1、共集电极放大器的 multisim 仿真分析摘 要本文首先介绍了现代电子技术的发展及研发流程，说明了现代电子仿真技术在现有的电子线路模拟及应用中的重要作用，简单的介绍了 Multisim10 的功能。然后本文详细的介绍了 Multisim10 教育版的详细功能，包括主窗口、菜单栏、工具栏、元器件库以及仪器仪表库等，同时也介绍了 Multisim10 的电路分析方法。接着本文根据低频电子线路中的知识，设计了共集电极放大器，阐述了它的设计原理以及具体的电路参数分析。最后，本文用MULTISIM10 对本文设计的射极跟随器进行了仿真，主要包括：静态工作点的测量，电路参数对静态工作点的影响分析以及静态
2、工作点对放大器的影响分析；电压放大倍数和输入输出电阻的测量，以及三极管参数对它们的影响；同时还绘制了参考点的放大器频率响应曲线。关键词：射极跟随器；Multisim10；静态工作点；电路参数；频率响应AbstractThis paper first introduces the development of modern electronic technology and development processes, illustrated by modern electronic simulation technology in the existing electronic circuit
3、 simulation and application of important effect, simple introduction to the MULTISIM10s function. Then this paper introduces the MULTISIM10Education Edition detailed features, including the main window, menu bar, toolbar, components and instrumentation library; it also introduces the MULTISIM10circu
4、it analysis method. Based on the knowledge of low frequency electronic circuit, design of the common collector amplifier, expounds its design principle and the concrete circuit parameter analysis. Finally, this paper uses MULTISIM10 to the emitter follower is simulated, including: measurement of sta
5、tic work point, circuit parameters on the static working point and effect analysis and static work point on the amplifier effects analysis; voltage amplification and input and output resistance measurement, and the three transistor parameters influence on them; at the same time also draws a referenc
6、e point for the amplifier frequency response curve.Key-words：Emitter follower; MULTISIM10; Static working point; circuit parameter; frequency response目 录1 绪论 11.1 选题背景及意义 11.2 理论基础 21.3 本文研究内容 22 Multisim10 功能简介 .42.1 Multisim10 概述 42.2 Multisim10 教育版功能详述 52.3 Multisim10 电路分析方法 73 共集电极放大器的理论分析 93.1
7、共集电极放大器原理 93.2 电路参数分析 94 共集电极放大器的 Multisim10 仿真分析 104.1 静态工作点测量 .114.2 电压放大倍数测试 .124.3 输入电阻测试 .134.4 输出电阻测试 .134.5 放大器的频率响应 .13参考文献 .15致 谢 .16本科毕业论文共集电极放大器的 multisim 仿真分析第 1 页，共 16 页1 绪论1.1 选题背景及意义随着电子技术的飞速发展及工业应用的不断深入，各种各样的放大器应用于我们的日常生活中。它们作为现代集成电路的一部分，服务于我们的生活。为了更好的研究各种放大器的选择性放大功能单靠人工搭建硬件电路去不断测试和总
8、结已经不能满足现有的社会化大生产的需要了，为此，一种新的检验各种元器件性能的手段和方式诞生了，这就是我们的电子元器件模拟。电子元器件模拟软件提供丰富的模拟和数字原件库，通过各个元件的组合产生我们需要的应用电路，然后根据我们的期望对电路进行调整，测试我们所设计的电路的性能，经过调试后的电路才能应用于生产和加工。现代集成电子产品的生产加工流程一般如下： 11）在预研阶段要进行设计方案论证并加以评审，其工作有：(1)调查搜集有关资料加以消化、理解；(2)获得相关样品进行分析，画出电路图，测试其技术性能，相关参数，写出评价的相关资料；(3)确定预研方案，为了突破复杂关键技术，减小产品预研的技术风险，寻
9、求最佳方案，要进行一系列的试验，做好原始记录，并加以整理分析；(4)制订产品的方案设计，对该方案进行理论分析和计算，通过优化设计和必要的试验提出完整的电原理图，关键元器件的参数计算，初步的结构设计等。2）初样制作。初样制作是检验设计方案正确与否的依据，根据上述预研阶段中在电路搭试的基础上，制作 PCB 手板及样品，其数量应不少于 6-10 个。样品完成后，进行各种参数的测试，并做出完整的记录。这相关记录应当是质检部门即第三方，而不是开发者本人提供的。如制作的样品取得较为满意的测试结果，则写出初样制作总结报告，此外还应编制以下文件：产品的电原理图；印制电路板(布线图，元件布置图) ；元器件明细表
10、(BOM) ；关键元器件的采购规范；生产及试验用的工装夹具；初步成本估算；产品的技术条件；产品的技术条件。如初样的性能测试与试验均已通过，难验证了设计方案的正确性，则进行初样评审，PCB 板开模评审，结构件开模评审等工作。如初样评审未通过，则重新进行预研，重新制作样板，直到初样评审通过为止。3）小样生产。用小批量生产验证设计方案的正确性。如试产通过，则写出试产报告，研制技术总结报告，产品技术条件，产品设计图纸，结构图纸，工艺技术文件，自制件消耗定额，标准件及外购件清单，产品检验规范，劳动工时和成本核算等，小批量试生产数量不少于 50 个。4）生产性试制阶段(批量试生产阶段 )。通过批量试生产以
11、完善与改进产品的设计文件，工艺文件，全部技术文件，最终达到生产定型的目的。批量试生产数量应为 200-500 只。只有批量试生产取得满意效果才能算是研发工作完成任务。现代电子技术教学中，EDA 实验已经成为了一种趋势。射极跟随器作为一种常见的单项放大器，其仿真和应用更是值得我们去研究和关注。计算机技术的发展以及电子系统设计的新要求，推动电子线路的设计方法和手段取得了长足的进步，电子设计自动化(Electronic Design Automation EDA)工具代表着电子系统设计的技术潮流。EDA 软件不仅为本科毕业论文共集电极放大器的 multisim 仿真分析第 2 页，共 16 页电子工
12、程师提供了功能强大的设计工具，也为院校的课程教学提供了先进的教学手段和方法。将 EDA 软件 Multisim10 应用于教学，作为教学的补充，它可以使学生增强对电子电路的感性认识，掌握各种仪器的基本使用、电路参数的测试方法。实践证明，这种新的教学、设计手段的运用，有助于培养学生创新能力、计算机应用能力和实际动手能力。利用计算机的电子设计自动化(EDA)应是电子技术教学今后的发展方向。1.2 理论基础在低频电子教学中，介绍完了基本元器件后，紧接着就是对三种最基本放大器的介绍，可见三种放大器已经作为电子线路的基础知识灌入其中。射极跟随器指的是：信号从基极输入，从发射极输出的放大器。其特点为输入阻
13、抗高，输出阻抗低，电压放大系数略低于1，负载能力强，输入信号与输出信号相位相同。也可认为射极跟随器是一种电流放大器。常作阻抗变换和级间隔离用。三极管按共集(Common Collector)方式连接。就是基极与集电极共地，基极输入信号，发射极输出，亦称为共集电极放大器 2。动态电压放大倍数小于 1 并接近 1，且输出电压与输入电压同相但是输出电阻低，具有电流放大作用，所以有功率放大作用。Multisim10 是 Electronics Workbench(简称 EWB)的升级版。是电子线路分析与设计的优秀仿真软件,它主要完成设计的电路原理图输入、电路仿真和 PLD 设计功能。针对不同的用户需要
14、，Multisim10 发行了多个版本,分为增强专业版、专业版、个人版、教育版、学生版和演示版等。本文以教育版为例进行介绍。Multisim10 与其他电路仿真软件相比，具有如下一些优点 3。（1）系统高度集成，界面直观，操作方便。Multisim10 将原理图的创建、电路的测试分析和结果的图表显示等全部集成到同一个电路窗口中，整个操作界面就像一个实验工作平台。测试仪表和某些仿真元件的外形与实物非常接近，操作方法也基本相同，因而该软件易学易用。（2）具有数字、模拟及数字/模拟混合电路的仿真能力。在电路窗口中既可以分别对数字或模拟电路进行仿真，也可以将数字元件和模拟元件连接在一起进行仿真分析。（
15、3）电路分析手段完备。Multisim10 除了提供 11 种常用的测试仪表外，还提供了直流工作点、瞬态分析、傅立叶分析等 18 种常用的电路仿真分析方法。（4）提供多种输入输出接口。Multisim10 可以输入由其他仿真软件所创建的 Spice网表文件，并自动形成相应的电路原理图。也可以把 EWB 环境下所创建的电路原理图输出给 Portal 等常见的 PCB 软件进行印制电路设计。（5）提供射频电路仿真功能。Multisim10 具有射频电路仿真功能,这是目前众多通用电路仿真软件所不具有的。（6）使用灵活方便。在 Multisim10 中，与现实元件对应的元件模型丰富，增强了仿真电路的适
16、用性。元件编辑器给用户提供了自行或修改所需元件模型的工具。元件之间的连接方式灵活，允许连线任意走向，允许把子电路当作一个元件使用，从而增大了电路的仿真规模。另外,根据电路图形的大小，程序能自动调整电路窗口尺寸，不再需要人为设置。1.3 本文研究内容本科毕业论文共集电极放大器的 multisim 仿真分析第 3 页，共 16 页本文首先介绍了现代电子技术的发展及研发流程，说明了现代电子仿真技术在现有的电子线路模拟及应用中的重要作用，简单的介绍了 Multisim10 的功能。然后本文详细的介绍了 Multisim10 教育版的详细功能，包括主窗口、菜单栏、工具栏、元器件库以及仪器仪表库等，同时也
17、介绍了 Multisim10 的电路分析方法。接着本文根据低频电子线路中的知识，设计了共集电极放大器，阐述了它的设计原理以及具体的电路参数分析。最后，本文用MULTISIM10 对本文设计的射极跟随器进行了仿真，主要包括：静态工作点的测量，电路参数对静态工作点的影响分析以及静态工作点对放大器的影响分析；电压放大倍数和输入输出电阻的测量，以及三极管参数对它们的影响；同时还绘制了参考点的放大器频率响应曲线。本科毕业论文共集电极放大器的 multisim 仿真分析第 4 页，共 16 页2 Multisim10 功能简介2.1 Multisim10 概述NI Multisim10 是美国国家仪器公司
18、（NI，National Instruments）最新推出的Multisim 最新版本。目前美国 NI 公司的 EWB 的包含有电路仿真设计的模块 Multisim、PCB设计软件 Ultiboard、布线引擎 Ultiroute 及通信电路分析与设计模块 Commsim4 个部分，能完成从电路的仿真设计到电路版图生成的全过程。Multisim、Ultiboard、Ultiroute 及Commsim4 个部分相互独立，可以分别使用。Multisim、Ultiboard、Ultiroute 及Commsim4 个部分有增强专业版（Power Professional） 、专业版（Profess
19、ional） 、个人版（Personal） 、教育版（Education） 、学生版（Student）和演示版（Demo）等多个版本，各版本的功能和价格有着明显的差异。NI Multisim10 用软件的方法虚拟电子与电工元器件，虚拟电子与电工仪器和仪表，实现了“软件即元器件” 、 “软件即仪器” 。NI Multisim 10 是一个原理电路设计、电路功能测试的虚拟仿真软件。NI Multisim10 的元器件库提供数千种电路元器件供实验选用，同时也可以新建或扩充已有的元器件库，而且建库所需的元器件参数可以从生产厂商的产品使用手册中查到，因此也很方便的在工程设计中使用。NI Multisim
20、10 的虚拟测试仪器仪表种类齐全，有一般实验用的通用仪器，如万用表、函数信号发生器、双踪示波器、直流电源；而且还有一般实验室少有或没有的仪器，如波特图仪、字信号发生器、逻辑分析仪、逻辑转换器、失真仪、频谱分析仪和网络分析仪等。NI Multisim10 具有较为详细的电路分析功能，可以完成电路的瞬态分析和稳态分析、时域和频域分析、器件的线性和非线性分析、电路的噪声分析和失真分析、离散傅里叶分析、电路零极点分析、交直流灵敏度分析等电路分析方法，以帮助设计人员分析电路的性能。NI Multisim10 可以设计、测试和演示各种电子电路，包括电工学、模拟电路、数字、电路、射频电路及微控制器和接口电路
21、等。可以对被仿真的电路中的元器件设置各种故障，如开路、短路和不同程度的漏电等，从而观察不同故障情况下的电路工作状况。在进行仿真的同时，软件还可以存储测试点的所有数据，列出被仿真电路的所有元器件清单，以及存储测试仪器的工作状态、显示波形和具体数据等。NI Multisim10 有丰富的 Help 功能，其 Help 系统不仅包括软件本身的操作指南，更重要的是包含有元器件的功能解说，Help 中这种元器件功能解说有利于使用 EWB 进行 CAI教学。另外，NI Multisim10 还提供了与国内外流行的印刷电路板设计自动化软件 Protel及电路仿真软件 PSpice 之间的文件接口，也能通过
22、Windows 的剪贴板把电路图送往文字处理系统中进行编辑排版。支持 VHDL 和 Verilog HDL 语言的电路仿真与设计。利用 NI Multisim10 可以实现计算机仿真设计与虚拟实验，与传统的电子电路设计与实验方法相比，具有如下特点：设计与实验可以同步进行，可以边设计边实验，修改调试本科毕业论文共集电极放大器的 multisim 仿真分析第 5 页，共 16 页方便；设计和实验用的元器件及测试仪器仪表齐全，可以完成各种类型的电路设计与实验；可方便地对电路参数进行测试和分析；可直接打印输出实验数据、测试参数、曲线和电路原理图；实验中不消耗实际的元器件，实验所需元器件的种类和数量不受
23、限制，实验成本低，实验速度快，效率高；设计和实验成功的电路可以直接在产品中使用。NI Multisim10 易学易用，便于电子信息、通信工程、自动化、电气控制类专业学生自学、便于开展综合性的设计和实验，有利于培养综合分析能力、开发和创新的能力。2.2 Multisim10 教育版功能详述2.2.1 Multisim10 的主窗口点击“开始”“程序”“ National Instruments” “Circuit Design Suite 10.0”“multisim” ，启动 multisim10，可以看到图 2. 1 所示的 multisim 的主窗口。图 2. 1 multisim 的主窗
24、口从图 2.1 可以看出，multisim 的主窗口如同一个实际的电子实验台。屏幕中央区域最大的窗口就是电路工作区，在电路工作区上可将各种电子元器件和测试仪器仪表连接成实验电路。电路工作窗口上方是菜单栏、工具栏。从菜单栏可以选择电路连接、实验所需的各种命令。工具栏包含了常用的操作命令按钮。通过鼠标器操作即可方便地使用各种命令和实验设备。电路工作窗口两边是元器件栏和仪器仪表栏。元器件栏存放着各种电子元器件，仪器仪表栏存放着各种测试仪器仪表，用鼠标操作可以很方便地从元器件和仪器库中，提取实验所需的各种元器件及仪器、仪表到电路工作窗口并连接成实验电路。按下电路工作窗口的上方的“启动停止”开关或“暂停
25、恢复”按钮可以方便地控制实验的进程。2.2.2 Multisim10 的元器件库multisim10 提供了丰富的元器件库，元器件库栏图标和名称如图 2.4 所示。图 2.4 MULTISIM10 的元器件库用鼠标左键单击元器件库栏的某一个图标即可打开该元件库。元器件库中的各个图标所表示的元器件含义如下面所示。关于这些元器件的功能和使用方法将在后面介绍。读者还可使用在线帮助功能查阅有关的内容。1. 电源/信号源库电源/信号源库包含有接地端、直流电压源（电池） 、正弦交流电压源、方波（时钟）本科毕业论文共集电极放大器的 multisim 仿真分析第 6 页，共 16 页电压源、压控方波电压源等多
26、种电源与信号源。2. 基本器件库基本器件库包含有电阻、电容等多种元件。基本器件库中的虚拟元器件的参数是可以任意设置的，非虚拟元器件的参数是固定的，但是可以选择的。3. 二极管库二极管库包含有二极管、可控硅等多种器件。二极管库中的虚拟器件的参数是可以任意设置的，非虚拟元器件的参数是固定的，但是是可以选择的。二极管库如图 1.2.7 所示。4. 晶体管库晶体管库包含有晶体管、FET 等多种器件。晶体管库中的虚拟器件的参数是可以任意设置的，非虚拟元器件的参数是固定的，但是是可以选择的。5. 模拟集成电路库模拟集成电路库包含有多种运算放大器。模拟集成电路库中的虚拟器件的参数是可以任意设置的，非虚拟元器
27、件的参数是固定的，但是是可以选择的。6. TTL 数字集成电路库TTL 数字集成电路库包含有 74系列和 74LS系列等 74 系列数字电路器件。7. CMOS 数字集成电路库CMOS 数字集成电路库包含有 40系列和 74HC系列多种 CMOS 数字集成电路系列器件。8. 数字器件库数字器件库包含有 DSP、FPGA、CPLD、VHDL 等多种器件。9. 数模混合集成电路库数模混合集成电路库包含有 ADC/DAC、555 定时器等多种数模混合集成电路器件。10. 指示器件库指示器件库包含有电压表、电流表、七段数码管等多种器件。11. 电源器件库电源器件库包含有三端稳压器、PWM 控制器等多种
28、电源器件。12. 其他器件库其他器件库包含有晶体、滤波器 等多种器件。13. 键盘显示器库键盘显示器库包含有键盘、LCD 等多种器件。14. 机电类器件库机电类器件库包含有开关、继电器等多种机电类器件。15. 微控制器库微控制器件库包含有 8051、PIC 等多种微控制器。16. 射频元器件库射频元器件库包含有射频晶体管、射频 FET、微带线等多种射频元器件。2.2.3 Multisim10 仪器仪表库仪器仪表库的图标及功能如图 2.5 所示。本科毕业论文共集电极放大器的 multisim 仿真分析第 7 页，共 16 页图 2.5 MULTISIM10 仪器仪表库MULTISIM10 的仪器
29、库存放有数字多用表、函数信号发生器、示波器、波特图仪、字信号发生器、逻辑分析仪、逻辑转换仪、瓦特表、失真度分析仪、网络分析仪、频谱分析仪11 种仪器仪表可供使用，仪器仪表以图标方式存在，每种类型有多台。为了全文的简洁，本文在此就不一一详述各个仪器仪表的使用方法和功能。2.3 Multisim10 电路分析方法multisim 具有较强的分析功能，用鼠标点击 Simulate（仿真）菜单中的Analysis（分析）菜单（Simulate Analysis） ，可以弹出电路分析菜单。点击设计工具栏的也可以弹出该电路分析菜单。1.直流工作点分析（DC Operating Point Analysis
30、） 。在进行直流工作点分析时，电路中的交流源将被置零，电容开路，电感短路。用鼠标点击 Simulate AnalysisDC Operating Point Analysis，将弹出 DC Operating Point Analysis 对话框，进入直流工作点分析状态。2.交流分析（AC Analysis）交流分析用于分析电路的频率特性。需先选定被分析的电路节点，在分析时，电路中的直流源将自动置零，交流信号源、电容、电感等均处在交流模式，输入信号也设定为正弦波形式。若把函数信号发生器的其它信号作为输入激励信号，在进行交流频率分析时，会自动把它作为正弦信号输入。因此输出响应也是该电路交流频率的
31、函数。用鼠标点击SimulateAnalysisAC Analysis，将弹出 AC Analysis 对话框，进入交流分析状态。3.瞬态分析（Transient Analysis）瞬态分析是指对所选定的电路节点的时域响应。即观察该节点在整个显示周期中每一时刻的电压波形。在进行瞬态分析时，直流电源保持常数，交流信号源随着时间而改变，电容和电感都是能量储存模式元件。用鼠标点击 SimulateAnalysisTransient Analysis，将弹出 Transient Analysis 对话框，进入瞬态分析状态。4.傅里叶分析（Fourier Analysis）傅里叶分析方法用于分析一个时域
32、信号的直流分量、基频分量和谐波分量。即把被测节点处的时域变化信号作离散博里叶变换，求出它的频域变化规律。在进行傅里叶分析时，必须首先选择被分析的节点，一般将电路中的交流激励源的频率设定为基频，若在电路中有几个交流源时，可以将基频设定在这些频率的最小公因数上。譬如有一个 10.5kHz 和一个 7kHz 的交流激励源信号，则基频可取 0.5kHz。用鼠标点击SimulateAnalysisFourier Analysis，将弹出 Fourier Analysis 对话框，进入傅里叶分析状态。5.噪声分析（Noise Analysis）噪声分析用于检测电子线路输出信号的噪声功率幅度，用于计算、分析
33、电阻或晶体管的噪声对电路的影响。在分析时，假定电路中各噪声源是互不相关的，因此它们的数值可以分开各自计算。总的噪声是各噪声在该节点的和（用有效值表示） 。用鼠标点击本科毕业论文共集电极放大器的 multisim 仿真分析第 8 页，共 16 页SimulateAnalysisNoise Analysis，将弹出 Noise Analysis 对话框，进入噪声分析状态。6.噪声系数分析（Noise Figure Analysis）噪声系数分析主要用于研究元件模型中的噪声参数对电路的影响。在 Multisim 中噪声系数定义中：No 是输出噪声功率，Ns 是信号源电阻的热噪声，G 是电路的 AC
34、增益（即二端口网络的输出信号与输入信号的比） 。噪声系数的单位是 dB，即 10log10（F） 。用鼠标点击 SimulateAnalysisNoise Figure Analysis Analysis，将弹出 Noise Figure Analysis 对话框，进入噪声系数分析状态。7.失真分析（Distortion Analysis）失真分析用于分析电子电路中的谐波失真和内部调制失真（互调失真） ，通常非线性失真会导致谐波失真，而相位偏移会导致互调失真。若电路中有一个交流信号源，该分析能确定电路中每一个节点的二次谐波和三次谐波的复值，若电路有两个交流信号源，该分析能确定电路变量在三个不同
35、频率处的复值：两个频率之和的值、两个频率之差的值以及二倍频与另一个频率的差值。该分析方法是对电路进行小信号的失真分析，采用多维的“Volterra”分析法和多维“泰勒” （Taylor）级数来描述工作点处的非线性，级数要用到三次方项。这种分析方法尤其适合观察在瞬态分析中无法看到的、比较小的失真。8.直流扫描分析（DC Sweep Analysis）直流扫描分析（DC Sweep Analysis）是利用一个或两个直流电源分析电路中某一节点上的直流工作点的数值变化的情况。注意：如果电路中有数字器件，可将其当作一个大的接地电阻处理。用鼠标点击 SimulateAnalysisDC Sweep An
36、alysis，将弹出 DC Sweep Analysis 对话框，进入直流扫描分析状态。9.灵敏度分析（Sensitivity Analysis）灵敏度分析（Sensitivity Analysis）是分析电路特性对电路中元器件参数的敏感程度。灵敏度分析包括直流灵敏度分析和交流灵敏度分析功能。直流灵敏度分析的仿真结果以数值的形式显示，交流灵敏度分析仿真的结果以曲线的形式显示。用鼠标点击SimulateAnalysisSensitivity Analysis，将弹出 Sensitivity Analyses 对话框，进入灵敏度扫描分析状态。10.参数扫描分析（Parameter Sweep An
37、alysis）采用参数扫描方法分析电路，可以较快地获得某个元件的参数，在一定范围内变化时对电路的影响。相当于该元件每次取不同的值，进行多次仿真。对于数字器件，在进行参数扫描分析时将被视为高阻接地。用鼠标点击 SimulateAnalysisParameter Sweep Analysis，将弹出 Parameter Sweep Analyses 对话框，进入参数扫描分析状态。11.温度扫描分析（Temperature Sweep Analysis）采用温度扫描分析，可以同时观察到在不同温度条件下的电路特性，相当于该元件每次取不同的温度值进行多次仿真。可以通过“温度扫描分析”对话框，选择被分析元
38、件温度的起始值、终值和增量值。在进行其它分析的时候，电路的仿真温度默认值设定在 27。用鼠标点击 SimulateAnalysisTemperature Sweep Analysis，将弹出 Temperature Sweep Analyses 对话框，进入温度扫描分析状态。本科毕业论文共集电极放大器的 multisim 仿真分析第 9 页，共 16 页3 共集电极放大器的理论分析3.1 共集电极放大器原理射极跟随器指的是：信号从基极输入，从发射极输出的放大器。其特点为输入阻抗高，输出阻抗低，电压放大系数略低于 1，负载能力强，输入信号与输出信号相位相同。也可认为射极跟随器是一种电流放大器。常
39、作阻抗变换和级间隔离用。三极管按共集(Common Collector)方式连接。就是基极与集电极共地，基极输入信号，发射极输出，亦称为共集电极放大器。 。射极跟随器的原理图如图 3.1 所示。它是一个电压串联负反馈放大电路，具有输入电阻高，输出电阻低，电压放大倍数接近于 1，输出电压能够在较大范围内跟随输入电压作线性变化以及输入、输出信号同相等特点，常作为功率放大器 11。图 3.1 共集电极放大器电路原理图3.2 电路参数分析3.2.1 输入电阻 iR（3.1）12()=6.478kibeErR如果考虑偏置电阻 和负载电阻 的影响，则：BL（3.2）12()0.9 ibe LR由上式可知射
40、极跟随器的输入电阻 比共发射极单管放大器的输入电阻i要高得多，但由于偏置电阻 的分流作用，输入电阻难以进一步提高 14。iBber BR本科毕业论文共集电极放大器的 multisim 仿真分析第 10 页，共 16 页3.2.2 输出电阻 oR（3.3）=7.34bebeoErrR如考虑信号源内阻 ，则 可以写为：SR（3.4）.015 beSBbeSBoEr+()r+(R)=其中： ，由上式可知射极跟随器的输出电阻 比共发射极单管放大器12EE的输出电阻 低得多。三极管的 愈高，输出电阻愈小。0CR3.2.3 电压放大倍数（3.5）=0.981 ELube(1+)R)A=r(放大器的电压跟随
41、范围是是指射极跟随器输出电压 跟随输入电压 作线性变化的区ouiu域。当 超过一定范围时， 便不能跟随 作线性变化，即 波形产生了失真。为了使iuoi输出电压 正、负半周对称，并充分利用电压跟随范围，静态工作点应选在交流负载线中o点，测量时可直接用示波器读取 的峰峰值，即电压跟随范围；或用交流毫伏表读取 的ou ou有效值，则电压跟随范围：（3.6）2OPoU3.2.4 静态工作点的估算放大器的静态工作点可以通过数学表达式来进行估算，估算静态器的静态工作点时，主要包括 IBQ、 ICQ UCEQ3 个参数（因为 UBEQ是三极管 be 结压降，硅管为 0.7V 左右，锗管为.03V 左右，基本
42、上可以忽略不计） 。CBQbEVIR整理可得=0.12mACBQbbI4.5C3.7VEQCQcUVIR4 共集电极放大器的 Multisim10 仿真分析本文首先按照第二章的 MULTISIM10 基本操作方法，打开 MULTISIM10，按照第三本科毕业论文共集电极放大器的 multisim 仿真分析第 11 页，共 16 页章的射极跟随器原理图搭建好原件电路图。为了配合测量射极跟随器的输入和输出电阻，仿真时增加了相应的控制开关 1 和 2，完整的电路仿真图如图 4.1 所示 14。VT2SC945C110uF C210uFVi2 Vpk 1000 Hz 0 A B TGXSC112VVC
43、C50%100kKey=ARPRB51k5%RE197.61%RE21.8k5%VCC4367RL4.7k5%0RS1k5%J1Key = A J2Key = A 15210图 4.1 射极跟随器仿真电路4.1 静态工作点测量静态工作点的测量是有前提的，必须是电路工作在不失真情况下测量，所以之前必须进行静态工作点的调试，它是指对三极管的集电极电流 或者 的调整。如果静态工作CIEV点偏高，放大器在加入交流信号以后会容易产生饱和失真，如果工作点偏低则会产生截至失真。调整的方法是，同时调节输入信号的幅值以及电位器的大小，用示波器观察放大器的输出电压，直到输出电压略微增大时，输出信号同时出现饱和失真
44、和截至失真，输入信号略微减小，输出信号饱和失真和截至失真同时消失，此时的放大器工作点就是最佳的工作点。在进行直流工作点分析时，电路中的交流源将被置零，电容开路，电感短路。用鼠标点击 Simulate AnalysisDC Operating Point Analysis，将弹出 DC Operating Point Analysis 对话框，进入直流工作点分析状态。选定参考测量点后点击 Simulate，即可得到如图 4.2 所示的静态工作点测量值。本科毕业论文共集电极放大器的 multisim 仿真分析第 12 页，共 16 页图 4.2 射极跟随器静态工作点4.2 电压放大倍数测试断开开关
45、 1，闭合开关 2，设置好交流电源参数，仿真得到输入（上面光滑直线）和输出（下面带三角的直线）波形，如图 4.3 所示。图 4.3 射极跟随器输入输出波形或许从示波器中不能有定量的描述，但是我们可直观的看到输入和输出电压差别不大，此时用万用表可以测得输入电压是 ，输出电压是 ，那么电压的放大倍4Vi3.92Vo数是：（4.1）.0.81oiA在仿真时，我们改变三极管的参数 值，电压的变化很小，但是我们用万用表测量时本科毕业论文共集电极放大器的 multisim 仿真分析第 13 页，共 16 页发现，输出电流的变化很大。4.3 输入电阻测试为了测试输入电阻的大小，关闭开关 2，分别测量在开关
46、1 在打开和闭合两种情况下的输出有效值分别为 ， 。测试效果如图 4.4 所示。1.38Vo1.40o图 4.4 输出电压测试结果（4.2）12.381k60.435k40oi SVR在仿真时，我们改变三极管的参数 值，输入电阻的变化会随着 值的增大而单调增大。4.4 输出电阻测试为了测试输出电阻的大小，关闭开关 1，分别测量在开关 2 在打开和闭合两种情况下的输出有效值分别为 ， 。测试效果如图 4.5 所示。1.406Vo2.40o图 4.5 输出电压测试结果（4.3）12.406()(1).7k6.oLVR在仿真时，我们改变三极管的参数 值，输出电阻的变化会随着 值的增大而单调减小。4.
47、5 放大器的频率响应交流分析用于分析电路的频率特性。需先选定被分析的电路节点，在分析时，电路中的直流源将自动置零，交流信号源、电容、电感等均处在交流模式，输入信号也设定为正弦波形式。若把函数信号发生器的其它信号作为输入激励信号，在进行交流频率分析时，会自动把它作为正弦信号输入。因此输出响应也是该电路交流频率的函数。用鼠标点击本科毕业论文共集电极放大器的 multisim 仿真分析第 14 页，共 16 页SimulateAnalysisAC Analysis，将弹出 AC Analysis 对话框，进入交流分析状态。选择节点 4，参数设计如图 4.6 所示，仿真效果如图 4.7 所示。图 4.
48、6 参数设置图 4.7 放大器频率特性5 总结本文首先介绍了现代电子技术的发展及研发流程，说明了现代电子仿真技术在现有的电子线路模拟及应用中的重要作用，简单的介绍了 Multisim10 的功能。然后本文详细的介绍了 Multisim10 教育版的详细功能，包括主窗口、元器件库以及仪器仪表库等，同时也介绍了 Multisim10 的电路分析方法。接着本文根据低频电子线路中的知识，设计了共集电极放大器，阐述了它的设计原理以及具体的电路参数分析。最后，本文用 Multisim10 对本文设计的射极跟随器进行了仿真，主要包括：静态工作点的测量，电路参数对静态工作点的影响分析以及静态工作点对放大器的影
49、响分析；电压放大倍数和输入输出电阻的测量，以本科毕业论文共集电极放大器的 multisim 仿真分析第 15 页，共 16 页及三极管参数对它们的影响；同时还绘制了参考点的放大器频率响应曲线。参考文献1 李惠军.现代集成电路制造技术原理与实践M.北京：电子工业出版社，2009 2 林孔元.模拟电子技术M. 哈尔滨工业大学出版社，2009 3 黄智伟.基于 NI Multisim 的电子电路计算机仿真设计与分析M. 电子工业出版社，2011 4 胡晓云.EWB 在模拟电子技术基础课程教学中的应用J .嘉兴学报，2001,(3) 5 周金成张海泉.“射极跟随器“的特点及应用J.河南教育学院学报(自然科学版) ，2004 年 3 期6 蒋卓勤.Multisim 及其在电子设计中的应用M. 西安电子科技大学出版社，2011 7 崔建明.电路与电子技术的 Multisim10.0 仿真M. 中国水利水电出版社，2009 8 查丽斌.电路与模拟电子技术基础
