Multisim10对单管共射放大电路的仿真与研究
基于Multisim的单管共射放大电路仿真分析
基于Multisim的单管共射放大电路仿真分析作者:蒋雪琴来源:《科技资讯》2011年第11期摘要:实验教学在电子专业教学体系中发挥着举足轻重的作用。
随着计算机技术的飞速发展和电路仿真软件的不断出现,很多高等学校通过计算机把教学内容、实验设备、教师指导、学生操作等有机地融合为一体。
并创建虚拟实验室,完成虚拟实验,将仿真软件引入电类实验辅助教学中,通过对实际电子电路进行仿真分析,可以缩短设计周期,保障学生安全,方便调试,节省成本,提高设计质量等。
通过分压式射极偏置电路为例介绍Multisim对电路仿真分析。
关键词:虚拟实验室 Multisim 仿真分析中图分类号:TN702 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2011)04(b)-0132-02单管共射放大电路中交流信号的作用和直流信号的作用共存。
在进行实验分析时,首先要进行直流分析,再进行交流分析。
根据从事多年电类基础实验教学经验判断,学生对于单管共射放大的直流分析和交流分析容易混淆。
传统的在实验室中测试共射放大电路静态工作点时,运用万用表测试电压值时,容易影响电路,使得测试值和理论值有出入。
并且晶体管会受到温度的影响和制作工艺影响,导致测试放大倍数不太准确。
为了解决这些矛盾,引入了一些仿真软件完成虚拟实验。
1 Multisim软件简介Multisim是加拿大IIT公司推出的一个专门用于电子线路仿真和设计的EDA工具软件,在保留EWB形象直观等优点的基础上,增加了大量的VHDL元件模型,大大增强了软件的仿真测试和分析功能。
几乎可以完全地仿真出真实电路的结果。
Multisim是EWB6.0版的仿真设计模块。
它把实验过程涉及到的电路、仪器以及实验结果等一起展现在使用者面前,整个学习过程好象在实验室中进行,电路参数调整方便,绝不束缚使用者的现象力。
自学、扩展很容易实现Multisim的主要功能有以下几点。
(1)通过直观的电路图捕捉环境,轻松设计电路。
4、基于Multisim的单管放大电路仿真及调试
掌握Multisim 的使用和仿真,理解电路参数对放大电路静态工作点的影响基于Multisim 的单管放大电路仿真及调试基本放大电路1. 实验目的(1)掌握单管放大电路的静态工作点、电压放大倍数的测量方法。
(2)观察静态工作点的变化对电压放大倍数和输出波形的影响。
(3)学习和掌握Multisim 软件的使用及调试。
2. 知识要点(1)实验参考电路见图2-1:图2-1 分压式共射放大电路电路参考参数:V cc=12V R w=680k Ω R B =51k Ω R B2=24k Ω R c=5.1k Ω R E =1k Ω R L =5.1k Ω C 1=C 2=C 3=10µF T 为3DG12β=80(2)为获得最大不失真输出电压,静态工作点应选在交流负载线中点。
为使静态工作点稳定必须满足以下条件:(3)静态工作点可由下列关系式计算(4)电压放大倍数计算BEQBQBQ UUI I >>>>,1,EBEQBQE C R U UI I -=≈)()(26)1('mA I mV r r EQ bb be β++=,212CC B B B BQV R R R U+=)(C E CQ CC CEQ R R I V U +-=(5)输入电阻输出电阻测量方法:其中:0U 为带负载时的输出电压,'0U 为空载时的输出电压。
(6)Multisim 软件的使用(略) 3. 实验内容及要求(1)打开Multisim 软件,新建一个空白文件,调入所需元器件,并按下面的操作步骤进行实验。
(2)测量静态工作点1) 按图接好电路,设置好元件的参数值,无误后开始仿真。
2) 调节R W ,使U CE Q 约为6V 。
测量U CQ 、U BQ 、U EQ 、,计算I CQ =(V CC -U CQ )/R C 。
(3)放大倍数测量在上述条件下,调入交流信号源,在放大电路输入端接入一个U ip-p =30mV 、f =5KHz 的正弦信号。
基于Multisim10的单管共射放大电路静态分析_杨莲红
图 3 在图 2 中断开上偏电阻后电路的输出波形
在 仿 真 过 程 中 观 察 到 :当 输 入 电 压 较 小 时 ,峰 值 小 于晶体管的基⁃射极间的开启电压 ,则晶体管在输入信 号 的 整 个 周 期 内 均 截 止 ,因 此 观 察 不 到 输 出 信 号 ;进 一 步调整输入信号的幅度,幅值足够大,晶体管也只可能在 信号正半周数值大于基⁃射极间的开启电压时间段内导 通,输出波形必然会失真。失真波形如图 3 所示。由结 果引导学生从理论上分析输出波形出现失真的原因[1,10]。
现代电子技术
2014 年第 37 卷
2 共发射极基本放大电路的静态分析
2.1 共发射极单管放大电路正常工作时的测试分析 利用 Multisim 软件搭建的仿真电路如图 4 所示,接
通+12 V 电源,输入信号 vi,调整电位器 Rp 的值,调整静 态工作点,使静态集电极电流 IC = 2 mA。利用仿真软件 中虚拟仪表测试静态值,见表 1。
YANG Lian⁃hong,YANG Qi,SUN Wan⁃lin
(Department of Physics,Changji College,Changji 831100,China)
Abstract:In "analog electronic technology" course,quiescent operating point is not only the key point,but also the diffi⁃ cult point in teaching. The common emitter basic amplifying circuit is statics simulated and analyzed by using Multisim 10 to make the students have correct understanding about the concept of the quiescent operating point and the importance and necessity of the quiescent operating point on the amplifier circuit,and fully study of the characteristics of common⁃emitter amplifier circuit in different working situations in the study of the basic amplifier circuit. The research shows that computer simulation of electronic circuits with Multisim 10 can improve the teaching quality and teaching effectiveness.
Multisim实践报告单管及多级放大电路的仿真设计与分析
(2)直流静态工作点仿真。 (3)电路的动态参数仿真分析。
图S3.2 静态分析结果
图S3.3 输入、输出波形
(4)参数扫描分析。 (5)仿真数据分析。 ① 由静态工作点相应计算公式求出理论计 算值并与测量值进行比较。
2.通过仿真观察单管和多级放大电路输入、 输出波形的情况、相位关系和失真现象。
3.学习静态工作点Q的ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ量和调整方法, 测量放大器基极和集电极的直流电压。
4.测定每级放大器的静态工作点在直流负 载线上的位置。
5.测量两级放大器的总电压增益,并比较 测量值与计算值。
二、实训器材
PC,Multisim仿真环境。
5
C3
Q2
10uF
R5
2N2219
3kΩ
6
R2 2kΩ
C2 47uF
V1 12 V
图S3.1 单管共射极放大电路仿真原理图
调出双踪示波器与函数信号发生器。
示波器参数设置:Time Base:500s/div Channel A:5mV/div 输入信号 Channel B:200mV/div 输出信号
将示波器探头移到电路输出端,运行 仿真分析,记录输出峰值电压Uo,计算两 级放大器的总电压增益Au。
计算第一级放大器的增益Au1和第二级 放大器的增益Au2及总增益Au,如表S3.4所 示。
表S3.4 RL 增加电路增益计算
Uc1p
Au1
Uc2p
Au2
Au
(6)仿真数据分析。 ① 计算两级放大器电压增益并与测量值比 较。
表S3.1 静态工作点测量
Ub1
基于Multisim10的电路仿真研究
波器 ,创 建A 6 0 D 2 仿真 电路 ,如 图 1 示 。该次 仿真 中 ,采用峰 峰 所 值 为5 V,频 率为 1 H 的正弦 波信 号 源 ,输 出 响应如 图2 0 z 所示 。
2 Mut i软件的特点 ls im
Mut i 加拿 大IT 司在 E ls i m是 I公 WB基础 上推 出的 电子 电路仿 真
图 1 D 2 仿真电路 图 A 6 0
56 苗 滥 萄
A T MA INP N R M 21 0 U O TO O A A 0 1 2 A
31 D60 . A 2 电路仿 真及 响应
以A 2 电路仿 真 为例 ,首先 运 行Mut i 0 D6 0 ls i m1 ,在 绘 图编 辑
器 中选择 信 号 源 、直流 电源 、集成 芯 片AD6 0 电阻 、 电容和 示 2、
过对 实际 电子 电路 的 仿真 分析 ,对 于缩 短 设计 周期 、 节省 设计 费
向 刚 ( 中船重工第7 0 i 1J:  ̄ ,湖北 宜 昌 4 3 0 ) ] 4 0 3
基于 Mu im 1 的 电路仿真研 究 l i 0 t s
Re e r h o ic i y smulto s d o ul sm 0 s a c fcr u t i r a i nba e n M t i 1 i
摘 要 :本文 简述 TMut i 0 lsm 1电路 仿真 的方法 。 以A 2 电路 仿真 为例 , i D60
以对数 字 电路和 模拟 电路 混合 在一起 的 电子 系统进行 仿真 分析 。 ( ) 电路 分析手 段 完备 。除 了可 以 用多 种常 用 测试 仪表 ( 3 如 示波 器 、数 字 万用 表和 伯德 图仪 等) 电路进 行 测试 以外 ,还提 供 对
毕业设计(论文)--基于multisim仿真实验的共射放大电路的研究
邯郸学院本科毕业论文题目基于multisim仿真实验的共射放大电路设计与研究学生指导教师教授年级2007级专业物理学系部物理与电气工程系邯郸学院物理与电气工程系学院2011年5月郑重声明本人的毕业论文是在指导教师张劼的指导下独立撰写完成的。
如有剽窃、抄袭、造假等违反学术道德、学术规范和侵权的行为,本人愿意承担由此产生的各种后果,直至法律责任,并愿意通过网络接受公众的监督。
特此郑重声明。
毕业论文作者(签名):年月日摘要单管共射放大电路在不同频率的工作信号下将影响其电压增益。
在这里,我们从理论分析单管共射放大电路入手,研究其产生频率响应的主要原因,然后用multisim进行仿真,通过改变电路参数观察对电路的上、下限截止频率产生的影响。
之后继续对特定的共射放大电路进行通频带的仿真测试并对单管共射放大电路的频率响应进行讨论,以加深对频率响应的理解。
关键词共射放大电路频率响应截止频率仿真实验Abstract目录摘要 (I)ABSTRACT (II)1 引言 (1)2 背景介绍 (1)3 频率响应的基本概念 (1)3.1高通电路 (1)3.2低通电路 (3)4 晶体管高频小信号模型 (4)4.1BJT完整的混合π模型 (4)4.2简化的混合π模型 (5)4.3混合π模型的主要参数 (6)4.4BJT的频率参数 (7)5 共射放大电路的频率响应 (9)5.1共射放大电路的低频响应 (9)5.2共射放大电路的中频响应 (12)5.3共射放大电路的高频响应 (13)5.4频率改变对共射放大电路输出波形的影响 (16)6 关于共射放大电路的频率响应的讨论 (20)参考文献 (21)致谢 (22)基于multisim 仿真实验的共射放大电路设计与研究1 引言晶体管共射放大电路是放大电路的基础,也是模拟电子技术、电工电子技术等课程的经典实验项目,实验内容设计方面广,实践应用性强。
实际的共射放大电路中总是存在一些电抗性元件,如电容、电感、电子器件的极间电容以及接线电感与接线电容等。
基于Multisim10晶体管共射放大器仿真分析
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。
单管共射放大电路的仿真实验报告
单管共射放大电路的仿真姓名:学号:班级:仿真电路图介绍及简单理论分析电路图:电路图介绍及分析:上图为电阻分压式共射极单管放大器实验电路图。
它的偏置电路采用RB1和RB2组成的分压电路,并在发射极中接有电阻RE,以稳定放大器的静态工作点。
当在放大器的输入端加入输入信号ui后,在放大器的输出端便可得到一个与ui相位相反,幅值被放大了的输出信号uo,从而实现了电大的放大。
元件的取值如图所示。
静态工作点分析(bias point):显示节点:仿真结果:静态工作点分析:VCEQ=1.6V, ICQ≈1.01mA,I BQ= ICQ/ ß电路的主要性能指标:理论分析:设ß=80,VBQ =2.8vVEQ=VBQ-VBEQ=2.1vrbe≈2.2kΩRi=1.12kΩ,Ro≈8.3 kΩAu=-βRL’/rbe=56.7仿真分析:输入电阻:输出电阻:Ri=0.86kΩRo≈9.56 kΩ输入电压:输出电压:则A u=51.2在测量电压放大倍数时,A u=-βR L’/r be,根据此公式计算出来的理论值与实际值存在一定的误差。
引起误差的原因之一是实际器件的β和r be与理想值80和200Ω有出入。
在测量输入输出阻抗时,输出阻抗的误差较小,而输入阻抗的误差有些大,根据公式R i=R B// r be,理论值与实际值相差较大应该与β和r be实际值有很大关系。
失真现象:1.当Rb1,Rb2,Rc不变时,Re小于等于1.9 kΩ时,会出现饱和失真当Re大于等于25 kΩ时,会出现较为明显的截止失真2.当Rb1,Rb2, Re不变时,Rc大于8.6 kΩ时,会出现饱和失真3.当Rb1, Rc, Re不变时,Rb2大于10.4 kΩ时,会出现饱和失真当Rb1, Rc, Re不变时,Rb2小于5.6 kΩ时,会出现截止失真4.当Rb2, Rc, Re不变时,Rb1小于32 kΩ时,会出现饱和失真动态最大输出电压的幅值:改变静态工作点,我们可以看到有波形出现失真。
Multisim10在单管共射放大电路中的应用
Multisim10在单管共射放大电路中的应用曹鸿霞;冒晓莉;张加宏;王友保【摘要】利用Multisim 10仿真软件对单管共射放大电路进行了计算机辅助教学.采用直流工作点分析了电路静态工作点的设置.利用温度扫描和参数扫描分析了温度对静态工作点以及电路参数对输出波形的影响.对电压增益、输入电阻和输出电阻的仿真测试结果和理论计算基本响合.研究表明,利用Multisim 10强大的分析功能对电于电路进行计算机仿真,可以提高教学质量和教学效果.%Mulisim 10 simulation software was used for computer aided teaching. The quiescent operating point was set by using DC operating point. The influence of temperature on quiescent operating point and circuit parameter on output voltage waveform were analyzed by using temperature scanning and parameter scanning. The simulation test of voltage gain, input resistance and output resistance coincide with theoretical calculation loasically. The results show that using the powerful analysis capability of Multisim 10 , the computer simulation of electronic circuits can enhance the teaching quality and teaching effect.【期刊名称】《现代电子技术》【年(卷),期】2011(034)014【总页数】4页(P169-172)【关键词】Multisim 10;电路仿真;静态工作点;动态参数【作者】曹鸿霞;冒晓莉;张加宏;王友保【作者单位】南京信息工程大学电子与信息工程学院,江苏,南京,210044;南京信息工程大学电子与信息工程学院,江苏,南京,210044;南京信息工程大学电子与信息工程学院,江苏,南京,210044;南京信息工程大学电子与信息工程学院,江苏,南京,210044【正文语种】中文【中图分类】TN919-34;TP319.90 引言在电子技术的发展历程中,随着计算机辅助技术的应用和普及,以及电子产品向数字化、集成化、微型化和低功耗方向的发展,EDA(Electronic Design Automation)技术逐渐产生并日趋完善。
基于Multisim 10的共射极放大器设计与仿真
基于Multisim 10的共射极放大器设计与仿真许建明;彭森;王小沅;陈鹏【摘要】Computer aided design and simulation on common emitter amplifier circuit were prepared using Muhisim 10 simulation software. The use of DC operating point analysis and set of the static operating point; analysis of the frequency characteristics of the circuit using Bode Plotter;simulation test on the voltage gain, input resistance and output resistance,and test results are basically to agree with theoretical calculations. It was found that Multisim 10 simulation software with a strong design and simulation analysis function, can shorten the design cycle, ensure the safety of operation, convenient debug, save costs and improve the design quality, etc.%利用Multisim 10仿真软件对共射极放大电路进行了计算机辅助设计和仿真。
运用直流工作点对静态工作点进行了分析和设定;利用波特图示仪分析了电路的频率特性;对电压增益、输入电阻和输出电阻进行了仿真测试,测试结果和理论计算值基本一致。
基于Multisim的单管放大电路的设计和仿真分析
基于Multisim的单管放大电路的设计和仿真分析作者:沈欢王云秀肖俊沈钻杨来源:《物联网技术》2017年第05期摘要:文中使用Multisim仿真软件这种虚拟实验环境对模拟电路中常用的单管放大电路进行了仿真分析。
在理论分析的基础上,利用Multisim提供的基本仿真分析方法,如直流工作点分析、交流分析等,使学生通过仿真掌握放大电路的主要性能指标,学会调整、检查电路的工作状态,学会测量放大电路的输入电阻、输出电阻和电压放大倍数,了解不同负载情况对放大倍数的影响。
关键词:Multisim;单管放大电路;仿真分析;放大电路中图分类号:TN7;TP39 文献标识码:A 文章编号:2095-1302(2017)05-0-020 引言模拟电子技术是电子、通信类专业的一门专业基础课。
通过这门课的学习,使学生掌握电子电路的基本理论与基本实验技能,并初步具有电子电路的设计和创新能力。
随着科技的发展,电子电路分析和设计方法实现了现代化和自动化,在教学中适当引用计算机辅助工具实现硬件设计软件化,让实验变得简单、方便,同时可帮助学生快速理解理论知识。
使用Multisim 软件不仅可以快速设计电路,还可与理论设计进行比较,为电路的进一步调试提供便利,极大地缩短了产品的研发周期。
本文以典型的单管放大电路为例,具体介绍了利用Multisim设计单管放大电路,并对其进行静态和动态分析,得到放大电路的静态工作点,分析静态工作点的影响因素;在动态分析的基础上得到了电路的电压放大倍数、输入电阻、输出电阻及带宽。
1 Multisim仿真软件功能及特点学习电子技术,不仅要熟练掌握电子器件以及电路的基本原理、参数计算方法,更重要的是对电路的分析、应用以及开发。
Multisim是一款在业内广泛采用的电子电路仿真与设计软件,其功能强大,能最大化满足使用者的需求,其拥有的专业功能可以轻松处理较为复杂的电路设计。
它包含电路原理图的输入、电路硬件描述语言输入,具有丰富的仿真分析能力,元件库中提供了大量仿真模型,确保了仿真结果的准确性、真实性和实用性,并集成了多种虚拟仪表,包含大量设计实例、课程设计和研究项目,使得实验更加简便快捷。
实验三、单管放大电路
实验三单管共发射极放大电路仿真实验【实验目的】1、掌握用Multisim10分析单管放大电路主要指标的方法。
2、熟悉仿真软件中直流工作点分析法。
3、测量放大器的电压放大倍数。
【实验原理】图2.3.1是一种实用的静态工作点稳定的基极分压式的共射极放大电路。
其中Rb1、Rb2是分压式偏置电阻,在晶体管的发射极到地之间接有Re与Ce的并联电路,其中Ce称为旁路电容,要求在信号频率上呈现的容抗很小,近似短路。
因此Re上仅有发射极电流中的直流分量所产生的直流压降。
C1、C2是耦合电容。
要求该放大器能对输入信号不失真地放大,必须设置一个合适的静态工作点,这项工作要靠调节基极偏置电阻Rw来完成。
L + Vo _图2.3.1 单管共射极放大电路一、静态分析在Multisim10中测得小信号时三极管(2N222A)的V BE = 0.65V,由估算法可知静态工作点:2121012 1.84V50 5.1101.840.651.19mA 11.19220mA 5.4A220()12 1.19(21)8.43Vβμβ==⨯≈++++--≈=≈==≈=≈≈-+≈-⨯+≈取,b BQ CC b b w BQ BECQ EQ eCQBQ CEQ CCCQ c e R V V R R R V V I I R I I V V I R R二、动态分析电压放大倍数是衡量放大器放大信号能力的重要指标。
实际测量中,将其定义为在不产生非线性失真的条件下,输出电压与输入电压的有效值之比。
对于图2.3.1所示实验电路图,由其对应的微变等效电路分析、估算可知:2626200(1)2002215572 5.57k 1.19//2//222039.55.57be EQ o C L v i be r I U R R A U r ββ=Ω++=+⨯≈Ω≈Ω==-=-⨯=-【实验器材】计算机、Multisim10软件【实验步骤】一、 静态工作点测试按图2.3.2从Multisim10的基本工具栏中调出所需的电阻、电位器、电容、三极管、电源等元件。
单管共射放大电路Multisim仿真实验
单管共射放大电路Multisim仿真实验
Lt
D
单管共射放大电路Multisim仿真
1.实验目的:在Multisim中构建单管共射放大电路,测量其
静态工作点,观察输入输出波形,测量输入输出电阻
2.实验器材(双踪示波器,万用表,电阻,电容,电源)
3.实验过程:
(1).测量静态工作点
〔2〕.观察Ui,Uo
〔3〕,当Ui=9.998mv时候
为了测量输出电阻R0,将RL开路的Uo’=1.567v
如图:
2.分压式工作点稳定电路Multisim仿真
〔1〕构建电路图,电路中三极管β=30,rbb`=300Ω
测得静态工作状态UBQ,UCQ,UEQ,IBQ,ICQ
(2).U0,Ii,示波器U0和UI相反
〔3〕.换上β=60的三极管后测得静态UBQ,UCQ,UEQ,IBQ,ICQ
反应放大电路Multisim仿真
1.实验目的:利用Multisim的直流工作点分析功能测量放大
电路的静态工作点
2.实验器材:双踪示波器,万用表,电阻,电容,电源.
3.实验过程
(1).构建如下电路图
(2). 利用Multisim的直流工作点分析功能测量放大电路的静态工作点
4.实验结果如图:。
Multisim 10在模拟电路实验中的应用
模拟电路实验课是通过实验手段,培养学生在模拟电路方面使用电子仪器、设计及调试电路等方面的实际动手能力。
由于传统方法受实验设备、场地和时间限制,同时还存在着教学理念陈旧,实验效率低等问题,所以计算机的辅助分析及仿真技术在电子实验运用中得到了广泛的应用。
Multisim有一个完整的集成化设计环境,具有直观的图形界面,庞大的元器件库,强大的仿真能力和分析功能,完善的虚拟仪器功能,从而成为各类学校电工、电子实验教学的首选工具软件。
1 建立仿真电路在Multisim 10电路窗口中建立如图1所示单管放大器仿真电路。
设置信号源“XFGl”幅度为10 mV,频率为1 kHz的正弦波信号,开关K1,K2设为闭合,K3设为打开状态,Rw可调电位器取值为50%。
2 静态分析当输入信号ui=0,确定静态工作点,求解电路中有关的电流、电压值等。
2.1 万用表测量静态工作点设置信号源输出为O V,打开仿真开关,分别读出万用表"XMMl”,“XMM2"和"XMM3"的电压值,UB=2.29 V,URC=3.314 V,UCE=7.018 V,如图2所示。
读出测量值并计算静态工作点:ICQ=1.105 mA,UCEQ=7.018 V。
2.2 直流工作点分析直流工作点分析也是确定静态工作点的一种方法。
选择Simulate菜单中的Analyses-DC Operating point Analysis进入设置,在设置“Output”项中选择V(2),V(3)和V(4)为输出项,如图3所示。
单击“Simulate”按钮,显示如图4所示的输出电压值。
2.3 温度变化对静态工作点的影响温度扫描分析方法是分析温度变化对静态工作点的影响。
设置信号源输出为10 mV,1 kHz的正弦波信号,选择“Simulate”菜单中的“Temperature Sweep Analysis”进入设置,在“Analysis Parameters”选项中进行起始、终止温度的设置,如图5所示,并单击“EditAnalysis”按钮,设置开始时间与结束时间,然后设定“Output”V(4)为输出项,再进行仿真。
实验报告一 单极放大电路的设计与仿真
实验报告一单极放大电路的设计与仿真1.实验目的(1)使用Multisim软件进行原理图仿真。
(2)掌握仿真软件调整和测量基本放大电路静态工作点的方法。
(3)掌握仿真软件观察静态工作点对输出波形的影响。
(4)掌握利用特性曲线测量三极管小信号模型参数的方法。
(5)掌握放大电路动态参数的测量方法。
2.实验内容1. 设计一个分压偏置的单管共射放大电路,要求信号源频率5kHz(峰值10mV),负载电阻5.1kΩ,电压增益大于50。
2.调节电路静态工作点(调节电位计),观察电路出现饱和失真和截止失真的输出信号波形,并测试对应的静态工作点值。
3.调节电路静态工作点(调节电位计),使电路输出信号不失真,并且幅度最大。
在此状态下测试:①电路静态工作点值;②三极管的输入、输出特性曲线和β、rbe、rce值;③电路的输入电阻、输出电阻和电压增益;④电路的频率响应曲线和fL、fH值。
3.实验步骤单管共射放大电路示意图图1.1(1)非线性失真分析放大器要求输出信号和输入信号之间是线性关系,不能产生失真。
由于三极管存在非线性,使输出信号产生了非线性失真。
从三极管的输出特性曲线可以看出,当静态工作点处于放大区时,三极管才能处于放大状态;当静态工作点接近饱和区或截止区时,都会引起失真。
放大电路的静态工作点因接近三极管的饱和区而引起的非线性失真称为饱和失真,对于NPN管,输出电压表现为顶部失真。
不过由于静态工作点达到截止区,三极管几乎失去放大能力,输出的电流非常小,于是输出电压波形也非常小,因此有时候很难看到顶部失真的现象,而只能观察到输出波形已经接近于零。
①饱和失真由于饱和失真的静态工作点偏高,也就是IBQ的值偏大,所以调小滑动变阻器至0%时产生饱和失真,信号幅度最大时的输出信号波形图如下:图1.32.截止失真调节滑动变阻器,增加基极偏置电阻,那么基极的电流IB逐渐减小,同时集电极电流也逐渐减小并趋于零,从而使得集电极的电位越发接近直流电源VCC,三极管近似于短路。
虚拟仿真实验报告
电子技术虚拟仿真实验报告专业:班级:姓名:学号:实验一、单级阻容耦合放大电路仿真实验一、实验目的1、进一步熟悉multisim10软件的使用方法。
2、学会用multisim10软件分析单管放大电路的主要性能指标。
3、了解仿真分析法中的直流工作点分析法。
4、掌握测量放大器的电压放大倍数。
5、掌握静态工作点变化对放大器输出波形的影响。
6、了解不同的负载对放大倍数的影响。
7、学会测量放大器输入、输出电阻的方法。
二、实验内容及步骤1.静态工作点的测试(1)在电子仿真软件Multisim 10基本界面的电子平台上组建如图1所示的仿真电路。
双击电位器图标,将弹出的对话框的“Valve”选项卡的“Increment”R”。
栏改成“1”,将“Label”选项卡的“RefDes”栏改成“P图1单级阻容耦合放大电路仿真电路图R大约在35%左右时,利用直流工作点分析方法分析直流工作点(2)调节P的值。
直流工作点分析(DC Operating Point Analysis)是用来分析和计算电路静态工作点的,进行分析时,Multisim 10自动将电路分析条件设为电感、交流电压源短路,电容断开。
单击Multisim 10菜单“Simulate/Analyses/DC operating Point…”,在弹出的对话框中选择待分析的电路节点,如2图所示。
单击Simulate 按钮进行直流工作点分析。
分析结果如图3所示。
列出了单级阻容耦合放大电路各节点对地电压数据,根据各节点对地电压数据,可容易计算出直流工作点的值,依据分析结果,将测试结果填入表1中,比较理论估算与仿真分析结果。
图2 直流工作点分析选项对话框图3 直流工作点分析结果2. 电压放大倍数测试(1)关闭仿真开关,从电子仿真软件Multisim 10基本界面虚拟仪器工具条中,调出虚拟函数信号发生器和虚拟双踪示波器,将虚拟函数信号发生器接到电路输入端,将虚拟示波器两个通道分别接到电路的输入端和输出端,如图4所示。
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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。
1 Multisim软件介绍
Multisim是IIT公司进行设计推广出的设计软件,涵盖电路的设计、仿真及生成,是一套元器件齐全、界面简明,操作简单的使用工具。
它不仅能设计和测试电路,还能进行演示,对给出的电路进行分析,减少真实实验的成本,是必不可少的实用型软件。
本文使用的版本是NI Multisim 10.0,其主要特点是:
(1)Multisim 10有更全面的电路分析功能,能完成多种电路的分析,如瞬态遇稳态分析、时域与频域分析、线性与非线性装置分析等电路分析,可以在分析电路的性能上帮助设计人员。
(2)Multisim 10通过对各电路元件的仿真,测试出电路中的故障,从而在不同情况下观察电路的状态。
(3)Multisim 10可以用多媒体技术设计、仿真实验;电路所使用的元件和测试仪器都有,能实现电路设计和方便的试验不同类型的电路并对其进行测试和分析。
2 Multisim10对单管共射放大电路的仿真与分析
单管共射放大电路是模拟电子技术课程中最基本的放大电路。
利用Multisim10不仅可以方便的连接仿真电路,更可以对单管共射放大电路进行各种分析。
2.1 电路的设计与仿真
如图1所示,是单管分压式偏置共射极放大电路的仿真设计实验图。
在元件板中抓取
10mv/1kHz的正弦信号作为输入,选取电阻R4作为负载,并选取C1、C2电容与输入/输出进行耦合。
2.2 确定静态工作点
对实验电路的结点3、7、5(即晶体管的b、c、e三极)作直流工作点分析(DC Operating Point),得到如图2所示的静态工作点(Q点)分析结果,可得对应静态工作点电压分别为:基极电压V(3)=1.65461V,集电极电压V(7)=7.1164V,发射极电压V(5)=991.19510mV,通过数据比较,可知发射结正向偏置,且集电极反偏,即静态时,该电路工作在放大区。
2.3 确定电压放大倍数和通频带
对实验电路的结点8输出负载部分进行交流分析(AC Analysis)(其纵坐标刻度设置为Linear),得到图3所示的幅频特性和相频特性曲线。
由图可验证其幅频特性具有带通性,中频段的放大倍数均多于低频段和高频段。
在软件中按下图形显示窗口(Grapher View)中的“Show/Hide Cursors”按钮,显示两个可移动的游标并打开其说明窗口,得到幅频特性的测量数据如图4所示。
其中,纵轴Y轴的最大值max=89.85就是电路中的放大倍数。
拉动两个游标使其对应的y1和y2约等于其最大值89.85的0.707倍(约为63.5),此时对应的x1≈600.9Hz和x2≈25.35M分别为电路的下限截止频率和上限截止频率,两者之差dx≈25.35M即为电路的通频带。
由此可见,运用Multisim10的交流分析可以非常方便、准确快捷地得到放大电路的放大倍数和通频带等指标。
2.4 参数扫描分析(Parameter Sweep)
利用参数扫描分析进一步研究负载电阻、发射极电阻、耦合电容和旁路电容等元件参数的变化对电路放大倍数和通频带等指标的影响。
图5到图8分别显示了对R4、R6、C1和C3,进行交流分析时,结点8输出负载部分的参数扫描分析结果。
由图5扫描曲线可知,负载的阻值愈大,放大的倍数愈大。
由图6可以分析出,发射极电阻值越大,放大倍数越小,通频带越宽,这与发射极电阻的负反馈作用的结果是相同的。
由图7可见,耦合电容C1的变化对电路通频带的影响不大,而旁路电容C3的变化对电路通频带的影响明显,下限截止频率因C3的增大而减小,通频带也跟着展宽。
这是因为C3两端电路的等效电阻比C1两端电路的等效电阻小,所以相同的电容变化在C3回路引起的时间常数变化就大,相应的下限截止频率的变化也大。
2.5 输入、输出电阻的确定
对于输入和输出电阻,实验过程中可在输入、输出端口用欧姆表测电阻,也可在端口加测量电阻用交流电压表和交流电流表测电阻。
当然,更可以利用Multisim10提供的传递函数分析(Transfer Function)功能方便地确定输入和输出电阻,这样便发挥了仿真实验的优势。
在图1所示的电路中,将C1用短路线替代后,按图9所示设置其传递函数分析,选择需要分析得到输入信号源为V1,选择输出变量为7号结点的电压,得到分析结果如图10所示,图中,第二行的4.28571kΩ为电路的输入电阻,第三行的5.0kΩ为电路的输出电阻。
在上述分析过程中,我们不仅可以方便的得出放大电路的静态值,动态值,输入输出电阻。
还可以对元件参数进行扫描分析,可以使我们更好的理解电路中各元件对电路的影响。
3 结论
通过Multisim 10对单管共射放大电路的仿真可以看出,该软件操作简便,使实验更加方便。
利用该软件不仅能仿真分析电路,提高了时间的利用率,降低了时间的消耗,使实验生动,还能排除电路故障。
本文只运用了Multisim10仿真软件的部分功能,在模拟电子技术基础的学习研究中还有很大的应用空间。
参考文献
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[2]张新喜.许军.Multisim 10电路仿真及应用[M].北京:机械工业出版社,2010.
[3]白玉成.基于MULTISIM仿真电路的设计与分析[D].哈尔滨:哈尔滨工程大学,2010.
[4]华成英,童诗白.模拟电子技术基础[M].北京:高等教育出版社,2008.
作者简介
李瑞金(1986-),女,山西省晋中市人。
现为山西农业大学信息学院机电工程系教师。
研究方向为电子信息工程。
作者单位
山西农业大学信息学院机电工程系山西省太谷县 030800。