基于Multisim的三極管放大電路仿真分析

圖2(b)所示即為此時的輸入輸出波形，從波形圖看出，輸入與輸出反相，uRL 正負半周對稱，uR2 的信號峰值約為9.75 mV,uRL 的信號峰值約為101.78 mV,uRL 實現(xiàn)了對輸入信號uR2 不失真的放大，符合理論分析的結(jié)果。

2.2.2 靜態(tài)工作點偏高

由式(1)~式(3)可知，當Rp 減小時，三極管基極電位UBQ 會升高，發(fā)射極電流和集電極電流會增大，則集電極電阻Rc 上的壓降及發(fā)射極電阻(Re1 + Re2) 上的壓降會增大，使得UCEQ 減小，電路的靜態(tài)工作點上移，接近三極管的飽和區(qū)。

現(xiàn)調(diào)節(jié)Rp 使之取值為0,得到如圖3(a)所示的直流工作點數(shù)據(jù)，可得三極管三個極此時的電位：

UBQ≈ 4.35 V,UCQ≈ 3.81 V,UEQ≈ 3.70 V .

由此計算得靜態(tài)工作點數(shù)據(jù)：

UBEQ≈ 0.65 V, UCEQ≈ 0.11 V可見，UBEQ > UON ,但UCEQ UBEQ ,三極管在直流電源的作用下已經(jīng)進入到飽和區(qū)，在輸入信號的正半周會一直處于飽和狀態(tài)，輸出信號的負半周會出現(xiàn)失真。

圖3(b)所示的波形圖為此時測得的輸入輸出波形，從波形圖可知，uRL 的正向信號峰值約為28.82 mV,反向信號峰值約為-18.26 mV,出現(xiàn)了明顯的底部失真，此失真顯然是因為靜態(tài)工作點過高導致的。

2.2.3 靜態(tài)工作點偏低

反之，當基極電阻Rp 增大時，三極管基極電位UBQ會降低，同時發(fā)射極電流和集電極電流會減小，則集電極電阻Rc 上的壓降及發(fā)射極電阻(Re1 + Re2) 上的壓降會減小，使得UCEQ 增大，電路的靜態(tài)工作點下移，接近三極管的截止區(qū)。

調(diào)節(jié)Rp 取值為700 kΩ ,得到如圖4(a)所示的直流工作點數(shù)據(jù)，可得三極管三個極此時的電位：

UBQ≈ 0.596 V,UCQ≈ 11.82 V,UEQ≈ 0.079 V .

由此計算得靜態(tài)工作點數(shù)據(jù)：

UBEQ≈ 0.517 V, UCEQ≈ 11.741 V可見，UBEQ UON,UCEQ 接近于VCC ,三極管在直流電源的作用下已經(jīng)接近截止，在輸入信號的負半周UBE 會更小，三極管基本處于截止狀態(tài)，輸出信號的正半周會出現(xiàn)失真。圖4(b)所示的波形圖為此時測得的輸入/輸出波形，從波形圖可知，uRL 的正向信號峰值約為22.94 mV,反向信號峰值約為-25.55 mV,出現(xiàn)了明顯的頂部失真，該失真顯然是因為三極管的靜態(tài)工作點過低所致。若繼續(xù)增大Rp 的取值，會發(fā)現(xiàn)UB 和UE 的值會繼續(xù)減小，UC 的值會繼續(xù)增大，波形的失真會越來越嚴重。

3 結(jié)語

由上述仿真結(jié)果可知，電路元件Rp 的取值將直接影響電路的靜態(tài)工作點，電路靜態(tài)工作點的取值直接影響電路的動態(tài)輸出，體現(xiàn)了靜態(tài)工作的重要性，與理論分析的結(jié)果一致。

利用仿真軟件對電路進行仿真，可以一邊修改電路參數(shù)一邊觀察仿真結(jié)果，能實時看到電路參數(shù)改變帶來的結(jié)果，省去了復雜的計算推理，結(jié)果卻更加形象直觀。同時還能得到一些單靠理論分析所看不到的結(jié)果，如三極管出現(xiàn)底部失真及頂部失真對應的電路元件參數(shù)臨界值?？傊?，在教學中引入仿真軟件，一方面可以通過實際的數(shù)據(jù)幫助學生更好地理解放大電路的本質(zhì)，同時還會引導學生思考一些新的問題，激發(fā)學生的學習興趣，有助于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識，為學生以后的自主學習鋪就了另一條道路。