Multisim 10 电路仿真技术应用项目三

Multisim10电路仿真

技术应用

主编赵永杰王国玉项目三

放大电路仿真

任务一三极管放大电路

任务二差动放大电路仿真任务三功率放大电路仿真知识点一元器件库介绍知识点二波特图示仪知识点三失真分析仪函数信号发生器知识点四电流探针和测量探针知识点五电路分析方法项目学习目标学

习

目

标学习方式学时技能目标①掌握三极管放大电路的仿真方法；②掌握差动放大电路仿真方法；③掌握功率放大电路仿真方法学生上机操作，教师指导、答疑4课时知识目标①了解元器件库及元件；②掌握波特图示仪和失真分析仪的使用；③掌握电流探头和测量探针的使用；④掌握常用的电路分析方法教师讲授4课时1、三极管三极管由硅或锗半导体材料制成，分为两种类型，即如图3-1所示的NPN型三极管和PNP型三极管。三极管内部含有空穴和自由电子两种载流子参与导电，又称为双极型晶体管。三极管是一种三端电路元件，有三个电极分别为基极b、发射极e和集电极c，分别由N型和P型半导体制成。任务一三极管放大电路仿真

图3-1两种类型的三极管2、共发射极放大电路单管放大电路的设计要求主要包括以下几个方面：

（1）要有一的放大能力

（2）放大电路的非线性失真要小（3）放大电路要有合适的输入和输出电阻，一般要求放大电路的输入电阻大些好，输出电阻小些好（4）放大电路的工作要稳定图3-2所示是共发射极放大电路原理图，输入信号加在三极管的基极，输出信号由集电极取出，发射极作为输入回路和输出回路的公共电极。图3-2共发射极放大电路原理图3、静态工作点分析图3-3静态工作点分析

（1）静态工作点的理论分析输入回路②输出回路图3-3静态工作点分析图3-4测量探针测量共发射极放大电路的静态工作点（2）静态工作点的仿真测试用测量探针测量共发射极放大电路的静态工作点图3-5直流工作点分析法的仿真结果（2）静态工作点的仿真测试②直流工作点分析法

图3-6饱和失真的波形（3）静态工作点的仿真分析

当静态工作点偏低时，接近截止区，交流量在截止区不能被放大，使输出电压波形正半周被削顶，产生截止失真。当静态工作点偏高时，接近饱和区，交流量在饱和区不能被放大，使输出电压波形负半周被削底，产生饱和失真。4、三极管的交流参数

（1）交流参数①电压放大倍数Au

②输入电阻Ri

③输出电阻Ro

④通频带BW

（2）交流参数的仿真测试①电压放大倍数Au

分别在输入端和输出端放置万用表测量输入电压Ui和输出电压Uo，根据电压放大倍数的公式计算。也可以用示波器测量输入、输出波形，用游标读出输入和输出信号的幅值，然后根据电压放大倍数的公式计算。图3-7输入和输出信号的波形（2）交流参数的仿真测试②输入电阻Ri

在放大电路的输入回路接入电流表和压表，设置为交流模式，如图3-8所示。测得电压为7.071mV，电流为3.573μA，则输入电阻Ri=ui／ii=7.071／3.573≈2kΩ。图3-8输入电阻的测量（2）交流参数的仿真测试③输出电阻Ro

输出电阻的测量采用外加激励法，将电路中的信号源置零，负载开路，在输出端接电压源、电压表和电流表，测量电压和电流，如图3-9所示。测得电压为0.707V，电流为0.311mA，则输出电阻Ro=uo／io=0.707／0.311≈2.27kΩ。

图3-9输出电阻的测量（2）交流参数的仿真测试④通频带BW

放大电路的幅频特性可以用波特图示仪直接测量，也可以用交流分析进行扫描。用波特图示仪测量时，将波特图示仪放置在电路中，分别连接输入端和输出端。

图3-10通频带的测量

1．差动放大电路的结构任务二

差动放大电路仿真

图3-11差动放大电路2、静态工作点分析典型差动放大器电路静态工作点：

（1）调节放大器零点

（2）测量静态工作点3．差模电压放大倍数图3-12测量差模电压放大倍数当差动放大器的发射极电阻RE足够大，或采用恒流源电路时，差模电压放大倍数Ad由输出方式决定，与输入方式无关。双端输出方式方，Aud=ΔUo／ΔUi。4、共模电压放大倍数

双端输出模式，在理想情况下，共模电压放大倍数Auc=ΔUo／ΔUi=0。实际上由于元器件不可能完全对称，所以Auc也不会绝对等于0。

5、共模抑制比

为了表征差动放大器对有用信号（差模信号）的放大作用和对共模信号的抑制能力，通常用一个综合指标来衡量，即共模抑制比KCMRR，KCMRR=|Aud／Auc|。

1．功率放大器任务三功率放大电路仿真

一般对功放电路的要求有：（1）能提供足够大的输出功率；（2）转换效率要高；（3）非线性失真要小；（4）带动负载的能力要强。

2．OTL电路的结构图3-13OTL低频功率放大电路3、电路静态工作点的调整将OTL电路的输入端对地短路，用万用表测量A点的电位值。启动仿真，调整RP1和RP2，使A点的电位值为电源电压的一半，即为6V。如果不能调整为6V，原因是RC1电阻不合适，将其换为250Ω，再调整。4、测量最大输出功率当用示波器观察到输出电压波形为临界削波时，此时减小输入电压幅度，使输出电压波形失真刚好消失，这时输出电压为电路的最大输出电压。此时，用示波器的游标测量Ui和Uo，并计算最大输出功率。5．交越失真及其改善图3-15交越失真的波形改变RP2的大小，用示波器观测输出波形，如图3-15所示。这种在输出波形正负半周的交界处造成的波形失真称为交越失真。在OTL电路中，输入信号电压应足够大，必须大于三极管发射结的死区电压，管子才会导通，在死区范围是无电压输出的，所以才会出现交越失真。

Multisim10提供了三类元器件库：主数据库、公共数据库和用户数据库。主数据库包含了Multisim提供的所有元器件，该库不允许用户修改。这三类元器件库的结构类似，都被分成组（Groups），组又被分成系列(Family)，每一系列由具体的若干元器件组成。

知识点一

元器件库介绍

主数据库包含18个组，每个组在元器件工具栏中对应一个图标。每个组又分成几系列，每个元件库的系列又分为两大类：虚拟元件系列和真实元件系列。虚拟元件系列用兰色图标表示，元件的参数可以随意调整；真实元件系列用黑色图标表示，元件的参数已经确定，是不可以改变的。

1．连接

知识点二波特图示仪

图3-35波特图示仪的图标、符号图和面板2．面板操作

知识点二波特图示仪

波特图示仪的面板主要有显示区、游标测量显示区、模式选择区、坐标设置区和控制区五部分组成，具体如下。

（1）模式选择区

（3）控制区

（2）坐标设置区

（4）显示区

（5）游标测量显示区3．使用举例

知识点二波特图示仪

1．连接

知识点三失真分析仪

图3-38失真分析仪的图标、符号图和面板2．面板操作

知识点三失真分析仪

失真分析仪的面板主要有显示区、分析设置区、仪器开关区、控制区和显示设置区五部分组成，具体如下。

（1）显示区

（3）分析设置区

（2）仪器开关区

（4）控制区

（5）显示设置区3．使用举例

知识点三失真分析仪

图3-39失真分析仪测量电路

1．电流探头知识点四电流探头和测量探针

图3-41电流探头的符号和属性对话框（1）电流探头的设置

（2）电流探头的应用

2．测量探针图3-44测量探针动态和静态结果（1）测量探针的功能

测量探针有动态测试和静态测试两种工作方式。动态测试：在仿真过程中，测量笔用鼠标指针移动到电路任何点时，会自动显示该点的电压（包括瞬时电压、峰峰值、有效值和直流电压）和频率。静态测试：在仿真前或仿真过程中，将测量笔放置在测试位置上，仿真时，会自动显示该节点的电特性（电压、电流和频率。（2）测量探针的应用图3-