multisim10晶体管单管放大电路的仿真分析实验报告.docx

1、multisim, 10,晶体管单管放大电路的仿真分析，实验报告multisim, 10,晶体管单管放大电路的仿真分析，实验报告基于Multisim的三极管放大电路仿真分析基于Multisim的三极管放大电路仿真分析来源:大比特半导体器件网引言放大电路是构成各种功能模拟电路的基本电路，能实现对模拟信号最基本的处 理一放大，因此掌握基本的放大电路的分析对电子电路的学习起着至关重要的作 用。三极管放大电路是含有半导体器件三极管的放大电路，是构成各种实用放大电 路的基础电路，是模拟电子技术课程中的重点内容。在课程学习中，一再向 学生强调，放大电路放大的对象是动态信号，但放大电路能进行放大的前提是必须

2、 设置合适的静态工作点，如果静态工作点不合适，输出的波形将会出现失真，这样 的“放大”就毫无意义。什么样的静态工作点是合适的静态工作点；电路中的参数 对静态工作点及动态输出会产生怎样的影响；正常放大的输出波形与失真的输出波 形有什么区别;这些问题单靠课堂上的推理及语言描述往往很难让学生有一个直观 的认识。在课堂教学中引入Multisim仿真技术，即时地以图形、数字或曲线的形 式来显示那些难以通过语言、文字表达令人理解的现象及复杂的变化过程，有助于 学生对电子电路中的各种现象形成直观的认识，加深学生对于电子电路本质的理解，提高课堂教学的效果。实现在有限的课堂教学中，化简单抽 象为具体形象，化枯燥

3、乏味为生动有趣，充分调动学生的学习兴趣和自主性。1 Multisim 10 简介Multisim 10是美国国家仪器公司（NI公司）推出的功能强大的电子电路仿真设 计软件，其集电路设计和功能测试于一体，为设计者提供了一个功能强大、仪器齐 全的虚拟电子工作平台，设计者可以利用大量的虚拟电子元器件和仪器仪表，进行 模拟电路、数字电路、单片机和射频电子线路的仿真和调试。Multisim 10的主窗口如同一个实际的电子实验台。屏幕中央区域最大的窗口 就是电路工作区，电路工作窗口两边是设计工具栏和仪器仪表栏。设计工具栏存放 着各种电子元器件，仪器仪表栏存放着各种测试仪器仪表，可从中方便地选择所需 的各种

4、电子元器件和测试仪器仪表在电路工作区连接成实验电路，并通过“仿真” 菜单选择相应的仿真项目得到需要的仿真数据。2三极管放大电路的仿真分析本文以图1所示的阻容耦合三极管单级放大电路作为分析对象，分别进行静态 分析和动态分析。静态分析将分析电路的直流工作情况，动态分析将分析电路对交 流信号的放大情况。根据实验电路图，在Multisim界面下模拟连接电路，确定电路中的各元器件 参数，使用Multisim虚拟仪器进行在线测量。与理论分析一样，仿真分析时应遵 循“先静态，后动态”的原则。首先获取电路的静态工作点数据，再输出电路的动态输出情况。这里将利用“直 流工作点分析”功能读取静态工作点数据，利用虚拟

5、仪器“示波器”观察三极管的 输入/输出波形。2. 1仿真分析的理论依据分析图1所示电路，可求得其静态工作点估算表达式：由理论分析可知，当利用三极管单级放大电路对交流小信号进行放大时，如果 为电路设置了合适的静态工作点Q,就能保证三极管在整个信号周期内均工作在放大区，放大输出的信号就不会失真。若Q点偏高，三极管会在输入信号的正半周因 集电极电位UC低于基极电位UB而饱和，集电极电流IC因此会出现顶部失真， 而放大电路输出的信号则会出现底部失真。若Q点偏低，三极管会在输入信号的负 半周因发射结电压UBE低于导通电压UON而截止，基极电流IB及集电极电流IC 因此会出现底部失真，而放大电路输出的信号

6、则会出现顶部失真。三极管在直流电 源及外电路的共同作用下静态工作点是否合适，可由UBEQ ,UCEQ的取值进行判 断。(1) 若UBEQ的取值为三极管2N222A的导通电压UON，约在0. 60. 7 V之间， 且UCEQ的取值接近于VCC的1 2时，能保证三极管在整个信号周期均能工作在 放大区，输入信号被放大一定倍数后在输出端不失真的输出，且输出与输入反向。(2) 若UBEQ的取值为三极管2N222A的导通电压UON，但UCEQ的取值小于UBEQ时，三极管此时已经饱和，在输入信号的正半周会一直处于饱和状态，输出信号因此出现底部失真现象。(3) 若UBEQ的取值小于三极管2N222A的导通电压

7、U0N，但UCEQ的取值接近于 VCC时，三极管此时基本处于截止状态，在输入信号的负半周会一直处于截止状 态，输出信号因此出现顶部失真现象。2. 2仿真分析在图1所示电路中选择节点电压U1 (UB) ,U6(UC) ,U5(UE)作为“直流工作点 分析"的三个电路变量，据此计算UBEQ ,UCEQ的值，并判断晶体管此时的工作状态。获得静态工作点数据后，通过电阻R1 ,R2为电路输入频率为1 kHz、幅值为500 mV的正弦信号ui ,此时三极管上真正的输入信号应为电阻R2两端 获得的动态小信号uR2，其幅值低于10 mV,符合实验电路交流小信号的要求。三极管的动态输出信号为负载RL两

8、端的输出电压uRL ,用双踪示波器显不实时的输入 信号uR2及输出信号uRL的波形，验证上述分析的结果。由式(1)式(3)可知，可调电位器Rp的取值将影响各静态工作点的取值，仿真 过程中通过修改电路元件Rp的参数改变基极电阻，观察各项静态工作点数据及输 出波形因此产生的变化。2.2. 1合适的静态工作点当Rp = 91 kQ时得到如图2(a)所示的直流工作点数据，可得三极管三个极 此时的电位：UB? 2. 47 V, UC? 7.81 V, UE? 1.86 V由此计算得静态工作点数据：UBEQ? 0.61 V, UCEQ? 5. 95 V 可见，UBEQ U0N , UCEQUBEQ ,且U

9、CEQ接近于VCC的1 2,三极管在直流电源的作用下理论上取得合适 的静态工作点，能保证在整个小信号周期均能工作在放大区。图2(b)所示即为此时的输入输出波形，从波形图看出，输入与输出反相，uRL 正负半周对称，uR2的信号峰值约为9. 75 mV, uRL的信号峰值约为101. 78 mV, uRL 实现了对输入信号uR2不失真的放大，符合理论分析的结果。2.2.2静态工作点偏高由式(1广式(3)可知，当Rp减小时，三极管基极电位UBQ会升高，发射极电 流和集电极电流会增大，则集电极电阻Rc上的压降及发射极电阻(Rel +篇二:基于Multisim的单管共射放大电路仿真分析基于Multisi

10、m的单管共射放大电路仿真分析单管共射放大电路中交流信号的作用和直流信号的作用共存。在进行实验分析 时，首先要进行直流分析，再进行交流分析。根据从事多年电类基础实验教学经验 判断，学生对于单管共射放大的直流分析和交流分析容易混淆。传统的在实验室中 测试共射放大电路静态工作点时，运用万用表测试电压值时，容易影响电路，使得测试值和理论值有出入。并且晶体管会受到温度的影响和制作工艺影响，导致测试 放大倍数不太准确。为了解决这些矛盾，引入了一些仿真软件完成虚拟实验。1 Multisim软件简介Multisim是加拿大IIT公司推出的一个专门用于电子线路仿真和设计的EDA工 具软件，在保留EWB形象直观等

11、优点的基础上，增加了大量的VHDL元件模型，大 大增强了软件的仿真测试和分析功能。几乎可以完全地仿真出真实电路的结果。 Multisim是EWB6（0版的仿真设计模块。它把实验过程涉及到的电路、仪器以及实 验结果等一起展现在使用者面前，整个学习过程好象在实验室中进行，电路参数调 整方便，绝不束缚使用者的现象力。自学、扩展很容易实现Multisim的主要功能 有以下几点。（1）通过直观的电路图捕捉环境，轻松设计电路。（2）支持模拟电路、数字电路 以及模数混合电路仿真。（3）电路分析手段完备，提供多种篇三：晶体管共射极单管放大电路的实验报告实验二晶体管共射极单管放大器一、实验目的1 （学会放大器静

12、态工作点的调式方法和测量方法。2 （掌握放大器电压放大倍数的测试方法及放大器参数对放大倍数的影响。3 （熟悉常用电子仪器及模拟电路实验设备的使用。二、实验原理图21为电阻分压式工作点稳定单管放大器实验电路图。偏置电阻RBI、RB2组成分压电路，并在发射极中接有电阻RE,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后，在放大器的输出端便可得到一个与输入信号相位相 反、幅值被放大了的输出信号，从而实现了电压放大。三、实验设备1、+12直流电源2、函数信号发生器3、双踪示波器4、交流毫伏表5、 直流电压表6、直流毫安表7、频率计8、万用电表9、晶体三极管3DG6*l(8=50-100)或

13、9011*1 10、电阻器、电容器若干四、实验内容1(测量静态工作点实验电路如图21所示，它的静态工作点估算方法为：UB?RB17UCCRB17RB2图21共射极单管放大器实验电路图IE,UB?UBE?Ic REUCE = UCC, IC(RC, RE)实验中测量放大器的静态工作点，应在输入信号为零的情况下进行。接1,先 将通直流电源前，先将RW调至最大，函数信号发生器输出旋钮旋至零。接通+12V 电源、调节RW,使IC =2. OMa,用直流电压表测量UB、UE、UC及用万用电表测量 RB2 值。表 21B2所有测量结果记入表21中。2)根据实验结果可用:IC?IE,U?UCUE或 IC,

14、CCRCREUBE, UB, UEUCE, UC, UE计算出放大器的静态工作点。2（测量电压放大倍数关掉电源，各电子仪器可按上图连接，为防止干扰，各仪器的公共端必须连在 一起后接在公共接地端上。1）检查线路无误后，接通电源。从信号发生器输出一个频率为IKHz、幅值为10mv （用毫伏表测量ui）的正弦信号加入到放大器输入端。2）用示波器观察放大器 输出电压的波形，在波形不失真的条件下用交流毫伏表测量下表中三种情况下的输 出电压值，记入表中。表22AV = uO/ui3）用双踪示波器观察输入和输出波形的相位关系，并描绘它们的波形。3、观 察静态工作点对电压放大倍数的影响置RC=2.4K, RL

15、=?, UI适量，调节RW,用示波器监视输出电压波形，在UO不 失真的条件下，测量数组IC和UO值。4、观察静态工作点对输出波形失真的影响置RC=2. 4K, RL=2. 4K, Ui=0,调节Rw使Ic=2. OmA,测出UCE值，再逐步加大输 入信号，使输出电压Uo足够大但不失真。然后保持输入信号不变，分别增大和减小Rw,使波形出现失 真，绘出Uo的波形，并测出失真情况下的Ic和Uce*4（测量输入电阻和输出电阻 根据定义:输入电阻Ri?uiui?RS IiuS?ui输出电阻RO?（uO?1）RLuL置 RC=2. 4KQ, RL=2.4KQ, IC=2. OmA,输入 f=lKHz, u

16、i=10mV 的正弦信号，在 输出电压波形不是真的情况下，用交流毫伏表测出uS、ui和uL记入表23中。 断开负载电阻RL,保持uS不变，测量输出电压uO,记入表23中。五、实验分析1 （列表整理实验结果，把实测的静态工作点与理论值进行比较、分析。BEB, UE, 0. 6963V,而理论为0. 7V,产生误差的原因可能是UB、UE的值 接近，这种接近的两个量相减的间接测量，则合成相对误差就比较大了。2 （分析静态工作点对放大器性能的影响。答:静态工作点是否合适，对放大器的性能和输出波形都有很大影响。如工作点偏高，放大器在加入交流信号以后易产生饱和失真，此时u。的负半 周将被削底；如工作点偏低则易产生截止，即u。的正半周被缩顶（一般截止失真不如饱和失 真明显）。这些情况都不符合不失真放大的要求。所以在选定工作点以后还必须进 行动态测试，即在放大器的输入端加入一定的ui,以检查输出电压u。的大小和波 形是否满足要求。如不满足，则应调节静态工作点的位置。3（怎样测量RB2阻值，答:测量在线电阻时，要确认被测电路没有并联支路并且被测电路所有电源已 关断及所有电容已完全放电时，才可进行;因此本实验测量RB2时要将开关K断 开。测量前先将开关