方法_高频电子技术项目一

四川信息职业技术学院文本高频电子技术的研究方法_高频电子技术项目一