| 标题 | 基于仿真软件的固定式偏置共发射极放大电路分析 |
| 范文 | 贾哲 摘 要：采用Muhisiml0仿真软件对基本的固定式偏置共发射极放大电路的静态和动态性能进行测试分析。对比了放大电路的输入信号和输出信号，让学生对放大电路有了直观的认识，加深了学生电路性能和特点的理解，为后续电子电路知识的学习奠定了基础。 关键词：Muhisim 10；电路仿真；放大电路 在电子电路的教學中，固定式偏置共发射极放大电路是学生最先接触到的一类重要放大电路，共发射极放大电路具有电路结构简单、放大能力强、输出电压与输人电压反相的特点。掌握其相关知识，是学好多级放大电路、负反馈放大电路、稳压电源等内容的重要保证。而Muhisiml0仿真软件具有形象直观的人机交互界面，仪器仪表库中的各仪器仪表与操作真实实验中的实际仪器仪表大致相同，几乎能100%地仿真出真实电路的结果。本文将理论分析与Muhisiml0软件仿真分析测试相结合，对固定式偏置共发射极放大电路进行讲授，有助于学生对知识更形象、直观、全面、深刻地掌握所学内容。 1 共发射极放大电路的静态工作点的测试 放大电路的工作状态可分静态和动态两种情况。静态是指当放大电路没有输入信号时的工作状态，即输入信号ui=0；动态则是有输入信号时的工作状态，即输入信号ui≠0。在放大器的静态时必须设置一个合适的静态工作点， 即给三极管的基极加一个正向偏压，提高基极电压而避开“死区”，防止放大电路产生的严重失真。静态分析主要是确定放大电路的静态值IBQ、UBEQ、ICQ和UCEQ。在Muhisiml0仿真软件界面上放置元件、设置参数并进行连接，仿真电路如图1所示。图中电路通过教材给定公式，计算所得静态工作点大小分别为IBQ=0.027mA，UBEQ=0.7V，ICQ=2.7mA ，UCEQ=6.6V。 将信号发生器输入信号设置为0，放置仪器仪表并正确连接，接通电源，测试情况见图1，测试所得各静态参数分别为IBQ=0.025mA，UBEQ=0.65V，ICQ=2.8mA ，UCEQ=6.2V。此值与理论计算结果基本相同，但是此结果更加直观，学生更容易接受。 2 共发射极放大电路的动态性能参数的测试 放大电路应满足若干基本技术要求，主要反映在输入电阻、输出电阻和放大倍数等参数上。当输入信号加到放大器的输入端时，放大器就相当于信号源的负载电阻，这个负载电阻就是放大器本身的输入电阻，也就是从输入端往放大电路看，它所具有的等效电阻。输出电阻是指从放大电路输出端看入的等效电阻。放大电路的放大能力用放大倍数来表示，放大倍数即输出信号与输入信号的比值，通常情况下放大倍数是指电路的电压放大倍数。本电路通过教材给定公式，计算可得动态性能参数为ri≈1.2kΩ，ro≈2kΩ，AuL≈-82。 在利用仿真软件测试输入电阻时，可设置如图2所示的测试电路。可设置信号源输入信号幅值为10mV频率为1kHz的正弦波，经测试该信号不会使输出电压失真。在共发射极放大电路输入端与信号源之间串接一只1 kΩ电阻，利用示波器测量信号源输入电压US≈10mV和放大电路输入电压Ui=5mV，根据分析，采用关系式，可得到输入电阻为ri≈1kΩ，与理论结果基本一致。 测量输出电阻则可在上述输入条件下，分别测试电路的有载和空载时的输出电压，有载测试情况见图3所示。测量得到电压结果为UL≈870mV，Uo≈1.7V，采用关系式，可得输出电阻ro≈1.9kΩ，与理论分析的ro=Rc=2kΩ相接近。 在测量电路的放大倍数时，可根据放大倍数的定义（输出信号与输入信号的比值），即同时观测出输入信号和输出信号，便可得到电路的放大倍数并观察到电路的放大情况，电路的输入波形与输出波形见图3示波器所示。通过对其波形的展示，学生一下就可看出两个波形在相位上反相的，并对放大倍数前的负号有了深刻认识。进一步读出ui≈10mV，uo≈870mV，计算出放大倍数为AuL≈-87，与理论计算结果近似相同。 3 结语 Muhisiml0仿真软件具有简洁、方便、逼真等特点，在授课过程中，将Muhisiml0仿真软件分析测试与理论分析相结合析方式，使学生直观地观察到电路的静态、动态工作情况和各类参数的数值大小，有效地加深了他们对电路的感性认识，增强了其对电路性能的分析和理解。通过将Muhisiml0软件仿真引入到课堂，提高了学生探究电子电路的兴趣，进而引起了对所观察现象和数值特点的总结和思考。基于Muhisiml0仿真软件的电子电路课堂教学还有待于进一步地思考、探索和实践。 参考文献 [1]郭赟.电子技术基础[M].北京：中国劳动社会保障出版社，2007 [2]刘喜有.“电工电子技术”课堂教学的改革与实践[J].职教通讯.2014. [3]李月兰.基于串联直流稳压电源电路的Multisim应用于电路设计分析研究[J].动力与电气工程2014. |
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