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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--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。
场效应管放大器电路设计一、实验设计滑动变阻器R4取30%时波形学生姓名：杨宝宝学号：6100209170 专业班级：卓越（通信）091班实验类型：□验证□综合□设计□创新实验日期：实验成绩：如上图，对于耗尽型场效应管，通过仿真可以看到通过调节漏极电压，输出电压也会变化，也即是增益会变化，波形会出现失真。
调节R4使波不失真。
滑动变阻器R4取20%时波形在波形不失真的情况下调节负载电阻R5，观察输出波形。
1.当滑动变阻器调到60%时用直流电压表测输入和输出电压，用直流电流表测输入和输出电流。
当其当其输入有交流信号时，根据电压表和电流表所示数据可算出：学生姓名：杨宝宝学号：6100209170 专业班级：卓越（通信）091班实验类型：□验证□综合□设计□创新实验日期：实验成绩：输入电阻Ri= 0.035V/0.992uA=35.282kῼ输出电阻Ro= 0.733V/3.096uA=236.76kῼ电压增益Av=0.733V/0.035V=20.94输出波形如下图所，红色线条为输入波形，绿色线条为输出波形：学生姓名：杨宝宝学号：6100209170 专业班级：卓越（通信）091班实验类型：□验证□综合□设计□创新实验日期：实验成绩：2、当滑动变阻器R5调到30%时。
学生姓名：杨宝宝学号：6100209170 专业班级：卓越（通信）091班实验类型：□验证□综合□设计□创新实验日期：实验成绩：用用直流电压表测输入和输出电压，用直流电流表测输入和输出电流。
当其当其输入有交流信号时，根据电压表和电流表所示数据可算出：输入电阻Ri=0.035V/0.992uA=35.28kῼ输出电阻Ro= 0.721V/6.177uA=116.7kῼ电压增益Av=0.721V/0.035V=20.6输出波形如下图所，红色线条为输入波形，绿色线条为输出波形：此外还可利用波特图示仪观察场效应管的幅频特性和想频特性，如下图；学生姓名：杨宝宝学号：6100209170 专业班级：卓越（通信）091班实验类型：□验证□综合□设计□创新实验日期：实验成绩：二、实验总结本实验对场效应管在共源模式下的放大性能作了简单的测试。
放大电路multisim实验报告1. 实验目的通过实验，熟悉和掌握放大电路的基本原理和放大倍数的计算方法。
2. 实验原理放大电路是指用于增大输入信号的电压、电流或功率的电路。
常用的放大电路有共射放大电路、共集放大电路和共基放大电路等。
本实验以共射放大电路为例进行研究。
共射放大电路是一种常见的放大电路，其特点是输入信号加在基极上，输出信号从集电极取出。
放大电路的放大倍数可通过直流负载线和交流负载线的交点来确定。
3. 实验器材和仪器- Multisim电路仿真软件- 电脑4. 实验步骤4.1 搭建电路在Multisim电路仿真软件中，选择适当的元件并搭建共射放大电路。
4.2 设置输入信号为电路添加一个函数信号发生器，设置输入信号的振幅和频率。
4.3 测量输出信号连接示波器，测量输出信号的波形。
4.4 计算放大倍数根据示波器上的波形，测量输入信号和输出信号的幅值，然后计算放大倍数。
5. 实验结果将示波器上测得的信号波形截图作为实验结果。
6. 实验讨论分析实验结果，讨论放大倍数是否符合预期，有无改进的空间。
7. 实验结论通过实验，我们成功搭建了共射放大电路，并计算出放大倍数。
实验结果和预期的结果相符。
通过这次实验，我们对放大电路的原理和计算方法有了更深入的了解。
8. 实验总结本次实验通过Multisim电路仿真软件，从搭建电路到测量输出信号，并计算出放大倍数。
实验过程中我们掌握了放大电路的基本原理和计算方法。
通过实验，我们发现实际电路中可能存在误差，因此在实际应用中应对放大电路进行优化和调整，以获得理想的放大效果。
基于Multisim的场效应管放大器电路设计场效应管放大器是一种基于场效应管的电路，可以将输入信号的幅度放大到更大的值。
在此处，我们将通过Multisim软件进行场效应管放大器电路的设计。
首先，我们需要选择电路的目标放大倍数。
在这个例子中，我们希望达到一个放大倍数为20的目标。
接着，我们需要选择场效应管的型号。
我们选择了2N7000型的场效应管，但实际上有许多不同的型号可以选择。
接下来，我们需要画出电路图。
我们使用Multisim软件进行画图，选择添加器件，包括两个2N7000型的场效应管，电阻器和DC电源。
我们选择将一个场效应管放置在放大器的输入端，将另一个场效应管放置在输出端。
接着，我们需要设置电路的参数值。
我们需要设定DC电源的电压，电阻器的阻值和场效应管的偏置电压。
在这个例子中，我们设置DC电源的电压为10V，电阻器的阻值为1kΩ，场效应管的偏置电压为5V。
接下来，我们需要运行电路模拟来检查电路的性能。
我们通过Multisim中的模拟器来模拟电路，使用示波器来观察电路的输入信号和输出信号。
如果模拟的结果符合我们的预期，我们可以继续优化电路。
我们可以尝试改变场效应管的型号或者改变偏置电压来进一步优化电路的性能。
最后，我们需要绘制电路的PCB布局图。
我们需要将电路图转换成布局图，使用Multisim软件进行布局。
在布局中，我们需要安排器件的位置，并连接各个器件。
总的来说，基于Multisim的场效应管放大器电路设计非常简单。
通过选择合适的器件并对电路进行设置，我们可以准确地设计出符合要求的电路，并且能够通过电路模拟来验证电路的性能。
场效应管放大电路仿真
场效应管是通过栅-源之间的电压Ugs 来控制漏极电流i d ，因此，他和晶体管一样可以实现能量的控制，构成放大电路。
由于栅-源之间的电阻非常大，所以常作为高输入阻抗放大器的输入极。
场效应管放大电路
场效应管的源、栅极和漏极与晶体管的发射极、基极和集电极相对应，因此，场效应管也可以构成放大电路。
于是，在组成放大电路时也相应的有三种接法，即共源放大的电路、共漏放大电路和共栅放大电路。
三种电路图如下
（1） 共源放大电路
（2） 共漏放大电路
（3） 共栅放大电路
我
真电路。
共源的分压偏置电路。
其设计电路图如下：
+ – u o +
– u o
+
– u o d
s
其中参数已在上图中标出
仿真电路在multisim中画出如下
其中XBP1是示波器，XMM1和XMM2为万用表，XMM1测的是场效应管栅-源之间的电压。
XMM2测的是漏-源之间的电压。
Vdd=15V，输入电压是频率为1000Hz有效值是7.07mV
的交流电压源。
运行电路则有
Ugs=9.245V Uds=2.107V
而漏极电流Id=0.5472mv。
则根据以上所得再结合场效应管的特性可以得到Ugs(th)=2v
故：
所以Au的理论值是-52.25. 示波器的图形为：
输出波的波特图为：
则由以上所示图形可以看出，输入端的瞬时电压有Ui=5.030mv，输出的瞬时电压有Uo=273.462mv，则：
仿真结果与预算值还是很相近的，说明公式的近似度很好，也说明仿真对电路实际调试具有指导的意义。
仿真实验四场效应管共源极放⼤电路班级：姓名：学号：成绩：1.画出左侧电路图的直流通路、交流通路和交流等效电路：2. 估算放⼤电路的静态⼯作点：（已知β=100，r bb’=130Ω）3. 电压放⼤倍数：4. 输⼊电阻：5. 输出电阻：6. 阅读第四章中⼩信号传递函数分析法（第153页），⾃⾏设计⼩信号传递函数值分析电路：（以下问题请在阅读实验指导书第143页后完成）7.Multisim中⼩信号传递函数分析法的英⽂表⽰什么？功能是什么？8.Multisim中，除了⽤瞬态分析法测出输⼊与输出的关系曲线，还可以采⽤何种⽅法获得它们之间的关系？9.如何在AC Analysis中增加需要的仿真变量？班级：姓名：学号：成绩：（实验过程中请及时保存电路及报告⾄E盘，以免跳电或电脑死机，影响实验成绩）⼀、仿真电路：注意修改电源的名称和参数、元器件的名称和参数、节点的名称）⼆、静态⼯作点（两种⽅法任选⼀种）⽅法⼀：1. 输出变量设置：2. 仿真结果：⽅法⼆：仿真结果三、当输⼊电压信号有效值为7.07mV,频率为1kHZ的正弦波时，观察输⼊、输出波形（两种⽅法任选⼀种）⽅法1：1. 参数设置：2. 仿真结果：⽅法2：仿真结果：四、放⼤电路的电压放⼤倍数、输⼊电阻及输出电阻电压放⼤倍数：输⼊电阻：测量⽅法（可以⽤⽂字说明也可直接黏贴电路）：输出电阻：测量⽅法（可以⽤⽂字说明也可直接黏贴电路）：五、放⼤电路的频率特性曲线，求出上、下限频率和带宽⽅法：参数设置：仿真结果：六、根据所设计的⼩信号传递函数模型，求出中频区电压增益、输⼊电阻、输出电阻。
www�ele169�com | 23实验研究在电子信息工程和自动化工程中经常需要将一些微弱的信号放大到便于人们测量和计算的量级，因此，晶体管放大电路是电子技术的核心，除了需要保证输入与输出信号的波形相同，还需要使得输出功率大于输入功率，所以，在晶体管放大电路的设计过程中，各元件参数的合理配置至关重要。
然而采用理论计算的方法，所需要涉及的参数方面非常广也十分繁杂，包括频率特性、静态工作点、电压放大倍数等，非常容易出错，这对于刚刚接触本课程内容的学生而言，具有极大的难度和挑战，而利用Multisim 集成化的虚拟实验环境进行晶体管放大器的设计与仿真，具有速度快、成本低、精度高等显著优势，且无需真实电路的搭建，就能直观地观察到不同参数对放大电路性能指标的影响，这对于晶体管放大器的理论分析和实际应用具有极大辅助作用，有助于提高学生对放大器基本理论及应用电路的理解和运用。
1 Multisim 集成化仿真平台Multisim 是由Interactive Image Technologies 公司推出的一款电路模拟仿真软件，该软件界面友好和形象、易学易用，在绘制电路图与电路仿真过程中，可以直接从元件库中进行选择，运行环境十分逼真，且具有较强的仿真与分析能力，确保了仿真结果的实用性和真实性。
此外，它为设计者提供了多达十余种的虚拟仪器仪表，可以进行模拟/数字电路、单片机电路、自动控制电路等电子线路的仿真设计和调试。
2 晶体管放大电路的设计模拟电子技术在现代化科技发展过程中占据重要地位，而晶体管放大器则是模拟电子技术中的核心元器件，直接关系着信号的输入与输出处理。
为此，在模拟电子技术教学中，帮助学生理解与掌握该部分内容，能为学生奠定良好的专业基础。
在实际应用中，需要设计一个开环差模增益大于20000、输入失调电压低于1mV、共模抑制比大于5000、压摆率大于30V/μs 和增益带宽积大于5MHz 的晶体管运算放大器电路，图1为该电路系统的框图。
Multisim 应用举例——场效应管共源放大电路的研究一、目的研究场效应管输入输出波形、影响电压放大倍数的参量以及栅极、漏极、源极的电压和电流的值。
二、仿真电路在Multisim 10中仿真电路如下图（a）所示：搭建场效应管共源放大实验电路（R2=200KΩ），并存盘；将电路的输入输出接入示波器的A、B端，在场效应管的栅极、漏极、源极分别标记g、d、s以方便进行在路动态测量，然后启动仿真开关，进行仿真测量。
（a）仿真电路（b）R2=200K输入、输出波形依次从仪器库中调出3个测量笔分别放置在电路中场效应管的栅极、漏极、源极的g、d、s 端，启动仿真开关，进行在路动态测量，如图（c）所示。
（c）R2=200K效应管共源放大实验电路仿真测量（d）R2=220KΩ输入、输出波形（e）R2=220KΩ效应管共源放大实验电路仿真测量三、仿真内容分别测量R2=200K和R2=220K时电路中场效应管的栅极、漏极、源极（即g、d、s端）的电流和电压的峰—峰值、有效值、直流值，以及效应管共源放大电路的输入、输出波形。
四、仿真结果R2=200K和R2=220K时电路中场效应管共源放大电路仿真测量数据如下表所示：五、结论（1）由仿真结果可知，调节R2的大小可以改变放大电路的静态工作点和动态参数。
电阻R2增大时，V gs减小，Vds增大，Id减小，|Av|减小。
即是说，调整电阻R2可调整V gs、Id，从而可以调整放大倍数|Av|，或者说场效应管放大电路的电压放大倍数|Av|是受栅极—源极间的电压Vgs来控制的。
（2）仿真测量的电压放大倍数与理论分析计算的电压放大倍数基本一致，说明仿真实验对实际电路调试具有指导意义。
（3）用Multisim 10的直流扫描分析功能可以测试场效应管的转移特性。
电子设计实验报告
课题：基于Multisim的场效应管放大器
电路设计
实验成员：
2012.6.16
基于Multisim的场效应管放大器电路设计
一、实验目的：
1、场效应管电路模型、工作点、参数调整、行为特征观察方法
2、研究场效应放大电路的放大特性及元件参数的计算
3、进一步熟悉放大器性能指标的测量方法
二、实验原理：
1．场效应管的特点
场效应管与双极型晶体管比较有如下特点：
(1)场效应管为电压控制型元件；
(2)输入阻抗高(尤其是MOS场效应管)；
(3)噪声系数小；
(4)温度稳定性好，抗辐射能力强；
(5)结型管的源极(S)和漏极(D)可以互换使用，但切勿将栅(G)源(S)极电压的极性接反，以免PN结因正偏过流而烧坏。
对于耗尽型MOS管，其栅源偏压可正可负，使用较灵活。
场效应晶体管（Field Effect Transistor缩写(FET)）简称场效应管。
由多数载流子参与导电，也称为单极型晶体管。
它属于电压控制型半导体器件。
具有输入电阻高（10^8～10^9Ω）、噪声小、功耗低、动态范围大、易于集成、没有二次击穿现象、安全工作区域宽等优点。
和双极型晶体管相比场效应管的不足之处是共源跨导gm。
值较低(只有ms级)，MOS管的绝缘层很薄，极容易被感应电荷所击穿。
因此，在用仪器测量其参数或用烙铁进行焊接时，都必须使仪器、烙铁或电路
本身具有良好的接地。
焊接时，一般先焊S极，再焊其他极。
不用时应将所有电极短接。
2．偏置电路和静态工作点的确定
与双极型晶体管放大器一样，为使场效应管放大器正常工作，也需选择恰当的直流偏置电路以建立合适的静态工作点。
场效应管放大器的偏置电路形式主要有自偏压电路和分压器式自偏压电路(增强型MOS管不能采用自偏压电路)两种。
三、实验内容及步骤
1．场效应管共源放大器的调试
(1)连接电路。
按图2.4.1在模拟电路实验板上插接好电路，场效应管选用N沟道结型管3DJ6D，静态工作点的设置方式为自偏压式。
直流稳压电源调至18V并接好(注意:共地)
(2)测量静态工作点
调节电阻R使V D为2.43V左右，并测量此时的Vg、Vs，填入表2.4.1，并计算。
表2.4.1静态工作点
(3)测量电压放大倍数
将函数发生器的输出端接到电路的输入端。
使函数发生器输出正弦波并调=2mV，f=lkHz。
用示波器观察输出波形，(若有失真，应重
调静态工作点，使波形不失真)，并用示波器测量输出电压Vo，计算Av
(4)测量输入及输出阻抗
用换算法测量放大器的输入电阻，在输入回路串接已知阻值的电阻R，但必须注意，由于场效应管放大器的输入阻抗很高，若仍用直接测量电阻R两端对地电Vs和Vi进行换算的方法，将会产生两个问题：
(1)由于场效应管放大器Ri高，测量时会引人干扰；
(2)测量所用的电压表的内阻必须远大于放大器的输入电阻Ri，否则将会产生较大的测量误差。
为了消除上述干扰和误差，可以利用被测放大器的隔离作用，通过测量放大器输出电压来进行换算得到Ri。
图为测量高输入阻抗的原理图。
方法是：先闭合开关S(R=0)，输入信号电压Vs，测出相应的输出电压V01=A V V i=A V V s，然后断开S，测出相应的输出电压V02=A V V i=A V V s R i
，因为两次测量中和
R i+R
R
是基本不变的，所以Ri=v o2
v o1−v o2
输出电阻测量:在放大器输入端加入一个固定信号电压Vs，2分别测量当已知负载R L断开和接上的输出电压V0和V0L。
则R0=（V0/ V0L -1）R L
四、实验仿真：
负载R L=2k时的电路分析。
示波器显示：
用双踪示波器得到的波形图，由图可以看出信号被放大。
且未出现失真。
显示比例为：2:1
实验分析：
1：温度扫描分析：扫描范围：0—70℃
设备参数分析：
蒙特卡罗分析：
负载R L=5k时的电路分析。
五、实验总结：
关于器件的选型：由于场效应晶体管具有功耗小，发热量小的
特点，在选型的时候比三极管要方便。
在仿真的时候选择BSP149，普通型号的场效应晶体管。
能够满足交流小信号的放大，直流偏置选择用5V的直流电压源供电能够让静态工作点在放大信号时基本不出现截止或者饱和失真。
符合实验的要求。
在实验中我们可以感受场效应晶体管在放大电路中的工作特点。
在放大电路中，FET仍然有着很多优势，但在今后的学习过程中要特别注意FET的工作特点。
尤其是在恒流源的设计中，三极管具有负载范围较大。
但是电流不易控制，因此我们要特别注意其工作特点，以避免在以后的设计中出现错误。
