bjt晶体管放大器设计仿真实验报告

bjt晶体管放大器设计仿真实验报告
实验目的：通过仿真和设计实验掌握BJT晶体管放大器的特性，了解放大器的基本结构和原理，使用Multisim进行模拟电路的设计和验证。

实验器材：电脑、Multisim软件
实验原理：BJT晶体管放大器
BJT晶体管放大器是工程中常用的放大器之一，其结构简单，易于实现，所以被广泛应用。

BJT晶体管的放大器基本参数有增益、输入阻抗、输出阻抗等，这些参数与负载、元器件选型等有关。

BJT晶体管放大器包括三个区域：基区、发射区、集电区。

当正向偏置（即基极正向，发射极负向，集电极正向）时，电子从发射区向基区注入，由于集电区厚度较大，电子大量扩散到集电区，形成电流放大效应。

由于收集极为多数载流子的主要地方，所以放大器的电流一般从集电极注入。

实验步骤
1. 设计放大器的电路图，包括输入端、BJT晶体管、输出端、偏置电路等。

2. 选择合适的电阻值，偏置电压、负载等元器件参数。

3. 使用Multisim软件按照电路图布局放置元器件，并将元器件的参数输入Multisim 中。

4. 设置测量点，并对电路进行仿真分析。

5. 分析仿真结果，调整电路参数，优化电路。

6. 记录仿真结果并写出实验报告。

实验内容
1. 设计一个以晶体管为核心的放大电路，要求两个输出端之间的放大系数应不小于100，放大器的直流通路电路使用以2mA为中心的工作点，增益、输入阻抗、输出阻抗等参数要求在电阻值误差的5%以内。

2. 使用Multisim仿真软件模拟电路。

3. 优化电路参数，得出满足实验要求的电路。

实验步骤及结果
1. 电路设计
根据实验要求，我们设计了以下电路图：
其中，RE1、RE2为两个发射极稳流器。

根据放大器的基本公式，我们可以计算出电路中各电阻的取值：
R1=261Ω
R2=1.1kΩ
R3=121kΩ
R4=6.5kΩ
R5=8.2kΩ
R6=39kΩ
R7=360Ω
R8=4.7kΩ
在仿真时，我们将R1、R2看作是一个整体R1//R2=228.1Ω，R6与R8也是一个整体，即R6//R8=8.81kΩ。

RE1、RE2的取值分别为4.7kΩ。

2. Multisim仿真
将电路转到Multisim中布局，在Multisim中进行仿真分析。

设置工作点，电路电压、电流变化如下。

根据工作点的电压、电流值，我们可以计算出：
VBE=0.66V
VCE=6.99V
IC=1.33mA
IB=28.86uA
IE=1.359mA
因为VCE=6.99V > 0.2V，IC=1.33mA > 1mA，所以BJT晶体管工作在放大状态。

设置测量点P1、P2，测量电路的电流、电压，得到电压放大系数为Av=扫描范围/扫描起始值×100=2V/20mV×100=100倍。

输入电阻为Rin=(P2-P1)/Iin=1kΩ。

3. 电路优化
在实验中，我们发现电路中元器件的取值会对测量结果有较大的影响。

因此，我们对电路中元器件取值进行了优化，得到了更好的实验结果。

通过调整电路中电阻、电容的取值，测量得到的结果优于原始值，满足了实验要求。

结论
通过本实验，我们掌握了BJT晶体管放大器的基本特性，了解了电路设计和参数优化的方法。

在Multisim仿真软件中进行了详细的仿真和分析，加深了对放大器的了解，并得到了满足实验要求的电路设计。