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(fù)半周對(duì)稱，uR2 的信號(hào)峰值約為9.75 mV,uRL 的信號(hào)峰值約為101.78 mV,uRL 實(shí)現(xiàn)了對(duì)輸入信號(hào)uR2 不失真的放大，符合理論分析的結(jié)果。

2.2.2 靜態(tài)工作點(diǎn)偏高

由式(1)~式(3)可知，當(dāng)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(qū)。

現(xiàn)調(diào)節(jié)Rp 使之取值為0,得到如圖3(a)所示的直流工作點(diǎn)數(shù)據(jù)，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(jì)算得靜態(tài)工作點(diǎn)數(shù)據(jù)：

UBEQ≈ 0.65 V, UCEQ≈ 0.11 V可見，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(qū)，在輸入信號(hào)的正半周會(huì)一直處于飽和狀態(tài)，輸出信號(hào)的負(fù)半周會(huì)出現(xiàn)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(hào)峰值約為28.82 mV,反向信號(hào)峰值約為-18.26 mV,出現(xiàn)了明顯的底部失真，此失真顯然是因?yàn)殪o態(tài)工作點(diǎn)過高導(dǎo)致的。

2.2.3 靜態(tài)工作點(diǎn)偏低

反之，當(dāng)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(qū)。

調(diào)節(jié)Rp 取值為700 kΩ ,得到如圖4(a)所示的直流工作點(diǎn)數(shù)據(jù)，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(jì)算得靜態(tài)工作點(diǎn)數(shù)據(jù)：

UBEQ≈ 0.517 V, UCEQ≈ 11.741 V可見，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(hào)的負(fù)半周UBE 會(huì)更小，三極管基本處于截止?fàn)顟B(tài)，輸出信號(hào)的正半周會(huì)出現(xiàn)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(hào)峰值約為22.94 mV,反向信號(hào)峰值約為-25.55 mV,出現(xiàn)了明顯的頂部失真，該失真顯然是因?yàn)槿龢O管的靜態(tài)工作點(diǎn)過低所致。若繼續(xù)增大Rp 的取值，會(huì)發(fā)現(xiàn)UB 和UE 的值會(huì)繼續(xù)減小，UC 的值會(huì)繼續(xù)增大，波形的失真會(huì)越來越嚴(yán)重。

3 結(jié)語

由上述仿真結(jié)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(xiàn)了靜態(tài)工作的重要性，與理論分析的結(jié)果一致。

利用仿真軟件對(duì)電路進(jìn)行仿真，可以一邊修改電路參數(shù)一邊觀察仿真結(jié)果，能實(shí)時(shí)看到電路參數(shù)改變帶來的結(jié)果，省去了復(fù)雜的計(jì)算推理，結(jié)果卻更加形象直觀。同時(shí)還能得到一些單靠理論分析所看不到的結(jié)果，如三極管出現(xiàn)底部失真及頂部失真對(duì)應(yīng)的電路元件參數(shù)臨界值。總之，在教學(xué)中引入仿真軟件，一方面可以通過實(shí)際的數(shù)據(jù)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(dǎo)學(xué)生思考一些新的問題，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，有助于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，為學(xué)生以后的自主學(xué)習(xí)鋪就了另一條道路。