簡(jiǎn) 介：?本文介紹了LTspice仿真軟件中的.tf命令，該命令可用于計(jì)算直流小信號(hào)傳遞函數(shù)、輸入輸出阻抗等參數(shù)。通過(guò)一個(gè)單管共射放大電路的實(shí)例，展示了如何利用.tf命令分析三極管在不同偏置電壓下的放大倍數(shù)、輸入阻抗和輸出阻抗特性。仿真結(jié)果表明：當(dāng)基極電壓超過(guò)0.7V時(shí)輸入阻抗驟降至1kΩ；輸出阻抗在導(dǎo)通區(qū)下降，飽和區(qū)急劇降低；放大倍數(shù)在0.72V偏置時(shí)達(dá)到峰值-362。文章還演示了如何結(jié)合.step命令分析不同工作點(diǎn)下的傳遞函數(shù)特性，為電路設(shè)計(jì)提供了實(shí)用分析方法。 （全文148字，包含關(guān)鍵參數(shù)和核心結(jié)論）

01LTspice中的傳遞函數(shù)

一、tf命令

在 LTspice仿真軟件中，有一個(gè)tf?命令，可以計(jì)算直流小信號(hào)的傳遞函數(shù)。通過(guò)指定仿真電路圖中的輸入和輸出?？梢杂?jì)算出“輸入輸出之間的轉(zhuǎn)換函數(shù)”，輸入和輸出阻抗?等參數(shù)?？梢栽诜抡娼缑嬷械拿顚?duì)話(huà)框中設(shè)置 tf 命令參數(shù)，也可以直接使用 spice 命令設(shè)置。這里是單管共射放大電路。

仿真三極管集電極電壓與輸入電壓V2 之間的 轉(zhuǎn)移函數(shù)，也就是三極管的放大倍數(shù)，同時(shí)給出三極管的輸入阻抗以及輸出阻抗。這里，將三極管的基極電壓設(shè)置步進(jìn)參數(shù)，從 0.5V 到0.8V，步進(jìn)電壓為 1 mV。這樣可以繪制處不同偏置電壓下，三極管輸入輸出小信號(hào)的放大倍數(shù)，三極管的輸入電阻，以及三極管輸出阻抗。

二、仿真結(jié)果

查看一下仿真結(jié)果。由于設(shè)置了輸入電壓步進(jìn)參數(shù)，所以仿真結(jié)果通過(guò)曲線(xiàn)反映了隨著輸入電壓升高，對(duì)應(yīng)的傳遞函數(shù)。在輸出曲線(xiàn)窗口，增加查看信號(hào)種類(lèi)。這里可以選擇輸入輸出阻抗，傳遞函數(shù)以及 基極電壓信號(hào)燈。這是三極管的輸入阻抗隨著偏置電壓的變化情況。可以看到當(dāng)基極電壓小的時(shí)候，三極管輸入阻抗非常大。當(dāng)輸入電壓超過(guò)0.7V之后，三極管輸入電壓降低到1kΩ。在 0.72V，輸入阻抗出現(xiàn)一個(gè)臺(tái)階。此時(shí)對(duì)應(yīng) 720歐姆。之后，輸入阻抗變?yōu)?。這應(yīng)該是仿真模型出現(xiàn)了轉(zhuǎn)換。意味著之后，三極管處于飽和狀態(tài)了。

▲ 圖1.2.1 三極管的輸入阻抗

接下來(lái)三極管放大電路的輸出阻抗，在三極管截止?fàn)顟B(tài)時(shí)，輸出阻抗等于集電極電阻，為 1kΩ。之后，隨著三極管導(dǎo)通，輸出阻抗出現(xiàn)下降，這是因?yàn)槿龢O管集電極電阻與三極管處在恒流區(qū)對(duì)應(yīng)的電阻并聯(lián)引起的輸出阻抗的下降。當(dāng)輸入電壓超過(guò)了0.72V之后，三極管處在飽和狀態(tài)，對(duì)應(yīng)的輸出阻抗急劇下降。

▲ 圖1.2.2 放大電路的輸出阻抗

最后，繪制出三極管放大倍數(shù)，也就是從集電極與基極之間的小直流信號(hào)的放大倍數(shù)。在基極偏置電壓比較小的時(shí)候，放大倍數(shù)很小。隨著基極偏置電壓增加，放大倍數(shù)也逐步增加。由于是共射放大電路，所以對(duì)應(yīng)的放大倍數(shù)是小于0的。

我們知道，放大倍數(shù)的增加，一方面是輸入電阻的降低，另一方面，三極管的電流放大倍數(shù)也會(huì)隨著工作電流的增加而上升。當(dāng)偏置電壓達(dá)到 0.72V的時(shí)候，放大倍數(shù)達(dá)到了?-362?的峰值。之后，三極管進(jìn)入飽和區(qū)，放大倍數(shù)急劇下降到0 左右。不過(guò)說(shuō)實(shí)在的，這個(gè)急劇下降應(yīng)該和實(shí)際三極管工作模式之間存在著一定的差異性。

▲ 圖1.2.3 三極管放大電路電壓轉(zhuǎn)移函數(shù)

※?總??結(jié) ※

本文聯(lián)系了 LTspice 中的?tf?仿真命令，可以獲得電路中兩點(diǎn)之間的小直流信號(hào)之間的傳遞函數(shù)，同時(shí)也能夠獲得輸入輸出對(duì)應(yīng)的阻抗。這個(gè)命令也可以配合?step?命令，或者不同工作偏置電壓下的傳遞函數(shù)。

參考資料

[1]LTspice基礎(chǔ)教程：.tf命令之傳遞函數(shù)分析:?https://zhuanlan.zhihu.com/p/644371721