共射极放大电路multisim仿真结果及分析
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仿真1。
1.1 共射极基本放大电路按图7。
1-1搭建共射极基本放大电路,选择电路菜单电路图选项(Circuit/Schematic Option )中的显示/隐藏(Show/Hide)按钮,设置并显示元件的标号与数值等。
1.静态工作点分析选择分析菜单中的直流工作点分析选项(Analysis/DC Operating Point)(当然,也可以使用仪器库中的数字多用表直接测量)分析结果表明晶体管Q1工作在放大状态。
2.动态分析用仪器库的函数发生器为电路提供正弦输入信号Vi(幅值为5mV,频率为10kH),用示波器观察到输入,输出波形。
由波形图可观察到电路的输入,输出电压信号反相位关系。
再一种直接测量电压放大倍数的简便方法是用仪器库中的数字多用表直接测得。
3。
参数扫描分析在图7。
1-1所示的共射极基本放大电路中,偏置电阻R1的阻值大小直接决定了静态电流IC的大小,保持输入信号不变,改变R1的阻值,可以观察到输出电压波形的失真情况。
选择分析菜单中的参数扫描选项(Analysis/Parameter Sweep Analysis),在参数扫描设置对话框中将扫描元件设为R1,参数为电阻,扫描起始值为100K,终值为900K,扫描方式为线性,步长增量为400K,输出节点5,扫描用于暂态分析。
4。
频率响应分析选择分析菜单中的交流频率分析项(Analysis/AC Frequency Analysis)在交流频率分析参数设置对话框中设定:扫描起始频率为1Hz,终止频率为1GHz,扫描形式为十进制,纵向刻度为线性,节点5做输出节点。
由图分析可得:当共射极基本放大电路输入信号电压VI为幅值5mV的变频电压时,电路输出中频电压幅值约为0.5V,中频电压放大倍数约为-100倍,下限频率(X1)为14.22Hz,上限频率(X2)为25.12MHz,放大器的通频带约为25。
12MHz.由理论分析可得,上述共射极基本放大电路的输入电阻由晶体管的输入电阻rbe限定,输出电阻由集电极电阻R3限定。
Multisim10对单管共射放大电路的仿真与研究作者:李瑞金来源:《电子技术与软件工程》2016年第19期摘要模拟电子技术基础属于电类学科的专业基础课,作为一门理实一体化课程,对后续课程的学习影响较大。
为降低学生学习模拟电子技术课程的难度,在教学及实验过程中引入了Multisim10软件。
通过使用Multisim10可以使学生理论学习过程不再抽象,实验过程中,虚实结合,相辅相成很好地推动了实验教学,使实验教学更加容易,也能使学生学习轻松。
本文以模拟电子技术基础中的单管共射放大电路为例,对其进行了仿真分析研究。
在仿真的同时,不仅继续学习理解了模拟放大电路的相关知识,也熟练掌握了Multisim10的使用方法,更展现了软件的强大功能。
【关键词】Multisim10 模拟电子技术仿真软件模拟电子技术基础是高校电子、电气、自动化等理工科专业的专业基础课,是一门理论和实际紧密结合应用性很强的一门课程。
通过这门课的学习希望学生能够掌握基本放大电路的分析计算能力。
在长期的教学中,发现很多学生在学习这门课程时比较吃力。
理论学习过程中对晶体管构成的放大电路,感觉抽象不能较好的理解。
而在具体的实验过程中不能熟练的选用元器件,搭建电路,常因选用电路搭建不合理,测量方法不对而使实验设备损坏不能正常进行实验。
另外实验测量数据受各方面影响不够准确,不能帮助学生更好的理解放大电路的特性。
使得一门实用性很强的课程,变得学生怕学,老师怕教。
基于此我们在教学过程中引入了Multisim仿真软件。
理论教学过程中可以通过Multisim演示一边进行修改元件参数一边进行实验,直观的显示出各项数据及波形图与原理图。
实验教学过程中,可以先让学生进行Multisim 仿真,实验不消耗实际元件,必需的元件种类与数量没有限制,成本低,速度快,效率高;然后再动手搭建实际电路,减少了不必要的错误。
在这个过程中学生可以方便快速地对比和探究仿真电路和实际电路的区别。
Multisim模拟电路仿真实验1.Multisim用户界面与根本操作1.1Multisim用户界面在众多的EDA仿真软件中,Multisim软件界面友好、功能强大、易学易用,受到电类设计开发人员的青睐。
Multisim用软件方法虚拟电子元器件与仪器仪表,将元器件和仪器集合为一体,是原理图设计、电路测试的虚拟仿真软件。
Multisim来源于加拿大图像交互技术公司〔Interactive Image Technologies,简称IIT公司〕推出的以Windows为根底的仿真工具,原名EWB。
IIT公司于1988年推出一个用于电子电路仿真和设计的EDA工具软件Electronics Work Bench〔电子工作台,简称EWB〕,以界面形象直观、操作方便、分析功能强大、易学易用而得到迅速推广使用。
1996年IIT推出了EWB5.0版本,在EWB5.x版本之后,从EWB6.0版本开始,IIT对EWB 进展了较大变动,名称改为Multisim〔多功能仿真软件〕。
IIT后被美国国家仪器〔NI,National Instruments〕公司收购,软件更名为NI Multisim,Multisim经历了多个版本的升级,已经有Multisim2001、Multisim7、Multisim8、Multisim9 、Multisim10等版本,9版本之后增加了单片机和LabVIEW虚拟仪器的仿真和应用。
下面以Multisim10为例介绍其根本操作。
图1-1是Multisim10的用户界面,包括菜单栏、标准工具栏、主工具栏、虚拟仪器工具栏、元器件工具栏、仿真按钮、状态栏、电路图编辑区等组成局部。
图1-1 Multisim10用户界面菜单栏与Windows应用程序相似,如图1-2所示。
图1-2 Multisim菜单栏其中,Options菜单下的Global Preferences和Sheet Properties可进展个性化界面设置,Multisim10提供两套电气元器件符号标准:ANSI:美国国家标准学会,美国标准,默认为该标准,本章采用默认设置;DIN:德国国家标准学会,欧洲标准,与中国符号标准一致。
实验报告课程名称: 模拟电子技术基础 指导老师: 成绩:__________________ 实验名称: 共射放大电路仿真分析 实验类型:_____EDA_____ 同组学生姓名:__________ 一、实验目的和要求(必填) 二、实验内容和原理(必填) 三、主要仪器设备(必填) 四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理 六、实验结果与分析(必填) 七、讨论、心得一. 实验目的和要求1. 进一步熟悉PSpice 软件的使用方法。
2. 加深对共射放大电路放大特性的理解。
3. 学习共射放大电路的设计方法。
4. 学习共射放大电路的仿真分析方法。
二. 实验内容和原理共射放大电路如图所示估算R L=3 k Ω及R L 开路时的静态工作点、电压放大倍数和最大不失真输出电压。
1. 在PSpice 中输入仿真分析电路图2. 仿真分析共射放大电路的静态工作点。
3. 当R L=3 k Ω时,分析电压放大倍数和频率特性。
4. 当R L=3 k Ω时,分析输入、输出电压波形。
5. 当R L=3 k Ω时,仿真分析最大不失真输出电压。
6. 当R L 开路时,重新对电路进行分析。
(选做)仿真分析共射放大电路的电压传输特性三、主要仪器设备 Pspice 仿真软件四.操作方法与实验步骤 1. 输入编辑电路图设置信号源VSIN 的属性参数如下:2. 仿真分析静态工作点 设置直流扫描分析装订线以电源电压VCC 为扫描对象,在Probe 中查看Q 点数据。
[静态工作点仿真结果]V_V110V 11V 12V 13V 14V 15V1IC(Q1)2V(Q1:c)- V(Q1:e)1.0mA1.2mA 1.4mA 1.6mA 1.8mA1 4.5V5.0V5.5V6.0V6.5V2 >>当V1=12V 时,晶体管集电极电流I CQ =1.3706mA ,集射间电压V CEQ =5.1236V3. 当RL=3 k 时,分析电压放大倍数和频率特性设置交流扫描分析如下:绘制频率特性曲线;Frequency1.0Hz 100Hz10KHz 1.0MHz 100MHzP(V(out)/V(in))-400d-200d0d 200d400d V(out)/V(in)255075100SEL>>中频段电压放大倍数幅值为75.794,相位差为-179.493,即输出与输入是反向的,所以中频段的电压放大倍数为-75.794显示电压放大倍数的对数幅频特性曲线:Frequency1.0Hz 10Hz 100Hz1.0KHz 10KHz 100KHz 1.0MHz 10MHz 100MHzDB(V(out)/ V(in))-20204010kHz 对应的电压放大倍数幅值为37.593dB将光标移至34.593dB (无法精确移动至此,选取最接近数值),读出上下限频率分别为:88Hz 和35MHz 。
基于Multisim的单极共射放大电路的仿真设计齐龙友( 安庆师范学院物理与电气工程学院安徽安庆 246011)指导教师:王鹏摘要: 随着计算机技术的发展,计算机辅助分析与设计在电子电路的设计中得到越来越广泛的应用。
文章叙述了利用Multisim软件对NPN型三极管进行输出特性曲线测试的方法和步骤,及对基本共射放大电路进行静态和动态分析的方法和设计过程。
关键词: Multisim,单极共射放大电路,仿真设计一、引言传统的电子线路分析主要是根据经验和成熟的电路数据来分析、计算、判断,若想更进一步地得到电路的相关数据或波形等参数,则需要搭建试验电路来进行测试,但这种方法费用高、效率低。
随着计算机技术的发展,采用计算机仿真来代替实际的实验电路,可以大大减少工作量,提高工作效率,还能保持仿真过程中产生的大量数据、图形,为电子线路整体分析与改进提供方便。
实验所需时间较长,加上仪器本身的缺陷,所采集到的数据量较少且误差较大, 使用Multisim软件能很好的解决这些问题,它具有直观的图形界面、丰富的元器件库、丰富的测试仪器、完备的分析手段和强大的仿真能力等特点。
Multisim 软件用虚拟的元件搭建各种电路、用虚拟的仪表进行各种参数和性能的测试。
本文将以三极管的单极共射放大电路为例,用Multisim 进行单极共射放大电路的性能设计并进行分析。
二、Multisim相关介绍1 Multisim简介Multisim是加拿大图像交互技术公司(Interactive Image Technoligics简称IIT公司)推出的以Windows为基础的仿真工具,适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。
它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式,具有丰富的仿真分析能力,它以Windows为基础的仿真工具,适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。
它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式,具有丰富的仿真分析能力。
实验四共射极放大器仿真实验仿真一、实验目的1.运用仿真软件实现对共射极放大电路的静态和动态分析2.掌握静态工作点对电路输出的影响及调整方法3.进一步加深对放大电路特性与原理的理解。
二、实验准备1.Multisim软件的使用说明2.掌握共射放大电路的工作原理及静态、动态特性分析方法三、实验内容与要求(一) 实验仿真电路图1实验仿真电路(三极管用Q2222A或其它管)(二) 放大器的调试:调节R3到合适静态工作点(R3为P76页图中基极上偏置总电阻)根据实验指导书P76图1仿真电路,逐渐增大输入信号ui,用示波器观察输出信号波形,当出现失真时(输出波形正半周或负半周失真),调节R3,使失真消失。
继续增大ui,当再次出现失真时,调节R3,如此重复上述实验过程,直到增大输入信号时,输出信号同时出现失真,则认为静态工作点为最合适。
逐渐减小输入,当达到输出刚不失真时即为该放大器最大不失真输出电压。
1.测量相应的仿真结果到表1。
2.最不失真输出时的输入/输出仿真波形。
图2最大不失真输出时的/输出波形3.交流分析结果图3放大电路输出点交流分析仿真结果(三) 静态工作点对输出的影响仿真分析1.调节R3,当输出出现饱和失真时,记录静态工作点到表2,记录输入、输出信号波形。
逐渐减小输入信号直到刚好出现不失真,记录此时的输入电压、输出电压及其放大位数到表2。
表2图4饱和失真时输入输出电压波形2.调节R3,当输出出现截止失真时,记录静态工作点到表3,记录输入、输出信号波形。
逐渐减小输入信号直到刚好出现不失真,记录此时的输入电压、输出电压及其放大位数到表3。
表2图5 截止失真时输入输出电压波形四、实验思考1.静态工作点对放大器输出的影响是什么?如何调整合适的静态工作点?2.如果是共集电极放大器和共基极放大器,则当输出电压信号出现正半周或负半周失真时分别属于哪种失真,为什么?答:静态工作点偏低,有可能导致截止失真,偏高,可能导致饱和失真,所以选取适当的静态工作点很重要,当静态工作点选在交流负载线的中点的时候,可以使有效区范围最大,允许最大范围的电压的输入。
科技信息1.引言晶体管共射放大电路是放大电路的基础[1],也是模拟电子技术、电工电子技术等课程的经典实验项目,实验内容涉及方面广,具体包括放大电路静态工作点的设置、静态工作点对电压放大倍数和输出波形的影响以及最大不失真输出电压和幅频特性曲线的测量等。
对于刚刚走进实验室的学生来说,除了一边要掌握相关仪器仪表的使用外,还要全部做完实验项目,无疑具有很大的挑战性。
另一方面,Multisim10作为著名的电路设计与仿真软件,它不需要真实电路环境的介入,具有仿真速度快、精度高、准确、形象等优点[2]。
利用M ultisim10软件进行实验仿真,可以动态直观地观察不同参数对放大电路性能指标的影响,对学生理解实验原理、熟悉实验过程具有很大的帮助。
2.Multisim10软件简介M ultisim10是National Instruments公司于2007年3月推出的Ni Circuit Design Suit10中的一个重要组成部分,它可以实现原理图的捕获、电路分析、电路仿真、仿真仪器测试、射频分析、单片机等高级应用[3]。
软件界面友好,操作方便,绘制电路图需要的元件、电路仿真需要的仪器都可以直接从Multisim10的工作平台上选取,运行环境逼真,并提供较为详细的电路分析手段,具有较强的仿真分析能力。
软件支持模拟电路、数字电路以及模拟/数字混合电路的设计仿真。
3.晶体管共射放大器仿真分析运行Multisim10,在绘图编辑器中选取信号源、直流电压源、电阻、电容、晶体管等器件创建晶体管共射放大电路,如图1所示。
输入信号通过信号发生器产生,初始为一幅度为200mV、频率为1KHz正弦信号,用示波器同时观察输入输出波形。
设置虚拟晶体管模型参数BF=100,RB=200Ω。
图1晶体管共射放大电路3.1直流分析及其放大倍数图2输入输出信号波形图3放大电路静态工作点首先调整电位器R6为50KΩ,负载开路,然后点击运行按键,通过示波器观察输入输出波形,未发现失真,同时可以观测电路增益大小,如图2所示。
实验名称:共射放大电路仿真分析一、实验目的和要求(必填)二、实验内容和原理(必填)三、主要仪器设备(必填)四、操作方法和实验步骤五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析(必填)七、讨论、心得一、实验目的和要求1、熟悉PSPICE软件的使用方法。
2、加深对共射放大电路放大特性的理解。
3、学习共射放大电路的设计方法。
4、学习共射放大电路的仿真分析方法。
二、实验内容和原理1、共射级放大测试电路如图所示。
在PSpice中输入仿真分析电路图,设置合适的分析方法及参数装订线2、仿真分析共射放大电路的静态工作点3、当RL=3 kΩ时,分析输入、输出电压波形4、当RL=3 kΩ时,分析电压放大倍数和频率特性5、当RL=3 kΩ时,仿真分析最大不失真输出电压6、当RL开路时,重新对电路进行分析7、仿真分析共射放大电路的电压传输特性三、主要仪器设备带PSpice仿真软件的PC机四、操作方法和实验步骤1、输入仿真电路图按照电路原理图将相应的元件相连,必须有一个接地元件(AGND),设置实际的直流电源,信号源可选正弦瞬态电压源(VSIN元件),设置合适的元件和信号源参数,如图:信号源设置2、仿真分析静态工作点设置直流扫描分析,以电源电压Vcc为扫描对象,在Probe中查看Q点数据,扫描分析设置如图:直流扫描分析设置3、当RL=3 kΩ时,分析输入、输出电压波形设置瞬态分析,在Probe中查看输入、输出电压波形,注意相位关系,观察失真现象参数设置为Print Step=200ns Final Time=0.3ms Step Ceiling=0.01ms,如图:瞬态分析设置4、当RL=3 kΩ时,分析电压放大倍数和频率特性设置交流分析,在Probe中绘制频率特性曲线,区分输出电压频率特性与电压放大倍数频率特性的不同,频率特性曲线Y轴坐标可以设置为线性坐标或对数坐标交流扫描设置如图:交流扫描分析设置5、当RL=3 kΩ时,仿真分析最大不失真输出电压设置瞬态分析,将输入正弦信号峰值设为100mV,在Probe中查看输出电压波形,判断输出是先出现饱和失真还是先出现截止失真瞬态分析参数设置如图:瞬态分析设置6、当RL开路时,重新对电路进行分析设RL=1MΩ,其它不变,用同样的方法分析电压放大倍数、频率特性和最大不失真输出电压,在Probe 中观察波形7、仿真分析共射放大电路的电压传输特性设置瞬态分析,在Probe中改变输出电压波形的横坐标为输入电压,就可查看放大电路的电压传输特性曲线。
姓名:班级:学号:项目:共射放大电路仿真实验第一部分:信息搜集需要解决的问题共射放大电路设计需要解决的问题1、电路拟实现的功能?2、三极管的选择依据?3、三极管的工作状态有几种?如何判定?4、实现三极管工作状态可调的设计思路?5、外加直流电大小的选择依据?1、电路拟实现的功能?将输入的小信号进行放大。
2、三极管的选择依据?工程设计中一般要求三极管的fT大于3倍的实际工作频率。
所以可按照此要求来选择三极管的特征频率fT。
小功率三极管BVCEO的选择可以根据电路的电源电压来决定,一般情况下只要三极管的BVCEO大于电路中电源的最高电压即可。
一般小功率三极管的ICM在30~50mA之间,对于小信号电路一般可以不予考虑。
当我们估算了电路中三极管的工作电流(即集电极电流),又知道了三极管集电极到发射极之间的电压后,就可根据P=U×I来计算三极管的集电极最大允许耗散功率PCM。
只要你根据以上分析的使用条件,本着“大能代小”的原则(即BVCEO高的三极管可以代替BVCEO低的三极管;ICM大的三极管可以代替ICM小的三极管等),就可对三极管应用自如了。
3、三极管的工作状态有几种?如何判定?三种,放大区、饱和区、截至区。
放大区:发射结正偏,集电结反偏. 满足 ic=βiB,饱和区:发射结和集电结都处于正向偏置。
截止区:发射结和集电结都处于反偏。
4、实现三极管工作状态可调的设计思路?在Rb1电阻上在串联一个大电阻的滑动变阻器。
5、外加直流电大小的选择依据当输出信号的动态范围有一定的要求时,应根据给定的负载电阻R L的值和动态范围U P-P以及发射极电压U EQ来选择电源电压E C 确定直流负载R C。
第二部分实施一、实训目的与要求1.熟练操作软件;2.运用Multisim应用软件分析、设计、调试各种模拟电路、数字电路等;3.培养学生的自主学习能力、与人交流的能力,以及团队协作能力。
二、操作步骤1.(直流工作点)IB=14.965uA,IE=1.241mA,UCE=7.624V,UB=0.955V测量调试后的电路中的电压放大倍数,要求放大倍数大于10;按照设计要求,绘制电路,自行选择元件参数。