岳永哲 李然

摘要：单管共射放大电路是“模拟电子技术基础”引入的第一个放大电路电路，该文利用Multisim 12仿真软件，对单管共发射极放大电路进行静态、动态仿真测试分析，能让学生对放大电路的工作原理产生相对直观的认识， 使学生对放大电路更好的接受。

关键词： 放大电路； Multisim l2； 静态工作点；电路仿真

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2018）09-0279-02

1引言

“模拟电子技术基础”作为电类专业的专业基础课，是电类专业学生不可能规避的课程，而这门课程本身学起来又相对比较难。单管共射放大电路是这门课程的入门电路，如能够对此电路的工作原理有相对深入理解，对以后更好的学习这门课程会有很大帮助。有效利用仿真软件Multisim 12，对单管基本共发射极放大电路进行静态以及动态两方面的仿真测试分析， 会使学生对基本放大电路的工作原理产生相对感观的认识，对后续的各种放大电路接受起来会变得更加容易。同时，Multisim 12仿真软件上手很容易，但其仿真功能很强大，学会使用该软件，对以后电子电路的学习会有很大帮助。

2 单管共射放大电路

2.1 工作原理

单管共射放大电路是三种基本放大电路中最为常见的一种，图1所示电路为共射放大电路中的典型静态工作点稳定电路。

放大电路本身是一个能量转换电路，微弱的的电信号加到放大电路输入端，通过放大电路的直流电源提供能量，使输出得到放大的电信号。晶体管作为放大电路的核心部件，要想使放大电路正常工作就必须保证晶体管有合适的直流偏置。在外加输入信号为零，即输入端对地短接的情况下，整个放大电路中只有在直流电源作用下形成的直流信号存在，晶体管的基极电流IB、集电极电流IC、基极与射极间的电压VBE和集电极与射极间的电压VCE，这四个直流分量常被称为放大电路的静态工作点。放大电路有输入信号加入时，基极电流会在原来直流分量IB的基础上叠加交流分量ib，由于是在放大区，所以集电极电流也会在原来Ic的基础上叠加上由基极电流变化所引起的大小为ic=βib的交流变化，集电极电流的变化会引起集电极电阻RC上压降的变化，进而使输出电压发生变化，这样信号的传送与放大就得以完成。我们可以看到，整个放大过程都必须使交流信号驮载在直流信号之上，所以放大电路的静态工作点的合理设置是放大的基础。图1所示电路中各元器件的参数如何设定才能达到上述要求呢？通过Multisim 12仿真实验就可以轻松解决。

2.2 静态工作点设置

选用常用的一些元器件，在图1的基础上我们搭建出图2所示电路。通过调节RP的大小，我们可以从仿真软件中读出晶体管的集电极电位和基极电位，经过比较这两个电位值我们就能够很直观地判断出晶体管是否工作在放大区，即晶体管的发射结是否在正向偏置状态，其集电结是否处在反向偏置状态。在静态晶体管处在放大的前提下，其在静态工作点在放大区的位置是否合理呢？如果静态工作点设置过高会有怎样的后果？那么静态工作点设置过低的话，又将会出现什么不一样的状况呢？下面我们通过Multisim 12软件对上述情况做下仿真实验。

2.2.1 静态工作点设置合理时放大电路分析

根据经验我们调节RP，使晶体管集电极电位达到9V左右，输入加入有效值为5mV频率为1KHz的正弦波信号，如图3所示电路，图4为仿真输入与输出波形。从图4中，我们可以看到，输入波形与输出波形有180度的相移，恰好证明了共射放大电路的电压放大倍数为何为负值。从图4中还可以读出，输出量基本被放大了50倍，输出波形并不是表面幅度看上去的只有输入波形的几倍，因为输入波形的比例为20mV/格，而输入波形的比例为200mV/格。

2.2.2 静态工作点设置过低时放大电路分析

调节RP置其最大值，并增大输入信号置20mV，如图5所示电路。我们通过万用表的数值可以判断出，此时放大电路的静态工作点设的过低了。从图6中可以看出，输出波形出现了严重的顶部失真，这种非线性失真是由静态工作点设置过低，放大电路在放大过程中，晶体管进入了截止状态，所以这种失真也称为截止失真。

2.2.3 静态工作点设置过高时放大电路分析

调节RP置其最小值，并增大输入信号置10mV，如图7所示电路。通过万用表的数值可以判断出，此时放大电路的静态工作点设的过高了。从图8中可以看出，输出波形出现了严重的底部失真，这种非线性失真是由静态工作点设置过高，放大电路在放大过程中，晶体管进入了饱和状态，所以这种失真也称为饱和失真。

通过以上仿真分析，学生可以较直观的了解放大电路的工作原理，以及更深入的理解静态工作点的设置对放大电路的重要性。通过仿真电路，学生可以时时的对电路的元器件参数进行调整，并能通过仿真分析很直观地看到这些参数调整后对电路所带来的影响，这会使学生感觉到，原来电路也并非看不到、摸不着的东西，进而使学生对学好“模拟电子技术基础”这门课程的信心大增。

3 结语

Multisim 12是一款功能非常强大的电路仿真软件，熟练掌握这款软件的使用，不但对学生学习“模拟电子技术基础”这门课程有很大帮助，而且在以后的电子电路相关课程的学习中会起到深远影响。

参考文献：

[1] 张凤凌.模拟电子技术基础[[M].北京：中国电力出版社， 2015.

[2] 聂典.Multisim 12仿真設计[M].北京：电子工业出版社， 2014.

[3] 王连英.基于 Multisim10的电子仿真实验与设计[M].北京：北京邮电大学出版社， 2009.

[4] 童诗白， 华成英.模拟电子技术基础[M].北京：高等教育出版社， 2006.