基于Multisim11的靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定電路研究

李建偉

(長治學(xué)院 電子信息與物理系，山西 長治 046011)

基于Multisim11的靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定電路研究

李建偉

(長治學(xué)院 電子信息與物理系，山西 長治 046011)

文章利用Multisim11仿真軟件對(duì)靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定電路的靜態(tài)工作點(diǎn)、動(dòng)態(tài)參數(shù)、頻率特性幾個(gè)方面進(jìn)行了仿真研究，仿真結(jié)果與理論計(jì)算基本一致。

Multisim11；靜態(tài)工作點(diǎn)；動(dòng)態(tài)分析；頻率特性

引言

EDA(Electronic Design Automation)技術(shù)是指以計(jì)算機(jī)為工作平臺(tái)，融合了應(yīng)用電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息處理及智能化技術(shù)的最新成果，進(jìn)行電子產(chǎn)品的自動(dòng)設(shè)計(jì)。EDA技術(shù)依托先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)和相關(guān)應(yīng)用軟件，能最大限度的提高電子線路或系統(tǒng)的設(shè)計(jì)質(zhì)量和效率，從而節(jié)省人力、物力和開發(fā)成本，縮短開發(fā)周期。

模擬電子技術(shù)是電子專業(yè)的基礎(chǔ)課程。放大電路的分析是該課程的重點(diǎn)內(nèi)容，靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定電路是具有代表性的一個(gè)放大電路，在教學(xué)中有必要讓學(xué)生進(jìn)行深入研究。文章利用Multisim11軟件對(duì)其進(jìn)行了仿真研究。

1 靜態(tài)工作點(diǎn)分析

測(cè)量電路如圖1所示。在Multisim11中做出電路圖。該電路中選擇的三極管型號(hào)為2N2712，并將其放大倍數(shù)設(shè)置為50。

其Q點(diǎn)進(jìn)行仿真結(jié)果如圖2所示。

從圖2中可以計(jì)算出節(jié)點(diǎn)4和節(jié)點(diǎn)3之間的電壓即UCEQ=6.48V?？梢钥闯鯭點(diǎn)的選擇是比較合理的，基本處于交流負(fù)載線的中點(diǎn)。

從原理圖上可直接求出UCEQ，求解方法如下：

代入數(shù)據(jù)得UCEQ=6.25V。結(jié)果與仿真數(shù)據(jù)基本吻合。

圖2 靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定電路的Q點(diǎn)數(shù)據(jù)

這時(shí)打開示波器可以觀察到輸入與輸出的波形如圖3所示。

圖3 Q點(diǎn)合理時(shí)uo和ui的波形

從圖3中可以看出uo與ui相位相反，輸出波形沒有失真。如果把滑動(dòng)變阻器R1調(diào)到10％，對(duì)應(yīng)的波形如圖4(a)所示，在圖中很明顯的看到輸出波形uo的底部削平，由于該放大電路輸入與輸出反相，失真波形是由于Q點(diǎn)設(shè)置過高，三極管進(jìn)入飽和區(qū)引起的，為飽和失真。如果把R1調(diào)到90％，對(duì)應(yīng)的波形如圖4(b)所示，在圖中可以看到輸出波形uo的頂部有失真，是由于Q點(diǎn)設(shè)置過低，三極管進(jìn)入截止區(qū)引起，為截止失真。

在仿真過程中，可以適當(dāng)?shù)脑龃筝斎胄盘?hào)，同時(shí)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R1，通過示波器觀察輸出波形，當(dāng)波形頂部和底部同時(shí)削平(雙向失真)時(shí)，保持R1不變，這時(shí)候靜態(tài)工作點(diǎn)是合理的，只要減小輸入信號(hào)就可得到理想的波形。

圖4 靜態(tài)工作點(diǎn)對(duì)電路的影響

圖6 靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)點(diǎn)電路電壓放大倍數(shù)的測(cè)量

2 動(dòng)態(tài)分析

2.1 電壓放大倍數(shù)Au的測(cè)定

在圖6所示的測(cè)量電路中，用電壓表直接測(cè)出放大電路的輸入端(節(jié)點(diǎn)2)與地之間的電壓即為輸入電壓。輸出端(節(jié)點(diǎn)5)與地之間的電壓即為輸出電壓。

理論計(jì)算公式為：

代入數(shù)據(jù)得：AU=-24.9，仿真結(jié)果與理論計(jì)算基本一致。

2.2 輸入電阻的測(cè)量

根據(jù)輸入電阻的定義，只要測(cè)出其輸入電壓與輸入電流的有效值即可。測(cè)量電路如圖7，從測(cè)量數(shù)據(jù)求得：

理論計(jì)算：

計(jì)算得：Ri=1.35KΩ

圖7 靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)點(diǎn)電路輸入電阻的測(cè)量

2.3 輸出電阻的測(cè)量

在測(cè)量輸出電阻時(shí)，常用到兩種方法。首先將輸入信號(hào)短路，然后在輸出端加交流信號(hào)U0，測(cè)出輸入電流，利用公式即可求出。也可通過測(cè)試電路有載和空載時(shí)的輸出電壓得出測(cè)量結(jié)果。本文采用了前者。測(cè)量電路如圖8所示。

理論值ro=Rc=5.1KΩ

2.4 頻率特性的測(cè)量

頻率特性測(cè)量時(shí)只要將波特儀的輸入與輸出和放大電路的輸入與輸出連接即可。電路如如圖9所示。

圖8 靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)點(diǎn)電路輸出電阻的測(cè)量

圖9 靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)點(diǎn)電路幅頻特性/相頻特性測(cè)試電路圖

打開波特儀控制面板(圖10)，在幅頻特性測(cè)試儀上移動(dòng)標(biāo)志找到3db點(diǎn)可以得到其上限截止頻率fH為46.278MHZ，下限截止頻率fL為539.468HZ。

圖10 靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)點(diǎn)電路頻率特性測(cè)量結(jié)果

3 結(jié)束語

文章利用Multisim11對(duì)靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定電路的靜態(tài)分析、動(dòng)態(tài)分析和頻率特性三個(gè)方面進(jìn)行了仿真研究，理論計(jì)算與仿真結(jié)果基本一致。將Multisim仿真軟件引入到模擬電路的教學(xué)中，能使學(xué)生更方便、形象、直觀的觀察到實(shí)驗(yàn)結(jié)果，有助于調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，激發(fā)學(xué)習(xí)潛能，起到很好的教學(xué)效果。

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Research on Multisim11 in Quiescent Point Stabilization Circuit

Li Jian-wei
(Department of Electronics Information and Physics，Changzhi University，Changzhi Shanxi 046011)

In this paper，Multisim11 simulation software used for static stability circuit analysis.Mainly from the static and dynamic parameters，used frequency characteristics of the circuit is simulated.The simulation results are consistent with the theoretical analysis and calculation.

Multisim11；static working point；dynamic analysis；frequency characteristic

TN919-34

A

1673-2014(2012)02-0014-04

2012—02—03

長治學(xué)院科研課題資助(2011115)。

李建偉(1979—)，男，山西長治人，助教，主要從事電路與系統(tǒng)研究。

(責(zé)任編輯 郝瑞宇)