基于Multisim11的靜態(tài)工作點穩(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仿真軟件對靜態(tài)工作點穩(wěn)定電路的靜態(tài)工作點、動態(tài)參數(shù)、頻率特性幾個方面進行了仿真研究，仿真結(jié)果與理論計算基本一致。

Multisim11；靜態(tài)工作點；動態(tài)分析；頻率特性

引言

EDA(Electronic Design Automation)技術(shù)是指以計算機為工作平臺，融合了應(yīng)用電子技術(shù)、計算機技術(shù)、信息處理及智能化技術(shù)的最新成果，進行電子產(chǎn)品的自動設(shè)計。EDA技術(shù)依托先進的計算機技術(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內(nèi)容，靜態(tài)工作點穩(wěn)定電路是具有代表性的一個放大電路，在教學(xué)中有必要讓學(xué)生進行深入研究。文章利用Multisim11軟件對其進行了仿真研究。

1 靜態(tài)工作點分析

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

其Q點進行仿真結(jié)果如圖2所示。

從圖2中可以計算出節(jié)點4和節(jié)點3之間的電壓即UCEQ=6.48V。可以看出Q點的選擇是比較合理的，基本處于交流負(fù)載線的中點。

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)工作點穩(wěn)定電路的Q點數(shù)據(jù)

這時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點合理時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。如果把滑動變阻器R1調(diào)到10％，對應(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點設(shè)置過高，三極管進入飽和區(qū)引起的，為飽和失真。如果把R1調(diào)到90％，對應(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點設(shè)置過低，三極管進入截止區(qū)引起，為截止失真。

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

圖4 靜態(tài)工作點對電路的影響

圖6 靜態(tài)工作點穩(wěn)點電路電壓放大倍數(shù)的測量

2 動態(tài)分析

2.1 電壓放大倍數(shù)Au的測定

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

理論計算公式為：

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

2.2 輸入電阻的測量

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

理論計算：

計算得：Ri=1.35KΩ

圖7 靜態(tài)工作點穩(wěn)點電路輸入電阻的測量

2.3 輸出電阻的測量

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

理論值ro=Rc=5.1KΩ

2.4 頻率特性的測量

頻率特性測量時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)工作點穩(wěn)點電路輸出電阻的測量

圖9 靜態(tài)工作點穩(wěn)點電路幅頻特性/相頻特性測試電路圖

打開波特儀控制面板(圖10)，在幅頻特性測試儀上移動標(biāo)志找到3db點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)工作點穩(wěn)點電路頻率特性測量結(jié)果

3 結(jié)束語

文章利用Multisim11對靜態(tài)工作點穩(wěn)定電路的靜態(tài)分析、動態(tài)分析和頻率特性三個方面進行了仿真研究，理論計算與仿真結(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、直觀的觀察到實驗結(jié)果，有助于調(diào)動學(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。

[1]童詩白，華成英.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)(第四版)[M].北京：高等教育出版社，2006.

[2]曹鴻霞等.Multisim10在單管共射放大電路中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2011，34(14)：169-172.

[3]雷躍，譚永紅.NI Multisim11電路仿真應(yīng)用[M].北京：電子工業(yè)出版社，2011.

[4]王荔芳等.放大電路的Multisim10仿真分析[J]現(xiàn)代電子技術(shù)，2011，34(18)：172-174.

[5]李建兵，周長林.EDA技術(shù)基礎(chǔ)教程[M].北京：國防工業(yè)出版社，2009.

[6]陳林.EDA技術(shù)在電子技術(shù)基礎(chǔ)實驗教學(xué)中的應(yīng)用[J].信息技術(shù)，2003，27(4)：11-13.

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)