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基于Multisim10的单管共射放大电路静态分析

发布时间:2018-10-11 02:15:02 文章来源:工具之家    

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杨莲红 杨奇 孙万麟

摘 要: 静态工作点是“模拟电子技术”课程中的教学重点,也是教学难点。利用仿真Multisim 10软件,对共发射极基本放大电路进行静态仿真测试分析,使学生在基本放大电路的学习中对静态工作点的概念、静态工作点对放大电路的重要性和必要性有比较清晰正确的理解,对共发射极放大电路在不同工作情况下的特点有一个比较全面的认识。研究表明,利用Multisim 10强大的分析功能对电子电路进行计算机仿真,可以提高教学质量和教学效果。

关键词: 静态工作点; Multisim l0; 放大电路; 电路仿真

中图分类号: TN919?34; TP319.9 文献标识码: A 文章编号: 1004?373X(2014)05?0127?04

0 引 言

模拟电子技术作为高校理工科专业的一门重要的专业基础课程,工程实践性比较强。由于课程知识体系和分析方法等方面的特点,学生对课程的学习存在一定的困难。鉴于此,在模拟电子技术课程的教学中,采取将传统的电路理论分析与仿真技术相结合的方式,对课程中的重点、难点知识进行突破,不失为一种有效的措施。

静态工作点的概念几乎贯穿整个“模拟电子技术”教学的始终,是本课程的教学重点,也是教学难点[1]。为了使学生在基本放大电路的学习中就对静态工作点的概念、静态工作点对放大电路的必要性和重要性有比较清晰正确的认识,为模拟电路后期的学期打下扎实的基础。本文利用仿真Multisim 10软件,对共发射极基本放大电路进行静态仿真测试分析。利用计算机仿真软件,课内讲授和课外探究相结合,化简单抽象为具体形象,化枯燥乏味为生动有趣,充分调动了学生的学习兴趣和自主性,帮助学生更好地理解和掌握教学内容[2?7]。

1 基本放大电路中的静态工作点

1.1 静态工作点

当输入信号为零时,放大电路工作在直流工作状态,也称为静态。此时,晶体管的基极电流[IB、]集电极电流[IC、]基一射极间的电压[UBE]和集一射极间管压降[UCE,]统称为静态工作点参数。又因这些直流量所对应的正是晶体管输入输出特性曲线上的一个点,故称其为静态工作点Q,如图1所示。

1.2 设置静态工作点的必要性

设置合适的静态工作点是保障放大电路正常放大信号的前提。设置静态工作点的目的在于保证输入信号在整个变化范围内,工作点始终处于放大区,从而使放大电路不失真地放大信号[8?9]。在如图2所示电路中不设置静态工作点(去掉电路的上偏电阻),利用Multisim 10仿真软件进行仿真后观察分析电路的输出波形。

在仿真过程中观察到:当输入电压较小时,峰值小于晶体管的基?射极间的开启电压 ,则晶体管在输入信号的整个周期内均截止,因此观察不到输出信号;进一步调整输入信号的幅度,幅值足够大,晶体管也只可能在信号正半周数值大于基?射极间的开启电压时间段内导通,输出波形必然会失真。失真波形如图3所示。由结果引导学生从理论上分析输出波形出现失真的原因[1,10]。

基于以上仿真、观察、分析,说明不设置静态工作点,电路就不能正常放大输入信号。使学生进一步理解设置合适的静态工作点的必要性。

2 共发射极基本放大电路的静态分析

2.1 共发射极单管放大电路正常工作时的测试分析

通过仿真技术分析单管放大电路在静态工作点设置不同的情况下的输出波形、静态值等特点,使学生进一步认识到了合适的静态工作点的设置对放大电路正常放大信号的重要性。同时也使学生进一步了解了同一放大电路在不同的工作状态下,静态电流、电压的数值特点,也将此数值特点可以作为今后在电路调试中判断电路工作状态的基本依据。

3 结 语

将放大电路静态工作点的知识讲授与Multisim 10仿真有机结合起来,对静态工作点这个教学重点的突破不失为一种有效的途径。

首先,借助Multisim 10仿真,使学生对静态工作点设置的必要性和重要性有进一步深刻的理解。

其次,借助Multisim 10仿真,将静态工作点正确设置和不能正确设置两种情况下,电路的输出波形的特点、静态工作点数值特点,形象直观地展现在学生面前,由此创设情景,激发了学生探究的兴趣,进一步从理论上解释观察到的现象和数值特点。相比传统的枯燥的理论讲解,学生的理解效果更好。

最后,借助Multisim 10仿真,将不同工作情况下电路的输出波形、静态工作点数值特点集中在一起进行对比,为学生今后分析问题解决问题能力的培养打下基础。

参考文献

[1] 任秀芳,陈世夏,王翠珍.对“模拟电子技术”中静态工作点的教学探讨[J].电气电子教学学报,2013,35(2):69?73.

[2] 刘贵栋,王淑娟.应用Multisim的“电子技术基础”研究性教学实践[J].电气电子教学学报,2010,32(5):60?67.

[3] 曹鸿霞,冒晓莉,张加宏,等.Multisim 10在单管共射放大电路中的应用[J].现代电子技术,2011,34(14):169?172.

[4] 桂静宜.Multisim 10在模拟电路实验教学改革中的应用[J].电子科技,2010,23(1):107?110.

[5] 聂典.Multisim 10计算机仿真在电子电路设计中的应用[M].北京:电子工业出版社,2009.

[6] 庄俊华.Multisim 9入门及应用[M].北京:机械工业出版社,2008.

[7] 黄智伟.基于NI Multisim的电子电路计算机仿真设计与分析[M].北京:电子工业出版社,2008.

[8] 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.

[9] 康华光.电子技术基础:模拟部分[M].北京:高等教育出版社,2008.

[10] 许建明,彭森,王小沅,等.基于Multisim 10的共射极放大器设计与仿真[J].电子设计工程,2012,20(3):88?91.

[11] 张爱英.基于Multisim的三极管放大电路仿真分析[J].现代电子技术,2013,36(4):123?126.

[12] 王荔芳,余磊,周晓华.放大电路的Multisim10仿真分析[J].现代电子技术,2011,34(18):172?174.

摘 要: 静态工作点是“模拟电子技术”课程中的教学重点,也是教学难点。利用仿真Multisim 10软件,对共发射极基本放大电路进行静态仿真测试分析,使学生在基本放大电路的学习中对静态工作点的概念、静态工作点对放大电路的重要性和必要性有比较清晰正确的理解,对共发射极放大电路在不同工作情况下的特点有一个比较全面的认识。研究表明,利用Multisim 10强大的分析功能对电子电路进行计算机仿真,可以提高教学质量和教学效果。

关键词: 静态工作点; Multisim l0; 放大电路; 电路仿真

中图分类号: TN919?34; TP319.9 文献标识码: A 文章编号: 1004?373X(2014)05?0127?04

0 引 言

模拟电子技术作为高校理工科专业的一门重要的专业基础课程,工程实践性比较强。由于课程知识体系和分析方法等方面的特点,学生对课程的学习存在一定的困难。鉴于此,在模拟电子技术课程的教学中,采取将传统的电路理论分析与仿真技术相结合的方式,对课程中的重点、难点知识进行突破,不失为一种有效的措施。

静态工作点的概念几乎贯穿整个“模拟电子技术”教学的始终,是本课程的教学重点,也是教学难点[1]。为了使学生在基本放大电路的学习中就对静态工作点的概念、静态工作点对放大电路的必要性和重要性有比较清晰正确的认识,为模拟电路后期的学期打下扎实的基础。本文利用仿真Multisim 10软件,对共发射极基本放大电路进行静态仿真测试分析。利用计算机仿真软件,课内讲授和课外探究相结合,化简单抽象为具体形象,化枯燥乏味为生动有趣,充分调动了学生的学习兴趣和自主性,帮助学生更好地理解和掌握教学内容[2?7]。

1 基本放大电路中的静态工作点

1.1 静态工作点

当输入信号为零时,放大电路工作在直流工作状态,也称为静态。此时,晶体管的基极电流[IB、]集电极电流[IC、]基一射极间的电压[UBE]和集一射极间管压降[UCE,]统称为静态工作点参数。又因这些直流量所对应的正是晶体管输入输出特性曲线上的一个点,故称其为静态工作点Q,如图1所示。

1.2 设置静态工作点的必要性

设置合适的静态工作点是保障放大电路正常放大信号的前提。设置静态工作点的目的在于保证输入信号在整个变化范围内,工作点始终处于放大区,从而使放大电路不失真地放大信号[8?9]。在如图2所示电路中不设置静态工作点(去掉电路的上偏电阻),利用Multisim 10仿真软件进行仿真后观察分析电路的输出波形。

在仿真过程中观察到:当输入电压较小时,峰值小于晶体管的基?射极间的开启电压 ,则晶体管在输入信号的整个周期内均截止,因此观察不到输出信号;进一步调整输入信号的幅度,幅值足够大,晶体管也只可能在信号正半周数值大于基?射极间的开启电压时间段内导通,输出波形必然会失真。失真波形如图3所示。由结果引导学生从理论上分析输出波形出现失真的原因[1,10]。

基于以上仿真、观察、分析,说明不设置静态工作点,电路就不能正常放大输入信号。使学生进一步理解设置合适的静态工作点的必要性。

2 共发射极基本放大电路的静态分析

2.1 共发射极单管放大电路正常工作时的测试分析

通过仿真技术分析单管放大电路在静态工作点设置不同的情况下的输出波形、静态值等特点,使学生进一步认识到了合适的静态工作点的设置对放大电路正常放大信号的重要性。同时也使学生进一步了解了同一放大电路在不同的工作状态下,静态电流、电压的数值特点,也将此数值特点可以作为今后在电路调试中判断电路工作状态的基本依据。

3 结 语

将放大电路静态工作点的知识讲授与Multisim 10仿真有机结合起来,对静态工作点这个教学重点的突破不失为一种有效的途径。

首先,借助Multisim 10仿真,使学生对静态工作点设置的必要性和重要性有进一步深刻的理解。

其次,借助Multisim 10仿真,将静态工作点正确设置和不能正确设置两种情况下,电路的输出波形的特点、静态工作点数值特点,形象直观地展现在学生面前,由此创设情景,激发了学生探究的兴趣,进一步从理论上解释观察到的现象和数值特点。相比传统的枯燥的理论讲解,学生的理解效果更好。

最后,借助Multisim 10仿真,将不同工作情况下电路的输出波形、静态工作点数值特点集中在一起进行对比,为学生今后分析问题解决问题能力的培养打下基础。

参考文献

[1] 任秀芳,陈世夏,王翠珍.对“模拟电子技术”中静态工作点的教学探讨[J].电气电子教学学报,2013,35(2):69?73.

[2] 刘贵栋,王淑娟.应用Multisim的“电子技术基础”研究性教学实践[J].电气电子教学学报,2010,32(5):60?67.

[3] 曹鸿霞,冒晓莉,张加宏,等.Multisim 10在单管共射放大电路中的应用[J].现代电子技术,2011,34(14):169?172.

[4] 桂静宜.Multisim 10在模拟电路实验教学改革中的应用[J].电子科技,2010,23(1):107?110.

[5] 聂典.Multisim 10计算机仿真在电子电路设计中的应用[M].北京:电子工业出版社,2009.

[6] 庄俊华.Multisim 9入门及应用[M].北京:机械工业出版社,2008.

[7] 黄智伟.基于NI Multisim的电子电路计算机仿真设计与分析[M].北京:电子工业出版社,2008.

[8] 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.

[9] 康华光.电子技术基础:模拟部分[M].北京:高等教育出版社,2008.

[10] 许建明,彭森,王小沅,等.基于Multisim 10的共射极放大器设计与仿真[J].电子设计工程,2012,20(3):88?91.

[11] 张爱英.基于Multisim的三极管放大电路仿真分析[J].现代电子技术,2013,36(4):123?126.

[12] 王荔芳,余磊,周晓华.放大电路的Multisim10仿真分析[J].现代电子技术,2011,34(18):172?174.

摘 要: 静态工作点是“模拟电子技术”课程中的教学重点,也是教学难点。利用仿真Multisim 10软件,对共发射极基本放大电路进行静态仿真测试分析,使学生在基本放大电路的学习中对静态工作点的概念、静态工作点对放大电路的重要性和必要性有比较清晰正确的理解,对共发射极放大电路在不同工作情况下的特点有一个比较全面的认识。研究表明,利用Multisim 10强大的分析功能对电子电路进行计算机仿真,可以提高教学质量和教学效果。

关键词: 静态工作点; Multisim l0; 放大电路; 电路仿真

中图分类号: TN919?34; TP319.9 文献标识码: A 文章编号: 1004?373X(2014)05?0127?04

0 引 言

模拟电子技术作为高校理工科专业的一门重要的专业基础课程,工程实践性比较强。由于课程知识体系和分析方法等方面的特点,学生对课程的学习存在一定的困难。鉴于此,在模拟电子技术课程的教学中,采取将传统的电路理论分析与仿真技术相结合的方式,对课程中的重点、难点知识进行突破,不失为一种有效的措施。

静态工作点的概念几乎贯穿整个“模拟电子技术”教学的始终,是本课程的教学重点,也是教学难点[1]。为了使学生在基本放大电路的学习中就对静态工作点的概念、静态工作点对放大电路的必要性和重要性有比较清晰正确的认识,为模拟电路后期的学期打下扎实的基础。本文利用仿真Multisim 10软件,对共发射极基本放大电路进行静态仿真测试分析。利用计算机仿真软件,课内讲授和课外探究相结合,化简单抽象为具体形象,化枯燥乏味为生动有趣,充分调动了学生的学习兴趣和自主性,帮助学生更好地理解和掌握教学内容[2?7]。

1 基本放大电路中的静态工作点

1.1 静态工作点

当输入信号为零时,放大电路工作在直流工作状态,也称为静态。此时,晶体管的基极电流[IB、]集电极电流[IC、]基一射极间的电压[UBE]和集一射极间管压降[UCE,]统称为静态工作点参数。又因这些直流量所对应的正是晶体管输入输出特性曲线上的一个点,故称其为静态工作点Q,如图1所示。

1.2 设置静态工作点的必要性

设置合适的静态工作点是保障放大电路正常放大信号的前提。设置静态工作点的目的在于保证输入信号在整个变化范围内,工作点始终处于放大区,从而使放大电路不失真地放大信号[8?9]。在如图2所示电路中不设置静态工作点(去掉电路的上偏电阻),利用Multisim 10仿真软件进行仿真后观察分析电路的输出波形。

在仿真过程中观察到:当输入电压较小时,峰值小于晶体管的基?射极间的开启电压 ,则晶体管在输入信号的整个周期内均截止,因此观察不到输出信号;进一步调整输入信号的幅度,幅值足够大,晶体管也只可能在信号正半周数值大于基?射极间的开启电压时间段内导通,输出波形必然会失真。失真波形如图3所示。由结果引导学生从理论上分析输出波形出现失真的原因[1,10]。

基于以上仿真、观察、分析,说明不设置静态工作点,电路就不能正常放大输入信号。使学生进一步理解设置合适的静态工作点的必要性。

2 共发射极基本放大电路的静态分析

2.1 共发射极单管放大电路正常工作时的测试分析

通过仿真技术分析单管放大电路在静态工作点设置不同的情况下的输出波形、静态值等特点,使学生进一步认识到了合适的静态工作点的设置对放大电路正常放大信号的重要性。同时也使学生进一步了解了同一放大电路在不同的工作状态下,静态电流、电压的数值特点,也将此数值特点可以作为今后在电路调试中判断电路工作状态的基本依据。

3 结 语

将放大电路静态工作点的知识讲授与Multisim 10仿真有机结合起来,对静态工作点这个教学重点的突破不失为一种有效的途径。

首先,借助Multisim 10仿真,使学生对静态工作点设置的必要性和重要性有进一步深刻的理解。

其次,借助Multisim 10仿真,将静态工作点正确设置和不能正确设置两种情况下,电路的输出波形的特点、静态工作点数值特点,形象直观地展现在学生面前,由此创设情景,激发了学生探究的兴趣,进一步从理论上解释观察到的现象和数值特点。相比传统的枯燥的理论讲解,学生的理解效果更好。

最后,借助Multisim 10仿真,将不同工作情况下电路的输出波形、静态工作点数值特点集中在一起进行对比,为学生今后分析问题解决问题能力的培养打下基础。

参考文献

[1] 任秀芳,陈世夏,王翠珍.对“模拟电子技术”中静态工作点的教学探讨[J].电气电子教学学报,2013,35(2):69?73.

[2] 刘贵栋,王淑娟.应用Multisim的“电子技术基础”研究性教学实践[J].电气电子教学学报,2010,32(5):60?67.

[3] 曹鸿霞,冒晓莉,张加宏,等.Multisim 10在单管共射放大电路中的应用[J].现代电子技术,2011,34(14):169?172.

[4] 桂静宜.Multisim 10在模拟电路实验教学改革中的应用[J].电子科技,2010,23(1):107?110.

[5] 聂典.Multisim 10计算机仿真在电子电路设计中的应用[M].北京:电子工业出版社,2009.

[6] 庄俊华.Multisim 9入门及应用[M].北京:机械工业出版社,2008.

[7] 黄智伟.基于NI Multisim的电子电路计算机仿真设计与分析[M].北京:电子工业出版社,2008.

[8] 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.

[9] 康华光.电子技术基础:模拟部分[M].北京:高等教育出版社,2008.

[10] 许建明,彭森,王小沅,等.基于Multisim 10的共射极放大器设计与仿真[J].电子设计工程,2012,20(3):88?91.

[11] 张爱英.基于Multisim的三极管放大电路仿真分析[J].现代电子技术,2013,36(4):123?126.

[12] 王荔芳,余磊,周晓华.放大电路的Multisim10仿真分析[J].现代电子技术,2011,34(18):172?174.

现代电子技术 2014年5期

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