基于Multisim的三极管放大电路仿真分析

  本文关键词：基于Multisim的三极管放大电路仿真分析，由笔耕文化传播整理发布。

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 kΩ 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 > UON ,UCEQ > UBEQ ,且UCEQ 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。

2.2.2 静态工作点偏高

由式(1)~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(Re1 + Re2) 上的压降会增大，使得UCEQ 减小，电路的静态工作点上移，接近三极管的饱和区。

现调节Rp 使之取值为0,得到如图3(a)所示的直流工作点数据，可得三极管三个极此时的电位：

UBQ≈ 4.35 V,UCQ≈ 3.81 V,UEQ≈ 3.70 V .

由此计算得静态工作点数据：

UBEQ≈ 0.65 V, UCEQ≈ 0.11 V可见，UBEQ > UON ,但UCEQ < UBEQ ,三极管在直流电源的作用下已经进入到饱和区，在输入信号的正半周会一直处于饱和状态，输出信号的负半周会出现失真。

图3(b)所示的波形图为此时测得的输入输出波形，从波形图可知，uRL 的正向信号峰值约为28.82 mV,反向信号峰值约为-18.26 mV,出现了明显的底部失真，此失真显然是因为静态工作点过高导致的。

2.2.3 静态工作点偏低

反之，当基极电阻Rp 增大时，三极管基极电位UBQ会降低，同时发射极电流和集电极电流会减小，则集电极电阻Rc 上的压降及发射极电阻(Re1 + Re2) 上的压降会减小，使得UCEQ 增大，电路的静态工作点下移，接近三极管的截止区。

调节Rp 取值为700 kΩ ,得到如图4(a)所示的直流工作点数据，可得三极管三个极此时的电位：

UBQ≈ 0.596 V,UCQ≈ 11.82 V,UEQ≈ 0.079 V .

由此计算得静态工作点数据：

UBEQ≈ 0.517 V, UCEQ≈ 11.741 V可见，UBEQ < UON,UCEQ 接近于VCC ,三极管在直流电源的作用下已经接近截止，在输入信号的负半周UBE 会更小，三极管基本处于截止状态，输出信号的正半周会出现失真。图4(b)所示的波形图为此时测得的输入/输出波形，从波形图可知，uRL 的正向信号峰值约为22.94 mV,反向信号峰值约为-25.55 mV,出现了明显的顶部失真，该失真显然是因为三极管的静态工作点过低所致。若继续增大Rp 的取值，会发现UB 和UE 的值会继续减小，，UC 的值会继续增大，波形的失真会越来越严重。

3 结语

由上述仿真结果可知，电路元件Rp 的取值将直接影响电路的静态工作点，电路静态工作点的取值直接影响电路的动态输出，体现了静态工作的重要性，与理论分析的结果一致。

利用仿真软件对电路进行仿真，可以一边修改电路参数一边观察仿真结果，能实时看到电路参数改变带来的结果，省去了复杂的计算推理，结果却更加形象直观。同时还能得到一些单靠理论分析所看不到的结果，如三极管出现底部失真及顶部失真对应的电路元件参数临界值。总之，在教学中引入仿真软件，一方面可以通过实际的数据帮助学生更好地理解放大电路的本质，同时还会引导学生思考一些新的问题，激发学生的学习兴趣，有助于培养学生的创新意识，为学生以后的自主学习铺就了另一条道路。

  本文关键词：基于Multisim的三极管放大电路仿真分析，由笔耕文化传播整理发布。