洛阳理工学院毕业设计（论文） 第2章 常见电路仿真

2.1 放大电路的仿真分析

2.1.1 放大的概念

放大电路是模拟电子电路中最为基础一种电路，也是最为常见的一种既普通又典型的电路。例如我们在日常生活中使用的收音机、电视机、还是一些精密的测量仪器等，其中都或多或少的包含有各种各样的基本的放大电路。可以看出，放大电路是应用十分广泛的模拟电子电路。

其实“放大”，我们从字面意思上看，似乎也就是将信号的幅值由小变大那么简单。但是，在课程模拟电子技术基础中我们能明确的了解到，在它里面的放大电路中，“放大”的最终意思首先就是实现能量的控制。其实也就是用能量相对较小的输入信号来控制另外一个信号源，从而让能量相对比较大的信号给予输出端的负载。于是负载上的信号的变化规律就是被输入信号控制的，然而负载上的较大的能量是由其他能源提供的。就像收音机天线接收的信号十分弱小，只有经过放大处理才能够驱动扬声器发出声音。我们在现实中听到来自扬声器什么样的声音完全取决于天线所接收到的信号，然而对于相对较大的音量，它的能量而是来源于另一个直流电源。故而，这种由较小的能量控制相对较大的能量的控制就是放大的最终意义。

此外，放大作用是针对变量而言的。放大就是指当一个输入信号有一个相对较小的变化的时候，在它的输出端的负载将会得到非常大的变化量。然而放大电路的放大倍数，也是用它的输出信号比上输入信号的变化量。故而，放大的真实作用，真正放大的对象其实是信号变化量。

2.1.2 共射极放大电路仿真分析 1. 实验电路

我们在本节所要测试的实验电路是处于稳定工作点的共射极放大电路，在Multisim仿真软件中找出自己设计的电路所需要元器件设置好它们的参数。接着把设计电路图在Multisim仿真软件中绘制出来，如下图2-1-1所示：

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图2-1-1 具有稳定工作点的共射极放大电路

在上图2-1-1中所看到的是处于分压式稳定工作点的共射极放大电路原理图。把R1与R2组成的分压电路当做它的偏执电路，在发射极接入电阻R3与R7，让它来稳定放大器的最佳静态工作点。因此，当在放大器的输入端加入输入信号以后，在放大器的输出端就会得到一个相位相反且被放大了的输出电压，就这样实现反相电压的放大效果。

2. 静态工作点的测试与调整

本节重要的额环节是寻找放大电路的静态工作点，静态工作点是否理想，对性能和输出波形的影响都比较大；如果工作点偏低，产生截止失真是很容易的，即输出电压的正半周就会被削顶。如果得到的工作点较高，就会在放大器在添加交流信号之后发生饱和失真的现象，此时输出电压的负半周就会出现被削底的现象。但是，不失真放大的要求被违背。因此，在选择了工作点之后还需要进行动态调试，需要在放大器的输入端加上一定的输入电压，而且记录输出电压的大小和波形能否满足自己的要求。

另外，上面所叙述的工作点的“偏低”和“偏高”是相对的，假如输入信号幅度比较小，此时工作点就是非常低或者非常高也是不一定会出现失真的现象。确切地来说，信号幅度和静态工作点设置不符合将会产生波形失真的结果。如果

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洛阳理工学院毕业设计（论文） 满足输入信号比较大的幅度的要求，那么静态工作点就最好接近交流负载下线的中心。

3. 静态工作点的调整原理与方法

原理：当放大电路的参数确定后，静态工作点的改变是随着电位器阻值的改变在负载上发生变动而决定的。放大电路的静态工作点是电路输出电压值为最大不是真输出电压时候的数值。

方法：一起调节放大电路中的输入信号和电路中的电位器，而且运用示波器时时刻刻监视着放大电路的输出电压，直到输入信号只要一有变大，这时候截止失真与饱和失真就会出现；然而输入信号有一些减小的时候，截止失真与饱和失真的现象的输出信号同时消失，此时的放大电路即处于最佳静态工作点。

下图2-1-2即是共射极放大电路处在最佳静态工作点时的最大不失真电压的仿真结果。

图2-1-2 最大不失真电压

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洛阳理工学院毕业设计（论文） 4. 静态工作点的测量

最大不失真电压出现在放大电路中出现的时候，共射极放大电路的最佳静态工作点就是此时。这时，将电路的输入端与地相接，而且进行静态工作点的测量。在Multisim仿真软件中，放大电路的静态工作点的测量措施包括直接测量方法和直流分析法两种方法。

（1）直接测量法。

在直接测量法中又包括了用电压表、用电流表测量，用万用表测量、用测量探针测量。在这里我们以万用表来做事例。

我们首先将万用表接入自己设计电路中，按照自己所需要求接到特定的电位点来进行测量与分析。如下图2-1-3所示，在Multisim 11仿真软件中点击仿真开关的功能，即开始进行电路仿真与结果的分析。此时，万用表中所显示的工作电压数值，就是放大电路工作在最佳状态点时候的数值。

图2-1-3 用万用表测量静态工作点

（2）直流工作点分析法

在放大电路工作在最佳工作点的时候，在Multisim仿真软件中点击直流工作点分析功能的按钮来测量上图2-1-3电路的静态工作点即可，分析结果如下图2-1-4:

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