基于Multisim的三極管放大電路仿真分析

圖2(b)所示即為此時(shí)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(chēng)，uR2 的信號峰值約為9.75 mV,uRL 的信號峰值約為101.78 mV,uRL 實(shí)現了對輸入信號uR2 不失真的放大，符合理論分析的結果。

2.2.2 靜態(tài)工作點(diǎn)偏高

由式(1)~式(3)可知，當Rp 減小時(shí)，三極管基極電位UBQ 會(huì )升高，發(fā)射極電流和集電極電流會(huì )增大，則集電極電阻Rc 上的壓降及發(fā)射極電阻(Re1 + Re2) 上的壓降會(huì )增大，使得UCEQ 減小，電路的靜態(tài)工作點(diǎn)上移，接近三極管的飽和區。

現調節Rp 使之取值為0,得到如圖3(a)所示的直流工作點(diǎn)數據，可得三極管三個(gè)極此時(shí)的電位：

UBQ≈ 4.35 V,UCQ≈ 3.81 V,UEQ≈ 3.70 V .

由此計算得靜態(tài)工作點(diǎn)數據：

UBEQ≈ 0.65 V, UCEQ≈ 0.11 V可見(jiàn)，UBEQ > UON ,但UCEQ UBEQ ,三極管在直流電源的作用下已經(jīng)進(jìn)入到飽和區，在輸入信號的正半周會(huì )一直處于飽和狀態(tài)，輸出信號的負半周會(huì )出現失真。

圖3(b)所示的波形圖為此時(shí)測得的輸入輸出波形，從波形圖可知，uRL 的正向信號峰值約為28.82 mV,反向信號峰值約為-18.26 mV,出現了明顯的底部失真，此失真顯然是因為靜態(tài)工作點(diǎn)過(guò)高導致的。

2.2.3 靜態(tài)工作點(diǎn)偏低

反之，當基極電阻Rp 增大時(shí)，三極管基極電位UBQ會(huì )降低，同時(shí)發(fā)射極電流和集電極電流會(huì )減小，則集電極電阻Rc 上的壓降及發(fā)射極電阻(Re1 + Re2) 上的壓降會(huì )減小，使得UCEQ 增大，電路的靜態(tài)工作點(diǎn)下移，接近三極管的截止區。

調節Rp 取值為700 kΩ ,得到如圖4(a)所示的直流工作點(diǎn)數據，可得三極管三個(gè)極此時(shí)的電位：

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

由此計算得靜態(tài)工作點(diǎn)數據：

UBEQ≈ 0.517 V, UCEQ≈ 11.741 V可見(jiàn)，UBEQ UON,UCEQ 接近于VCC ,三極管在直流電源的作用下已經(jīng)接近截止，在輸入信號的負半周UBE 會(huì )更小，三極管基本處于截止狀態(tài)，輸出信號的正半周會(huì )出現失真。圖4(b)所示的波形圖為此時(shí)測得的輸入/輸出波形，從波形圖可知，uRL 的正向信號峰值約為22.94 mV,反向信號峰值約為-25.55 mV,出現了明顯的頂部失真，該失真顯然是因為三極管的靜態(tài)工作點(diǎn)過(guò)低所致。若繼續增大Rp 的取值，會(huì )發(fā)現UB 和UE 的值會(huì )繼續減小，UC 的值會(huì )繼續增大，波形的失真會(huì )越來(lái)越嚴重。

3 結語(yǔ)

由上述仿真結果可知，電路元件Rp 的取值將直接影響電路的靜態(tài)工作點(diǎn)，電路靜態(tài)工作點(diǎn)的取值直接影響電路的動(dòng)態(tài)輸出，體現了靜態(tài)工作的重要性，與理論分析的結果一致。

利用仿真軟件對電路進(jìn)行仿真，可以一邊修改電路參數一邊觀(guān)察仿真結果，能實(shí)時(shí)看到電路參數改變帶來(lái)的結果，省去了復雜的計算推理，結果卻更加形象直觀(guān)。同時(shí)還能得到一些單靠理論分析所看不到的結果，如三極管出現底部失真及頂部失真對應的電路元件參數臨界值?？傊?，在教學(xué)中引入仿真軟件，一方面可以通過(guò)實(shí)際的數據幫助學(xué)生更好地理解放大電路的本質(zhì)，同時(shí)還會(huì )引導學(xué)生思考一些新的問(wèn)題，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習興趣，有助于培養學(xué)生的創(chuàng )新意識，為學(xué)生以后的自主學(xué)習鋪就了另一條道路。