multisim10晶體管單管放大電路的仿真分析實驗報告.docx

1、multisim, 10,晶體管單管放大電路的仿真分析，實驗報告multisim, 10,晶體管單管放大電路的仿真分析，實驗報告基于Multisim的三極管放大電路仿真分析基于Multisim的三極管放大電路仿真分析來源:大比特半導體器件網(wǎng)引言放大電路是構(gòu)成各種功能模擬電路的基本電路，能實現(xiàn)對模擬信號最基本的處 理一放大，因此掌握基本的放大電路的分析對電子電路的學習起著至關(guān)重要的作 用。三極管放大電路是含有半導體器件三極管的放大電路，是構(gòu)成各種實用放大電 路的基礎(chǔ)電路，是模擬電子技術(shù)課程中的重點內(nèi)容。在課程學習中，一再向 學生強調(diào)，放大電路放大的對象是動態(tài)信號，但放大電路能進行放大的前提是必須

2、 設(shè)置合適的靜態(tài)工作點，如果靜態(tài)工作點不合適，輸出的波形將會出現(xiàn)失真，這樣 的“放大”就毫無意義。什么樣的靜態(tài)工作點是合適的靜態(tài)工作點；電路中的參數(shù) 對靜態(tài)工作點及動態(tài)輸出會產(chǎn)生怎樣的影響；正常放大的輸出波形與失真的輸出波 形有什么區(qū)別;這些問題單靠課堂上的推理及語言描述往往很難讓學生有一個直觀 的認識。在課堂教學中引入Multisim仿真技術(shù)，即時地以圖形、數(shù)字或曲線的形 式來顯示那些難以通過語言、文字表達令人理解的現(xiàn)象及復雜的變化過程，有助于 學生對電子電路中的各種現(xiàn)象形成直觀的認識，加深學生對于電子電路本質(zhì)的理解，提高課堂教學的效果。實現(xiàn)在有限的課堂教學中，化簡單抽 象為具體形象，化枯燥

3、乏味為生動有趣，充分調(diào)動學生的學習興趣和自主性。1 Multisim 10 簡介Multisim 10是美國國家儀器公司（NI公司）推出的功能強大的電子電路仿真設(shè) 計軟件，其集電路設(shè)計和功能測試于一體，為設(shè)計者提供了一個功能強大、儀器齊 全的虛擬電子工作平臺，設(shè)計者可以利用大量的虛擬電子元器件和儀器儀表，進行 模擬電路、數(shù)字電路、單片機和射頻電子線路的仿真和調(diào)試。Multisim 10的主窗口如同一個實際的電子實驗臺。屏幕中央?yún)^(qū)域最大的窗口 就是電路工作區(qū)，電路工作窗口兩邊是設(shè)計工具欄和儀器儀表欄。設(shè)計工具欄存放 著各種電子元器件，儀器儀表欄存放著各種測試儀器儀表，可從中方便地選擇所需 的各種

4、電子元器件和測試儀器儀表在電路工作區(qū)連接成實驗電路，并通過“仿真” 菜單選擇相應的仿真項目得到需要的仿真數(shù)據(jù)。2三極管放大電路的仿真分析本文以圖1所示的阻容耦合三極管單級放大電路作為分析對象，分別進行靜態(tài) 分析和動態(tài)分析。靜態(tài)分析將分析電路的直流工作情況，動態(tài)分析將分析電路對交 流信號的放大情況。根據(jù)實驗電路圖，在Multisim界面下模擬連接電路，確定電路中的各元器件 參數(shù)，使用Multisim虛擬儀器進行在線測量。與理論分析一樣，仿真分析時應遵 循“先靜態(tài)，后動態(tài)”的原則。首先獲取電路的靜態(tài)工作點數(shù)據(jù)，再輸出電路的動態(tài)輸出情況。這里將利用“直 流工作點分析”功能讀取靜態(tài)工作點數(shù)據(jù)，利用虛擬

5、儀器“示波器”觀察三極管的 輸入/輸出波形。2. 1仿真分析的理論依據(jù)分析圖1所示電路，可求得其靜態(tài)工作點估算表達式：由理論分析可知，當利用三極管單級放大電路對交流小信號進行放大時，如果 為電路設(shè)置了合適的靜態(tài)工作點Q,就能保證三極管在整個信號周期內(nèi)均工作在放大區(qū)，放大輸出的信號就不會失真。若Q點偏高，三極管會在輸入信號的正半周因 集電極電位UC低于基極電位UB而飽和，集電極電流IC因此會出現(xiàn)頂部失真， 而放大電路輸出的信號則會出現(xiàn)底部失真。若Q點偏低，三極管會在輸入信號的負 半周因發(fā)射結(jié)電壓UBE低于導通電壓UON而截止，基極電流IB及集電極電流IC 因此會出現(xiàn)底部失真，而放大電路輸出的信號

6、則會出現(xiàn)頂部失真。三極管在直流電 源及外電路的共同作用下靜態(tài)工作點是否合適，可由UBEQ ,UCEQ的取值進行判 斷。(1) 若UBEQ的取值為三極管2N222A的導通電壓UON，約在0. 60. 7 V之間， 且UCEQ的取值接近于VCC的1 2時，能保證三極管在整個信號周期均能工作在 放大區(qū)，輸入信號被放大一定倍數(shù)后在輸出端不失真的輸出，且輸出與輸入反向。(2) 若UBEQ的取值為三極管2N222A的導通電壓UON，但UCEQ的取值小于UBEQ時，三極管此時已經(jīng)飽和，在輸入信號的正半周會一直處于飽和狀態(tài)，輸出信號因此出現(xiàn)底部失真現(xiàn)象。(3) 若UBEQ的取值小于三極管2N222A的導通電壓

7、U0N，但UCEQ的取值接近于 VCC時，三極管此時基本處于截止狀態(tài)，在輸入信號的負半周會一直處于截止狀 態(tài)，輸出信號因此出現(xiàn)頂部失真現(xiàn)象。2. 2仿真分析在圖1所示電路中選擇節(jié)點電壓U1 (UB) ,U6(UC) ,U5(UE)作為“直流工作點 分析"的三個電路變量，據(jù)此計算UBEQ ,UCEQ的值，并判斷晶體管此時的工作狀態(tài)。獲得靜態(tài)工作點數(shù)據(jù)后，通過電阻R1 ,R2為電路輸入頻率為1 kHz、幅值為500 mV的正弦信號ui ,此時三極管上真正的輸入信號應為電阻R2兩端 獲得的動態(tài)小信號uR2，其幅值低于10 mV,符合實驗電路交流小信號的要求。三極管的動態(tài)輸出信號為負載RL兩

8、端的輸出電壓uRL ,用雙蹤示波器顯不實時的輸入 信號uR2及輸出信號uRL的波形，驗證上述分析的結(jié)果。由式(1)式(3)可知，可調(diào)電位器Rp的取值將影響各靜態(tài)工作點的取值，仿真 過程中通過修改電路元件Rp的參數(shù)改變基極電阻，觀察各項靜態(tài)工作點數(shù)據(jù)及輸 出波形因此產(chǎn)生的變化。2.2. 1合適的靜態(tài)工作點當Rp = 91 kQ時得到如圖2(a)所示的直流工作點數(shù)據(jù)，可得三極管三個極 此時的電位：UB? 2. 47 V, UC? 7.81 V, UE? 1.86 V由此計算得靜態(tài)工作點數(shù)據(jù)：UBEQ? 0.61 V, UCEQ? 5. 95 V 可見，UBEQ U0N , UCEQUBEQ ,且U

9、CEQ接近于VCC的1 2,三極管在直流電源的作用下理論上取得合適 的靜態(tài)工作點，能保證在整個小信號周期均能工作在放大區(qū)。圖2(b)所示即為此時的輸入輸出波形，從波形圖看出，輸入與輸出反相，uRL 正負半周對稱，uR2的信號峰值約為9. 75 mV, uRL的信號峰值約為101. 78 mV, uRL 實現(xiàn)了對輸入信號uR2不失真的放大，符合理論分析的結(jié)果。2.2.2靜態(tài)工作點偏高由式(1廣式(3)可知，當Rp減小時，三極管基極電位UBQ會升高，發(fā)射極電 流和集電極電流會增大，則集電極電阻Rc上的壓降及發(fā)射極電阻(Rel +篇二:基于Multisim的單管共射放大電路仿真分析基于Multisi

10、m的單管共射放大電路仿真分析單管共射放大電路中交流信號的作用和直流信號的作用共存。在進行實驗分析 時，首先要進行直流分析，再進行交流分析。根據(jù)從事多年電類基礎(chǔ)實驗教學經(jīng)驗 判斷，學生對于單管共射放大的直流分析和交流分析容易混淆。傳統(tǒng)的在實驗室中 測試共射放大電路靜態(tài)工作點時，運用萬用表測試電壓值時，容易影響電路，使得測試值和理論值有出入。并且晶體管會受到溫度的影響和制作工藝影響，導致測試 放大倍數(shù)不太準確。為了解決這些矛盾，引入了一些仿真軟件完成虛擬實驗。1 Multisim軟件簡介Multisim是加拿大IIT公司推出的一個專門用于電子線路仿真和設(shè)計的EDA工 具軟件，在保留EWB形象直觀等

11、優(yōu)點的基礎(chǔ)上，增加了大量的VHDL元件模型，大 大增強了軟件的仿真測試和分析功能。幾乎可以完全地仿真出真實電路的結(jié)果。 Multisim是EWB6（0版的仿真設(shè)計模塊。它把實驗過程涉及到的電路、儀器以及實 驗結(jié)果等一起展現(xiàn)在使用者面前，整個學習過程好象在實驗室中進行，電路參數(shù)調(diào) 整方便，絕不束縛使用者的現(xiàn)象力。自學、擴展很容易實現(xiàn)Multisim的主要功能 有以下幾點。（1）通過直觀的電路圖捕捉環(huán)境，輕松設(shè)計電路。（2）支持模擬電路、數(shù)字電路 以及模數(shù)混合電路仿真。（3）電路分析手段完備，提供多種篇三：晶體管共射極單管放大電路的實驗報告實驗二晶體管共射極單管放大器一、實驗目的1 （學會放大器靜

12、態(tài)工作點的調(diào)式方法和測量方法。2 （掌握放大器電壓放大倍數(shù)的測試方法及放大器參數(shù)對放大倍數(shù)的影響。3 （熟悉常用電子儀器及模擬電路實驗設(shè)備的使用。二、實驗原理圖21為電阻分壓式工作點穩(wěn)定單管放大器實驗電路圖。偏置電阻RBI、RB2組成分壓電路，并在發(fā)射極中接有電阻RE,以穩(wěn)定放大器的靜態(tài)工作點。當在放大器的輸入端加入輸入信號后，在放大器的輸出端便可得到一個與輸入信號相位相 反、幅值被放大了的輸出信號，從而實現(xiàn)了電壓放大。三、實驗設(shè)備1、+12直流電源2、函數(shù)信號發(fā)生器3、雙蹤示波器4、交流毫伏表5、 直流電壓表6、直流毫安表7、頻率計8、萬用電表9、晶體三極管3DG6*l(8=50-100)或

13、9011*1 10、電阻器、電容器若干四、實驗內(nèi)容1(測量靜態(tài)工作點實驗電路如圖21所示，它的靜態(tài)工作點估算方法為：UB?RB17UCCRB17RB2圖21共射極單管放大器實驗電路圖IE,UB?UBE?Ic REUCE = UCC, IC(RC, RE)實驗中測量放大器的靜態(tài)工作點，應在輸入信號為零的情況下進行。接1,先 將通直流電源前，先將RW調(diào)至最大，函數(shù)信號發(fā)生器輸出旋鈕旋至零。接通+12V 電源、調(diào)節(jié)RW,使IC =2. OMa,用直流電壓表測量UB、UE、UC及用萬用電表測量 RB2 值。表 21B2所有測量結(jié)果記入表21中。2)根據(jù)實驗結(jié)果可用:IC?IE,U?UCUE或 IC,

14、CCRCREUBE, UB, UEUCE, UC, UE計算出放大器的靜態(tài)工作點。2（測量電壓放大倍數(shù)關(guān)掉電源，各電子儀器可按上圖連接，為防止干擾，各儀器的公共端必須連在 一起后接在公共接地端上。1）檢查線路無誤后，接通電源。從信號發(fā)生器輸出一個頻率為IKHz、幅值為10mv （用毫伏表測量ui）的正弦信號加入到放大器輸入端。2）用示波器觀察放大器 輸出電壓的波形，在波形不失真的條件下用交流毫伏表測量下表中三種情況下的輸 出電壓值，記入表中。表22AV = uO/ui3）用雙蹤示波器觀察輸入和輸出波形的相位關(guān)系，并描繪它們的波形。3、觀 察靜態(tài)工作點對電壓放大倍數(shù)的影響置RC=2.4K, RL

15、=?, UI適量，調(diào)節(jié)RW,用示波器監(jiān)視輸出電壓波形，在UO不 失真的條件下，測量數(shù)組IC和UO值。4、觀察靜態(tài)工作點對輸出波形失真的影響置RC=2. 4K, RL=2. 4K, Ui=0,調(diào)節(jié)Rw使Ic=2. OmA,測出UCE值，再逐步加大輸 入信號，使輸出電壓Uo足夠大但不失真。然后保持輸入信號不變，分別增大和減小Rw,使波形出現(xiàn)失 真，繪出Uo的波形，并測出失真情況下的Ic和Uce*4（測量輸入電阻和輸出電阻 根據(jù)定義:輸入電阻Ri?uiui?RS IiuS?ui輸出電阻RO?（uO?1）RLuL置 RC=2. 4KQ, RL=2.4KQ, IC=2. OmA,輸入 f=lKHz, u

16、i=10mV 的正弦信號，在 輸出電壓波形不是真的情況下，用交流毫伏表測出uS、ui和uL記入表23中。 斷開負載電阻RL,保持uS不變，測量輸出電壓uO,記入表23中。五、實驗分析1 （列表整理實驗結(jié)果，把實測的靜態(tài)工作點與理論值進行比較、分析。BEB, UE, 0. 6963V,而理論為0. 7V,產(chǎn)生誤差的原因可能是UB、UE的值 接近，這種接近的兩個量相減的間接測量，則合成相對誤差就比較大了。2 （分析靜態(tài)工作點對放大器性能的影響。答:靜態(tài)工作點是否合適，對放大器的性能和輸出波形都有很大影響。如工作點偏高，放大器在加入交流信號以后易產(chǎn)生飽和失真，此時u。的負半 周將被削底；如工作點偏低則易產(chǎn)生截止，即u。的正半周被縮頂（一般截止失真不如飽和失 真明顯）。這些情況都不符合不失真放大的要求。所以在選定工作點以后還必須進 行動態(tài)測試，即在放大器的輸入端加入一定的ui,以檢查輸出電壓u。的大小和波 形是否滿足要求。如不滿足，則應調(diào)節(jié)靜態(tài)工作點的位置。3（怎樣測量RB2阻值，答:測量在線電阻時，要確認被測電路沒有并聯(lián)支路并且被測電路所有電源已 關(guān)斷及所有電容已完全放電時，才可進行;因此本實驗測量RB2時要將開關(guān)K斷 開。測量前先將開關(guān)