晶体管电路设计 第十一贴

李俊韬

    大家好，上一贴中，我们设计了一个简单的共射极放大器，那么这个放大器能不能工作呢?能不能达到我们的设计要求呢?幸好世界上有个东西叫Multisim，它可以让我们不必真正的搭出一个电路来验证，而是在电脑上进行近乎于真实的模拟电路的工作。下面我们来看一看Multisim中是如何仿真这个电路的。

    因为我们这贴并不是Multisim的教程，所以关于它的一些基本知识就省略掉了，直接进行操作。首先把要用到的元件和仪器摆好，如下图:

    有人会说，怎么元件数值都一样啊，而且和我们设计的参数不一样呢。没关系，现在是布局阶段，一会儿我们再统一修改。另外，曾见过有的朋友在用multisim做电路时，是用一个元件添一个元件、改一个参数，然后马上把线连好。这样做，看似思路清晰，实际操作复杂，效率低下，好的做法是先把要用到的元件按它们的位置摆放好，参数和线路一会儿再说。

    下一步，连线:

    现在线连好了，大家可能注意到，一是用了多个地，以免电线满天飞，搞的一团乱。示波器的两个通道用不一样的颜色以示区别。1通道测输入信号，2通道测输出信号。注意，在这两个测量点出现的信号都是纯交流信号，没有直流成份，大家可以想想为什么。

   

    下一步，修改元件数值并设置仪器参数

:

    画红色框的部位是需要设置的按钮，在这里，我们将信号源设定为:1KHz,100mVp-p,正弦波。对了记得把开关打开哦。

    很快搞定，下面激动人心的时刻来了，我们要开始仿真了，点击运行按钮，有变化了。忽然发现一个错误，选用的虚拟仪器“安捷伦函数发生器”在仿真中的接线不对，只需连一棵线过去给输入就可以了，大家注意下图的红色框部分。

    现在示波器上已经有了波形，现在我们后面的工作将围绕着示波器来进行。关于示波器的操作，大家可以看我以前发的贴子“深入了解示波器”，这里就不多说了。现在我们把示波器的显示单独拿出来分析。

    先不要急着看波形，先看一下现在示波器的工作状态。右上角蓝色的“CH2”两个字，表示下面显示的设置是针对第2通道的，也就是蓝色的波形。下面白底色的“DC”两个字母表示，第2通道工作在直流模式，也就是说如果信号中含直流成份的话，波形会在纵轴上有个偏移，如果没有直流成份，那就会象现在这样，波形在屏幕的中心。

    屏幕下面黄色的“CH1”表示1通道纵轴单位为“50mV/Div”，也就是每小格代表50mV，我们可以很轻松的看出，输入信号也就是黄色波形是100mVp-p的振幅。同样，蓝色的“CH2”表示2通道的纵轴单位是“100mV/Div”，同样可以从屏幕上读出，输出信号的振幅是500mVp-p。

    再右边白色的“M 500us”，表示横轴单位是“500微秒每格”，通过这个参数再配合屏幕的波形，可以知道波形的周期，从而进一步得到波形的频率。

    从这两个波形中，我们可以很轻松的得出Vout/Vin=500mV/100mV=5，不错，这个放大器是5倍的放大倍数。还记得我们电路的设计要求么？要求“5Vp-p”的输出，那么相应的就应该给它“1Vp-p”的输出，下面我们来试试。

   

    好的，现在是1Vp-p的输入信号，示波器怎么回事儿？很简单，示波器也是有量程的，刚才输入和输出分别在50mV和100mV上，现在信号变大了，当然会出现波形显示不全的情况，我们来改一下示波器轴（电压轴）量程。

    改好后，波形看起来正常了，大家注意下面的参数，你能正确读出这两个波形的Vp-p，并计算出放大器的放大倍数么？数格子只能看出一个大概，其实有更简单的方法

    按“measure”（测量键），再选所测的通道，再选要测的参数，这时示波器会自动对你要求测量的参数进行测量并给出数值。这里我们测的是CH2（输出信号）的峰峰值（Vp-p），示波器显示4.81V，好吧，虽然差点儿，但离5V不远，我们只要稍微减小Re或增大Rc就可以了。

    下面我们可以再试试将输入信号再加大，看会发生什么。

    大家可以发现当我将输入信号提升到3Vp-p时，输出信号变成了平顶的，这是因为由于输出信号的振幅受电源电压的限制，电源只有15V，而按3Vp-p的输出计算，要输出15Vp-p的幅度，别忘了，还有Rc,Re和Vce的存在，都会影响到输出信号最高幅度。不过从这里来看，我们这个放大器对电源的利用率还是不错的。大家回想下，在第九贴中我们提到过这个问题，为了最大限度的留出裕量，我们特意将集电极电压取为电源电压的一半，还记得么。

   

    在这里我可以告诉大家，如果按书中例子的参数设计放大器，只要输出信号稍稍大于5Vp-p就会出现波形削顶的现象，不信你可以把参数换成书中的例子试试。

   

    那么，你能不经过实验或仿真，只通过书中给的数值发现这个隐患么？

    再看下面这个图：

    我给放大器加了一个4K的负载电阻，大家看波形有什么变化。是不是变成了原先的一半，验证了我们在前几贴里的计算。

    再下面一个图：

   

    我把示波器的探头分别接到三极管的基极，集电极，发射极。同时，通道模式都设置为“DC”，为了将第二通道显示完整，我将其位置向下移动了7V，你能通过这张图看出三极管的直流偏置的作用么？

    补充一句，我用的Multisim是这个版本的

    更高的版本还有11.0和12.0，但是可能会找不到今天贴子里的品牌示波器和信号发生器，但里面提供的通用仪器还是能用的。