岳永哲 李然

摘要：?jiǎn)喂芄采浞糯箅娐肥恰澳M電子技術(shù)基礎(chǔ)”引入的第一個(gè)放大電路電路，該文利用Multisim 12仿真軟件，對(duì)單管共發(fā)射極放大電路進(jìn)行靜態(tài)、動(dòng)態(tài)仿真測(cè)試分析，能讓學(xué)生對(duì)放大電路的工作原理產(chǎn)生相對(duì)直觀的認(rèn)識(shí)， 使學(xué)生對(duì)放大電路更好的接受。

關(guān)鍵詞： 放大電路； Multisim l2； 靜態(tài)工作點(diǎn)；電路仿真

中圖分類號(hào)：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2018）09-0279-02

1引言

“模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)”作為電類專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，是電類專業(yè)學(xué)生不可能規(guī)避的課程，而這門課程本身學(xué)起來又相對(duì)比較難。單管共射放大電路是這門課程的入門電路，如能夠?qū)Υ穗娐返墓ぷ髟碛邢鄬?duì)深入理解，對(duì)以后更好的學(xué)習(xí)這門課程會(huì)有很大幫助。有效利用仿真軟件Multisim 12，對(duì)單管基本共發(fā)射極放大電路進(jìn)行靜態(tài)以及動(dòng)態(tài)兩方面的仿真測(cè)試分析， 會(huì)使學(xué)生對(duì)基本放大電路的工作原理產(chǎn)生相對(duì)感觀的認(rèn)識(shí)，對(duì)后續(xù)的各種放大電路接受起來會(huì)變得更加容易。同時(shí)，Multisim 12仿真軟件上手很容易，但其仿真功能很強(qiáng)大，學(xué)會(huì)使用該軟件，對(duì)以后電子電路的學(xué)習(xí)會(huì)有很大幫助。

2 單管共射放大電路

2.1 工作原理

單管共射放大電路是三種基本放大電路中最為常見的一種，圖1所示電路為共射放大電路中的典型靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定電路。

放大電路本身是一個(gè)能量轉(zhuǎn)換電路，微弱的的電信號(hào)加到放大電路輸入端，通過放大電路的直流電源提供能量，使輸出得到放大的電信號(hào)。晶體管作為放大電路的核心部件，要想使放大電路正常工作就必須保證晶體管有合適的直流偏置。在外加輸入信號(hào)為零，即輸入端對(duì)地短接的情況下，整個(gè)放大電路中只有在直流電源作用下形成的直流信號(hào)存在，晶體管的基極電流IB、集電極電流IC、基極與射極間的電壓VBE和集電極與射極間的電壓VCE，這四個(gè)直流分量常被稱為放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)。放大電路有輸入信號(hào)加入時(shí)，基極電流會(huì)在原來直流分量IB的基礎(chǔ)上疊加交流分量ib，由于是在放大區(qū)，所以集電極電流也會(huì)在原來Ic的基礎(chǔ)上疊加上由基極電流變化所引起的大小為ic=βib的交流變化，集電極電流的變化會(huì)引起集電極電阻RC上壓降的變化，進(jìn)而使輸出電壓發(fā)生變化，這樣信號(hào)的傳送與放大就得以完成。我們可以看到，整個(gè)放大過程都必須使交流信號(hào)馱載在直流信號(hào)之上，所以放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)的合理設(shè)置是放大的基礎(chǔ)。圖1所示電路中各元器件的參數(shù)如何設(shè)定才能達(dá)到上述要求呢？通過Multisim 12仿真實(shí)驗(yàn)就可以輕松解決。

2.2 靜態(tài)工作點(diǎn)設(shè)置

選用常用的一些元器件，在圖1的基礎(chǔ)上我們搭建出圖2所示電路。通過調(diào)節(jié)RP的大小，我們可以從仿真軟件中讀出晶體管的集電極電位和基極電位，經(jīng)過比較這兩個(gè)電位值我們就能夠很直觀地判斷出晶體管是否工作在放大區(qū)，即晶體管的發(fā)射結(jié)是否在正向偏置狀態(tài)，其集電結(jié)是否處在反向偏置狀態(tài)。在靜態(tài)晶體管處在放大的前提下，其在靜態(tài)工作點(diǎn)在放大區(qū)的位置是否合理呢？如果靜態(tài)工作點(diǎn)設(shè)置過高會(huì)有怎樣的后果？那么靜態(tài)工作點(diǎn)設(shè)置過低的話，又將會(huì)出現(xiàn)什么不一樣的狀況呢？下面我們通過Multisim 12軟件對(duì)上述情況做下仿真實(shí)驗(yàn)。

2.2.1 靜態(tài)工作點(diǎn)設(shè)置合理時(shí)放大電路分析

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)我們調(diào)節(jié)RP，使晶體管集電極電位達(dá)到9V左右，輸入加入有效值為5mV頻率為1KHz的正弦波信號(hào)，如圖3所示電路，圖4為仿真輸入與輸出波形。從圖4中，我們可以看到，輸入波形與輸出波形有180度的相移，恰好證明了共射放大電路的電壓放大倍數(shù)為何為負(fù)值。從圖4中還可以讀出，輸出量基本被放大了50倍，輸出波形并不是表面幅度看上去的只有輸入波形的幾倍，因?yàn)檩斎氩ㄐ蔚谋壤秊?0mV/格，而輸入波形的比例為200mV/格。

2.2.2 靜態(tài)工作點(diǎn)設(shè)置過低時(shí)放大電路分析

調(diào)節(jié)RP置其最大值，并增大輸入信號(hào)置20mV，如圖5所示電路。我們通過萬用表的數(shù)值可以判斷出，此時(shí)放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)設(shè)的過低了。從圖6中可以看出，輸出波形出現(xiàn)了嚴(yán)重的頂部失真，這種非線性失真是由靜態(tài)工作點(diǎn)設(shè)置過低，放大電路在放大過程中，晶體管進(jìn)入了截止?fàn)顟B(tài)，所以這種失真也稱為截止失真。

2.2.3 靜態(tài)工作點(diǎn)設(shè)置過高時(shí)放大電路分析

調(diào)節(jié)RP置其最小值，并增大輸入信號(hào)置10mV，如圖7所示電路。通過萬用表的數(shù)值可以判斷出，此時(shí)放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)設(shè)的過高了。從圖8中可以看出，輸出波形出現(xiàn)了嚴(yán)重的底部失真，這種非線性失真是由靜態(tài)工作點(diǎn)設(shè)置過高，放大電路在放大過程中，晶體管進(jìn)入了飽和狀態(tài)，所以這種失真也稱為飽和失真。

通過以上仿真分析，學(xué)生可以較直觀的了解放大電路的工作原理，以及更深入的理解靜態(tài)工作點(diǎn)的設(shè)置對(duì)放大電路的重要性。通過仿真電路，學(xué)生可以時(shí)時(shí)的對(duì)電路的元器件參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，并能通過仿真分析很直觀地看到這些參數(shù)調(diào)整后對(duì)電路所帶來的影響，這會(huì)使學(xué)生感覺到，原來電路也并非看不到、摸不著的東西，進(jìn)而使學(xué)生對(duì)學(xué)好“模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)”這門課程的信心大增。

3 結(jié)語

Multisim 12是一款功能非常強(qiáng)大的電路仿真軟件，熟練掌握這款軟件的使用，不但對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)“模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)”這門課程有很大幫助，而且在以后的電子電路相關(guān)課程的學(xué)習(xí)中會(huì)起到深遠(yuǎn)影響。

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