Multisim仿真——模电

1、Multisim电路仿真电路仿真 快速入门快速入门 之模电分析晶体管放大器电路晶体管放大器电路内容提要 晶体管放大器电路是模拟电子技术课程的基础部分。本章介绍了单管放大器、多级放大器电路、负反馈放大器电路、射极跟随器、差动放大器、OTL低频功率放大器、单调谐放大器、双调谐回路谐振放大器的工作原理、主要性能指标、特性以及计算机仿真设计方法。2.1.1单管放大器电路基本原理单管放大器电路基本原理l图图2.1.12.1.1为电阻分压式工作点稳定的单管放大器电为电阻分压式工作点稳定的单管放大器电路图。它的偏置电路采用路图。它的偏置电路采用R RB11B11(RB11)(RB11)和和R RB12B12

2、(RB12)(RB12)组成的分压电路，并在发射极中接有电阻组成的分压电路，并在发射极中接有电阻R RE E(RE1)(RE1)，以稳定放大器的静态工作点。当在放大器的输入以稳定放大器的静态工作点。当在放大器的输入端加入输入信号端加入输入信号ui后，在放大器的输出端便可得后，在放大器的输出端便可得到一个与到一个与ui相位相反，幅值被放大了的输出信号相位相反，幅值被放大了的输出信号uo，从而实现了电压放大。，从而实现了电压放大。l 在图在图2.1.12.1.1电路中，当流过偏置电阻电路中，当流过偏置电阻R RB11B11和和R RB12B12 的的电流远大于晶体管的基极电流电流远大于晶体管的基极

3、电流I IB B时（一般时（一般5 51010倍），则它的静态工作点可用下式估算倍），则它的静态工作点可用下式估算CCB2B1B1BVRRRUCEBEBEIRUUIlU UCECEV VCCCCI IC C（R RC CR RE E）l电压放大倍数：电压放大倍数：l输入电阻：输入电阻：R Ri iR RB11 B11 / R/ RB12 B12 / r/ rbebe 式中式中r rbebe为三极管基极与发射极之间的电阻为三极管基极与发射极之间的电阻l输出电阻输出电阻 R RO OR RC CbeLCurRRA / l 由于电子器件性能的分散性比较大，因此在设计和制由于电子器件性能的分散性比较大

4、，因此在设计和制作晶体管放大电路时，离不开测量和调试技术。在设计前作晶体管放大电路时，离不开测量和调试技术。在设计前应测量所用元器件的参数，为电路设计提供必要的依据，应测量所用元器件的参数，为电路设计提供必要的依据，在完成设计和装配以后，还必须测量和调试放大器的静态在完成设计和装配以后，还必须测量和调试放大器的静态工作点和各工作点和各项性能指标。一个优质放大器，必定是项性能指标。一个优质放大器，必定是理论设计与实验调整相结合的产物。因此，除了理论设计与实验调整相结合的产物。因此，除了掌握放大器的理论知识和设计方法外，还必须掌掌握放大器的理论知识和设计方法外，还必须掌握必要的测量和调试技术。握必

5、要的测量和调试技术。2.1.2 单管放大器静态工作点的分析单管放大器静态工作点的分析1. 函数信号发生器参数设置 双击函数信号发生器图标，出现如图双击函数信号发生器图标，出现如图2.1.22.1.2面板面板图，改动面板上的相关设置，可改变输出电压信图，改动面板上的相关设置，可改变输出电压信号的波形类型、大小、占空比或偏置电压等。号的波形类型、大小、占空比或偏置电压等。lWaveformsWaveforms区：选择输出信号的波形类型，有正弦区：选择输出信号的波形类型，有正弦波、三角波和方波等波、三角波和方波等3 3种周期信号供选择。本例选种周期信号供选择。本例选择正弦波。择正弦波。 lSigna

6、l OptionsSignal Options区：对区：对WaveformsWaveforms区中选取的信区中选取的信号进行相关参数设置。号进行相关参数设置。lFrequencyFrequency：设置所要产生信号的频率，范围在：设置所要产生信号的频率，范围在1Hz-999MHz1Hz-999MHz。本例选择。本例选择1KH1KHZ ZlDuty CycleDuty Cycle：设置所要产生信号的占空比。设定：设置所要产生信号的占空比。设定范围为范围为1 1-99-99。lAmplitudeAmplitude：设置所要产生信号的最大值：设置所要产生信号的最大值( (电压电压) )，其可选范围从

7、其可选范围从1V1V级到级到999KV999KV。本例选择。本例选择10mV10mVlOffsetOffset：设置偏置电压值，即把正弦波、三角波：设置偏置电压值，即把正弦波、三角波、方波叠加在设置的偏置电压上输出，及可选范、方波叠加在设置的偏置电压上输出，及可选范围从围从lVlV级到级到999KV999KV。lSet RiseSet RiseFall TimeFall Time按钮：设置所要产生信号的按钮：设置所要产生信号的上升时间与下降时间，而该按钮只有在产生方波上升时间与下降时间，而该按钮只有在产生方波时有效。点击该按钮后，出现如图所示的对话框。时有效。点击该按钮后，出现如图所示的对话框

8、。l此时，请在栏中以指数格式设定上升时间此时，请在栏中以指数格式设定上升时间( (下降时下降时间间) )，再点击，再点击AcceptAccept按钮即可。如点击按钮即可。如点击DefaultDefault，则恢复为默认值则恢复为默认值1.000000e-121.000000e-12。l注意：当所有面板参数设置完成后，可关闭其面注意：当所有面板参数设置完成后，可关闭其面板对话框，仪器图标将保持输出的波形。板对话框，仪器图标将保持输出的波形。l2. 电位器RP参数设置 双击电位器双击电位器RPRP，出现如图，出现如图2.1.42.1.4所示对话框，点所示对话框，点击击ValueValue选项。选项

9、。lKeyKey区：调整电位器大小所按键盘。区：调整电位器大小所按键盘。lIncrementIncrement区：设置电位器按百分比增加或减少。区：设置电位器按百分比增加或减少。l 图图2.1.4 Potentiometer2.1.4 Potentiometer对话框对话框l调整图调整图2.1.12.1.1中的电位器中的电位器RPRP确定静态工作点。电位确定静态工作点。电位器器RPRP旁标注的文字旁标注的文字“Key=a”Key=a”表明按动键盘上表明按动键盘上a a键，键，电位器的阻值按电位器的阻值按5 5的速度减少：若要增加，按动的速度减少：若要增加，按动Shin+aShin+a键，阻值将

10、以键，阻值将以5 5的速度增加。电位器变动的速度增加。电位器变动的数值大小直接以百分比的形式显示在一旁。启的数值大小直接以百分比的形式显示在一旁。启动仿真电源开关，反复按键盘上的动仿真电源开关，反复按键盘上的a a键。双击示波键。双击示波器图标，观察示波器输出波形如图器图标，观察示波器输出波形如图2.1.52.1.5（节点（节点8 8的波形）所示。的波形）所示。l图图2.1.5 2.1.5 示波器显示节点示波器显示节点8 8的波形的波形l3. 直流工作点分析 在输出波形不失真情况下，点击在输出波形不失真情况下，点击OptionsPreferencesShow node namesOptions

11、PreferencesShow node names使图使图2.1.12.1.1显示节点编号，然后点击显示节点编号，然后点击 AnalysisDC AnalysisDC operating PointOutput variablesoperating PointOutput variables选择需要选择需要用来仿真的变量，然后点击用来仿真的变量，然后点击SimulateSimulate按钮，系统按钮，系统自动显示出运行结果，如图自动显示出运行结果，如图2.1.62.1.6所示。所示。 l图图2.1.6 2.1.6 系统运行结果显示系统运行结果显示l4. 电路直流扫描l 直流扫描分析（直流扫描

12、分析（DC Sweep AnalysisDC Sweep Analysis）是利用）是利用一个或两个直流电源分析电路中某一节点上的直一个或两个直流电源分析电路中某一节点上的直流工作点的数值变化的情况。直流扫描操作分析流工作点的数值变化的情况。直流扫描操作分析方法请看第方法请看第1 1章中的章中的1.7.81.7.8小节。本例分析了图小节。本例分析了图2.1.12.1.1电路中节点电路中节点“2”2”随电源电压变化的曲线如随电源电压变化的曲线如图图2.1.72.1.7所示，在图所示，在图2.1.72.1.7中点击中点击l图标可显示图标可显示/ /隐蔽指针，该指针与示波器显示屏上隐蔽指针，该指针与

13、示波器显示屏上的读数指针相同，即拖动指针可测出集电极的电的读数指针相同，即拖动指针可测出集电极的电位随电源电压变化的情况。位随电源电压变化的情况。l图图2.1.7 2.1.7 图图2.1.12.1.1电路中节点电路中节点“2”2”直流扫描分析结直流扫描分析结果果2.1.3 单管放大器动态分析单管放大器动态分析l用鼠标点击用鼠标点击SimulateAnalysisAC AnalysisSimulateAnalysisAC Analysis，将弹出将弹出AC AnalysisAC Analysis对话框，进入交流分析状态。对话框，进入交流分析状态。AC AnalysisAC Analysis对话框

14、有对话框有Frequency ParametersFrequency Parameters、Output variablesOutput variables、 Miscellaneous OptionsMiscellaneous Options和和Summary 4Summary 4个选项，本例中首先用鼠标点击其中个选项，本例中首先用鼠标点击其中Output variablesOutput variables选定节点选定节点8 8进行仿真，然后点击进行仿真，然后点击 Frequency ParametersFrequency Parameters选项，弹出选项，弹出Frequency Freq

15、uency ParametersParameters对话框如图对话框如图2.1.82.1.8所示。所示。 l图图2.1.8 AC Analysis2.1.8 AC Analysis对话框对话框 l1. Frequency Parameters参数设置l在在Frequency ParametersFrequency Parameters参数设置对话框中，可参数设置对话框中，可以确定分析的起始频率、终点频率、扫描形式、以确定分析的起始频率、终点频率、扫描形式、分析采样点数和纵向坐标（分析采样点数和纵向坐标（Vertical scaleVertical scale）等）等参数。本例中：参数。本例中：

16、l在在Start frequencyStart frequency窗口中，设置分析的起始频率窗口中，设置分析的起始频率，设置为，设置为1Hz1Hz。l在在Stop frequencyStop frequency（FSTOPFSTOP）窗口中，设置扫描）窗口中，设置扫描终点频率，设置为终点频率，设置为100GHz100GHz。l在在Sweep typeSweep type窗口中，设置分析的扫描方式为，窗口中，设置分析的扫描方式为， DecadeDecade（十倍程扫描）（十倍程扫描）l在在Number of points per decadeNumber of points per decade

17、窗口中，设置窗口中，设置每十倍频率的分析采样数，默认为每十倍频率的分析采样数，默认为1010。l在在Vertical ScaleVertical Scale窗口中，选择纵坐标刻度形式窗口中，选择纵坐标刻度形式为：为： LogarithmicLogarithmic（对数）形式。默认设置为对（对数）形式。默认设置为对数形式。数形式。l2. 恢复默认值 点击点击Reset to defaultReset to default按钮，即可恢复默认值。按钮，即可恢复默认值。l3. 分析节点的频率特性波形 按下按下“Simulate”“Simulate”（仿真）按钮，即可在显示图（仿真）按钮，即可在显示图上

18、获得被分析节点的频率特性波形。交流分析的上获得被分析节点的频率特性波形。交流分析的结果，可以显示幅频特性和相频特性两个图，仿结果，可以显示幅频特性和相频特性两个图，仿真分析结果如图真分析结果如图2.1.92.1.9所示。所示。 l如果用波特图仪连至电路的输入端和被测节点，如果用波特图仪连至电路的输入端和被测节点，双击波特图仪（波特图仪各参数设置方法参照双击波特图仪（波特图仪各参数设置方法参照 1.51.5节中的节中的1.5.61.5.6）, ,同样也可以获得交流频率特性，同样也可以获得交流频率特性，显示结果如图显示结果如图2.1.102.1.10所示。所示。l图图 2.1.9 2.1.9 单管

19、放大器单管放大器AC AnalysisAC Analysis仿真分析结果仿真分析结果l图图2.1.10 2.1.10 波特图仪测试频率特性显示波特图仪测试频率特性显示幅频特性曲线相频特性曲线 l4. 放大器幅值及频率测试 双击示波器图标，通过拖拽示波器面板（图双击示波器图标，通过拖拽示波器面板（图2.1.52.1.5）中的指针可分别测出输出电压的峰）中的指针可分别测出输出电压的峰- -峰值峰值及周期。示波器参数设置方法参照及周期。示波器参数设置方法参照1.51.5节中的节中的1.5.51.5.5小节。小节。l5. 电路噪声分析（Noise Analysis）l噪声分析用于检测电子线路输出信号的噪声功率噪声分析用于检测电子线路输出信号的噪声功率幅度，用于计算、分析电阻或晶体管的噪声对电幅度，用于计算、分析电阻或晶体管的噪声对电路的影响。在分析时，假定电路中各噪声源是互路的影响。在分析时，假