Multisim 10 电路仿真技术应用项目三.ppt

电子工业出版社 Multisim 10 电路仿真技术应用 主编 赵永杰 王国玉Multisim 10 电路仿真电路仿真放大电路仿真放大电路仿真项目三项目三 放大电路仿真放大电路仿真 任务一任务一 三极管放大电路三极管放大电路 任务二任务二 差动放大电路仿真差动放大电路仿真任务三任务三 功率放大电路仿真功率放大电路仿真知识点一知识点一 元器件库介绍元器件库介绍知识点二知识点二 波特图示仪波特图示仪知识点三知识点三 失真分析仪函数信号发生器失真分析仪函数信号发生器知识点四知识点四 电流探针和测量探针电流探针和测量探针知识点五知识点五 电路分析方法电路分析方法Multisim 10 电路仿真电路仿真放大电路仿真放大电路仿真项目学习目标项目学习目标学学 习习 目目 标标学学习习方式方式学学时时技能技能目目标标掌握三极管放大电路的仿真方法；掌握差动放大电路仿真方法；掌握功率放大电路仿真方法 学生上机操作，教师指导、答疑4课时知知识识目目标标了解元器件库及元件；掌握波特图示仪和失真分析仪的使用；掌握电流探头和测量探针的使用；掌握常用的电路分析方法 教师讲授4课时Multisim 10 电路仿真电路仿真放大电路仿真放大电路仿真1 1、三极管、三极管 三极管由硅或锗半导体材料制成，分为两种类三极管由硅或锗半导体材料制成，分为两种类型，即如图型，即如图3-1所示的所示的NPN型三极管和型三极管和PNP型三极型三极管。三极管内部含有空穴和自由电子两种载流子参管。三极管内部含有空穴和自由电子两种载流子参与导电，又称为双极型晶体管。三极管是一种三端与导电，又称为双极型晶体管。三极管是一种三端电路元件，有三个电极分别为基极电路元件，有三个电极分别为基极b、发射极、发射极e和集和集电极电极c，分别由，分别由N型和型和P型半导体制成。型半导体制成。任务一任务一 三极管放大电路仿真三极管放大电路仿真 图3-1 两种类型的三极管Multisim 10 电路仿真电路仿真放大电路仿真放大电路仿真2 2、共发射极放大电路、共发射极放大电路单管放大电路的设计要求主要包括以下几个方面：单管放大电路的设计要求主要包括以下几个方面：（1）要有一的放大能力（2）放大电路的非线性失真要小（3）放大电路要有合适的输入和输出电阻，一般要求放大电路的输入电阻大些好，输出电阻小些好 （4）放大电路的工作要稳定 Multisim 10 电路仿真电路仿真放大电路仿真放大电路仿真 图图3-2所示是共发射极放大电路原理图，输入信所示是共发射极放大电路原理图，输入信号加在三极管的基极，输出信号由集电极取出，发射号加在三极管的基极，输出信号由集电极取出，发射极作为输入回路和输出回路的公共电极极作为输入回路和输出回路的公共电极。图3-2 共发射极放大电路原理图Multisim 10 电路仿真电路仿真放大电路仿真放大电路仿真3 3、静态工作点分析、静态工作点分析图3-3 静态工作点分析（1）静态工作点的理论分析输入回路输出回路Multisim 10 电路仿真电路仿真放大电路仿真放大电路仿真图3-3 静态工作点分析Multisim 10 电路仿真电路仿真放大电路仿真放大电路仿真图3-4 测量探针测量共发射极放大电路的静态工作点（2）静态工作点的仿真测试用测量探针测量共发射极放大电路的静态工作点 Multisim 10 电路仿真电路仿真放大电路仿真放大电路仿真图3-5 直流工作点分析法的仿真结果（2）静态工作点的仿真测试直流工作点分析法 Multisim 10 电路仿真电路仿真放大电路仿真放大电路仿真图3-6 饱和失真的波形（3）静态工作点的仿真分析 当静态工作点偏低时，接近截止区，交流量在截止区不能被放大，使输出电压波形正半周被削顶，产生截止失真。当静态工作点偏高时，接近饱和区，交流量在饱和区不能被放大，使输出电压波形负半周被削底，产生饱和失真。Multisim 10 电路仿真电路仿真放大电路仿真放大电路仿真4 4、三极管的交流参数、三极管的交流参数（1）交流参数电压放大倍数Au 输入电阻Ri 输出电阻Ro 通频带BW Multisim 10 电路仿真电路仿真放大电路仿真放大电路仿真（2）交流参数的仿真测试电压放大倍数Au 分别在输入端和输出端放置万用表测量输入电压Ui和输出电压Uo，根据电压放大倍数的公式计算。也可以用示波器测量输入、输出波形，用游标读出输入和输出信号的幅值，然后根据电压放大倍数的公式计算。图3-7 输入和输出信号的波形Multisim 10 电路仿真电路仿真放大电路仿真放大电路仿真（2）交流参数的仿真测试输入电阻Ri 在放大电路的输入回路接入电流表和压表，设置为交流模式，如图3-8所示。测得电压为7.071mV，电流为3.573A，则输入电阻Ri=uiii=7.0713.5732k。图3-8 输入电阻的测量Multisim 10 电路仿真电路仿真放大电路仿真放大电路仿真（2）交流参数的仿真测试输出电阻Ro 输出电阻的测量采用外加激励法，将电路中的信号源置零，负载开路，在输出端接电压源、电压表和电流表，测量电压和电流，如图3-9所示。测得电压为0.707V，电流为0.311mA，则输出电阻Ro=uoio=0.7070.3112.27k。图3-9 输出电阻的测量Multisim 10 电路仿真电路仿真放大电路仿真放大电路仿真（2）交流参数的仿真测试通频带BW 放大电路的幅频特性可以用波特图示仪直接测量，也可以用交流分析进行扫描。用波特图示仪测量时，将波特图示仪放置在电路中，分别连接输入端和输出端。图3-10 通频带的测量 Multisim 10 电路仿真电路仿真放大电路仿真放大电路仿真1差动放大电路的结构差动放大电路的结构 任务二任务二 差动放大电路仿真差动放大电路仿真 图3-11 差动放大电路 Multisim 10 电路仿真电路仿真放大电路仿真放大电路仿真2 2、静态工作点分析、静态工作点分析典型差动放大器电路静态工作点：典型差动放大器电路静态工作点：（1）调节放大器零点）调节放大器零点 （2）测量静态工作点）测量静态工作点 Multisim 10 电路仿真电路仿真放大电路仿真放大电路仿真3差模电压放大倍数差模电压放大倍数 图3-12 测量差模电压放大倍数当差动放大器的发射极电阻RE足够大，或采用恒流源电路时，差模电压放大倍数Ad由输出方式决定，与输入方式无关。双端输出方式方，Aud=UoUi。Multisim 10 电路仿真电路仿真放大电路仿真放大电路仿真4 4、共模电压放大倍数、共模电压放大倍数 双端输出模式，在理想情况下，共模电压放双端输出模式，在理想情况下，共模电压放大倍数大倍数AucAuc=UoUoUiUi=0=0。实际上由于元器件不。实际上由于元器件不可能完全对称，所以可能完全对称，所以AucAuc也不会绝对等于也不会绝对等于0 0。5 5、共模抑制比、共模抑制比 为了表征差动放大器对有用信号（差模信号）为了表征差动放大器对有用信号（差模信号）的放大作用和对共模信号的抑制能力，通常用一的放大作用和对共模信号的抑制能力，通常用一个综合指标来衡量，即共模抑制比个综合指标来衡量，即共模抑制比KCMRRKCMRR，KCMRR=|KCMRR=|AudAudAucAuc|。Multisim 10 电路仿真电路仿真放大电路仿真放大电路仿真1功率放大器功率放大器 任务三任务三 功率放大电路仿真功率放大电路仿真 一般对功放电路的要求有：（1）能提供足够大的输出功率；（2）转换效率要高；（3）非线性失真要小；（4）带动负载的能力要强。Multisim 10 电路仿真电路仿真放大电路仿真放大电路仿真2OTL电路的结构电路的结构 图3-13 OTL低频功率放大电路 Multisim 10 电路仿真电路仿真放大电路仿真放大电路仿真3 3、电路静态工作点的调整、电路静态工作点的调整 将将OTLOTL电路的输入端对地短路，用万用表测量电路的输入端对地短路，用万用表测量A A点的电位值。启动仿真，调整点的电位值。启动仿真，调整RP1RP1和和RP2RP2，使，使A A点点的电位值为电源电压的一半，即为的电位值为电源电压的一半，即为6V6V。如果不能。如果不能调整为调整为6V6V，原因是，原因是RC1RC1电阻不合适，将其换为电阻不合适，将其换为250250，再调整。，再调整。4 4、测量最大输出功率、测量最大输出功率 当用示波器观察到输出电压波形为临界削波当用示波器观察到输出电压波形为临界削波时，此时减小输入电压幅度，使输出电压波形失时，此时减小输入电压幅度，使输出电压波形失真刚好消失，这时输出电压为电路的最大输出电真刚好消失，这时输出电压为电路的最大输出电压。此时，用示波器的游标测量压。此时，用示波器的游标测量UiUi和和UoUo，并计算，并计算最大输出功率。最大输出功率。Multisim 10 电路仿真电路仿真放大电路仿真放大电路仿真5交越失真及其改善交越失真及其改善 图3-15 交越失真的波形 改变RP2的大小，用示波器观测输出波形，如图3-15所示。这种在输出波形正负半周的交界处造成的波形失真称为交越失真。在OTL电路中，输入信号电压应足够大，必须大于三极管发射结的死区电压，管子才会导通，在死区范围是无电压输出的，所以才会出现交越失真。Multisim 10 电路仿真电路仿真放大电路仿真放大电路仿真 Multisim 10提供了三类元器件库：主数据库、公共数据库和用户数据库。主数据库包含了Multisim提供的所有元器件，该库不允许用户修改。这三类元器件库的结构类似，都被分成组（Groups），组又被分成系列(Family)，每一系列由具体的若干元器件组成。知识点一知识点一 元器件库介绍元器件库介绍 主数据库包含18个组，每个组在元器件工具栏中对应一个图标。每个组又分成几系列，每个元件库的系列又分为两大类：虚拟元件系列和真实元件系列。虚拟元件系列用兰色图标表示，元件的参数可以随意调整；真实元件系列用黑色图标表示，元件的参数已经确定，是不可以改变的。Multisim 10 电路仿真电路仿真放大电路仿真放大电路仿真1连接连接 知识点二知识点二 波特图示仪波特图示仪 图3-35 波特图示仪的图标、符号图和面板 Multisim 10 电路仿真电路仿真放大电路仿真放大电路仿真2面板操作面板操作 知识点二知识点二 波特图示仪波特图示仪 波特图示仪的面板主要有显示区、游标波特图示仪的面板主要有显示区、游标测量显示区、模式选择区、坐标设置区和控测量显示区、模式选择区、坐标设置区和控制区五部分组成，具体如下。制区五部分组成，具体如下。（1）模式选择区）模式选择区 （3）控制区）控制区 （2）坐标设置区）坐标设置区 （4）显示区）显示区 （5）游标测量显示区）游标测量显示区Multisim 10 电路仿真电路仿真放大电路仿真放大电路仿真3使用举例使用举例 知识点二知识点二 波特图示仪波特图示仪 Multisim 10 电路仿真电路仿真放大电路仿真放大电路仿真1连接连接 知识点三知识点三 失真分析仪失真分析仪 图3-38 失真分析仪的图标、符号图和面板Multisim 10 电路仿真电路仿真放大电路仿真放大电路仿真2面板操作面板操作 知识点三知识点三 失真分析仪失真分析仪 失真分析仪的面板主要有显示区、分析失真分析仪的面板主要有显示区、分析设置区、仪器开关区、控制区和显示设置区设置区、仪器开关区、控制区和显示设置区五部分组成，具体如下。五部分组成，具体如下。（1）显示区）显示区 （3）分析设置区）分析设置区 （2）仪器开关区）仪器开关区 （4）控制区）控制区 （5）显示设置区）显示设置区Multisim 10 电路仿真电路仿真放大电路仿真放大电路仿真3使用举例使用举例 知识点三知识点三 失真分析仪失真分析仪 图3-39 失真分析仪测量电路 Multisim 10 电路仿真电路仿真放大电路仿真放大电路仿真1电流探头电流探头知识点四知识点四 电流探头和测量探针电流探头和测量探针 图3-41 电流探头的符号和属性对话框（1）电流探头的设置 Multisim 10 电路仿真电路仿真放大电路仿真放大电路仿真（2）电流探头的应用 Multisim 10 电路仿真电路仿真放大电路仿真放大电路仿真2测量探针测量探针 图3-44 测量探针动态和静态结果（1）测量探针的功能 测量探针有动态测试和静态测试两种工作方式。动态测试：在仿真过程中，测量笔用鼠标指针移动到电路任何点时，会自动显示该点的电压（包括瞬时电压、峰峰值、有效值和直流电压）和频率。静态测试：在仿真前或仿真过程中，将测量笔放置在测试位置上，仿真时，会自动显示该节点的电特性（电压、电流和频率。Multisim 10 电路仿真电路仿真放大电路仿真放大电路仿真（2）测量探针的应用图3-45 测量探针的测试电路 Multisim 10 电路仿真电路仿真放大电路仿真放大电路仿真知识点五知识点五 电路分析方法电路分析方法 Multisim 10具有较强的分析具有较强的分析功能，用鼠标单击功能，用鼠标单击【仿真仿真】【分析分析】菜单，弹出图菜单，弹出图3-46所所示的仿真分析主菜单，示的仿真分析主菜单，Multisim 10提供了提供了18种分析工种分析工具。利用这些工具，可以了解具。利用这些工具，可以了解电路的基本状况、测量和分析电路的基本状况、测量和分析电路的各种响应，其分析精度电路的各种响应，其分析精度和测量范围比用实际仪器测量和测量范围比用实际仪器测量的精度高、范围宽。的精度高、范围宽。图3-46 仿真分析主菜单