基于Multisim的模拟电路仿真与分析.ppt

注意，编辑AC Sweep时纵轴刻度请选择Linear。 注意，编辑AC Sweep时纵轴刻度请选择Linear。 * 基于Multisim的模拟电路仿真与分析 一 单管共射放大电路仿真实验 （课堂内4学时）（红色部分要求写入报告） 1、静态工作点 2、温度变化对静态工作点的影响 3、通频带分析 二 集成运放负反馈放大电路仿真实验 （课堂外4学时） 1、比例放大电路仿真实验分析 2、加减法运算电路仿真实验分析 3、有源滤波器电路仿真实验分析 引 言 模拟电路主要包括晶体管放大电路、集成运算放大电路、正弦波振荡电路、电压比较器电路、有源滤波器和直流稳压电源等。 本章将通过模拟电路的实例分析，介绍Multisim14的仿真实验和仿真分析功能在模拟电路中的应用。 1 单管共射放大电路的仿真实验与分析 单管放大电路是由单个晶体管构成的放大电路，分为共射、共集和共基三种结构。每种电路都有自己的特点和用途。共射放大电路的电压放大倍数高，是常用的电压放大器；共集放大电路(也称为射极输出器)输入电阻高、输出电阻低、带负载能力强，常用于多级放大电路的输入级和输出级；共基放大电路频带宽、高频性能好，在高频放大器中十分常见。衡量放大电路的指标有：电压或电流的放大倍数、输入与输出电阻、通频带、非线性失真系数、最大输出功率和效率等。 1.1 单管放大电路 共射放大电路 共集放大电路 共基放大电路 单管共射放大器实验电路如图所示，采用分压式偏置、带发射极电阻的静态工作点稳定结构。输入为10mV/1kHz正弦信号，负载是电阻R4，输入与输出通过电容C1、C2耦合。 1.2 仿真实验与分析 1 单管共射放大电路的仿真实验与分析 （1）确定静态工作点 对结点1、3、7(即三极管的b、c、e三极)作直流工作点分析，可得电路的静态工作点数据，并得UBE=V[1]-V[7]≈0.65V、UCE=V[3]-V[7]≈6.11V, 由此可判断该电路工作在放大区。 调整偏置电阻R1或R5可以改变静态工作点，但静态工作点过高会产生饱和失真、过低会产生截止失真。R5为总值50％和20％时4号结点的输出波形分别如图所示。显然，R5为总值50％时输出波形没有失真，而R5为总值20％时输出波形出现了饱和失真。 1.2 仿真实验与分析 1 单管共射放大电路的仿真实验与分析 饱和失真 （2）温度变化对静态工作点的影响 本例利用温度扫描分析研究温度变化对静态工作点的影响，其分析参数设置为：温度变化范围0oC~70oC，扫描温度增量为10oC，并设3号结点的静态电压和R3支路的静态电流为分析对象，分析结果如图所示。可见，随着温度升高，3 号结点的电压呈下降趋势，对应的集电极电流呈上升趋势，符合静态工作点随温度升高而升高的理论分析结果。 1.2 仿真实验与分析 1 单管共射放大电路的仿真实验与分析 单管共射放大电路交流等效电路 （3）确定电压放大倍数和通频带 对输出结点4做交流扫描分析可得电路的频率特性如图所示。其中，幅频特性具有带通性(低频段和高频段的放大倍数均低于中频段)。当移动两个游标并打开其说明窗口时，可得幅频特性的测量值。其中，Y轴对应的最大值89.85为电压放大倍数，两个游标对应的y1和y2约等于最大值0.707倍(约63.5)时对应的x1(598.3Hz)和x2(24.8MHz)分别为电路的下限和上限截止频率，二者之差dx(24.2MHz)为电路的通频带。 1.2 仿真实验与分析 1 单管共射放大电路的仿真实验与分析 1.2 仿真实验与分析 1 单管共射放大电路的仿真实验与分析 利用参数扫描分析负载电阻R4和发射极电阻R6变化对放大倍数和通频带的影响。图示分别为R4和R6从1kΩ扫描至5kΩ时在结点4 得到的电路频率响应特性。可见，负载电阻越大，放大倍数越大，空载时放大倍数最大。发射极电阻越大，放大倍数越小，通频带越宽，这与发射极电阻的负反馈作用结果相一致。 （4）元件参数对放大倍数和通频带的影响 1.2 仿真实验与分析 1 单管共射放大电路的仿真实验与分析 利用参数扫描分析耦合电容C1和旁路电容C3变化对放大倍数和通频带的影响。图示分别为C1和C3从1μF扫描至10μF时在结点4 得到的电路频率响应特性。可见， C1对通频带影响不大，而C3变化时下限截止频率随C3的增加而减小，通频带随之展宽。这是因为C3两端电路的等效电阻比C1两端的小，对应的时间常数变化大，相应的下限截止频率变化也大。 （4）元件参数对放大倍数和通频带的影响 （5）测量输入电阻 把放大电路看着一个整体，可以在输入端串联一个已知电阻，加入交流信号源后，通过测量电阻两端的电压，即可计算得到放大电路的输入电阻。