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[VIP专享]基于Multisim的三极管放大电路仿真分析

基于Multisim的三极管放大电路仿真分析

来源:大比特半导体器件网

引言

放大电路是构成各种功能模拟电路的基本电路，能实现对模拟信号最基本的处

理--放大，因此掌握基本的放大电路的分析对电子电路的学习起着至关重要的作

用。三极管放大电路是含有半导体器件三极管的放大电路，是构成各种实用放大

电路的基础电路，是《模拟电子技术》课程中的重点内容。

在课程学习中，一再向学生强调，放大电路放大的对象是动态信号，但放大电

路能进行放大的前提是必须设置合适的静态工作点，如果静态工作点不合适，输

出的波形将会出现失真，这样的“放大”就毫无意义。什么样的静态工作点是

合适的静态工作点;电路中的参数对静态工作点及动态输出会产生怎样的影响;正常放大的输出波形与失真的输出波形有什么区别;这些问题单靠课堂上的推理

及语言描述往往很难让学生有一个直观的认识。

在课堂教学中引入Multisim仿真技术，即时地以图形、数字或曲线的形式

来显示那些难以通过语言、文字表达令人理解的现象及复杂的变化过程，有助于

学生对电子电路中的各种现象形成直观的认识，加深学生对于电子电路本质的理

解，提高课堂教学的效果。实现在有限的课堂教学中，化简单抽象为具体形象，

化枯燥乏味为生动有趣，充分调动学生的学习兴趣和自主性。

1 Multisim 10 简介

Multisim 10 是美国国家仪器公司(NI公司)推出的功能强大的电子电路仿

真设计软件，其集电路设计和功能测试于一体，为设计者提供了一个功能强大、

仪器齐全的虚拟电子工作平台，设计者可以利用大量的虚拟电子元器件和仪器仪

表，进行模拟电路、数字电路、单片机和射频电子线路的仿真和调试。

Multisim 10 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，电路工作窗口两边是设计工具栏和仪器仪表栏。设计工具栏

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，可从中方便地选

择所需的各种电子元器件和测试仪器仪表在电路工作区连接成实验电路，并通过

“仿真”菜单选择相应的仿真项目得到需要的仿真数据。

2 三极管放大电路的仿真分析

本文以图1所示的阻容耦合三极管单级放大电路作为分析对象，分别进行静态

分析和动态分析。静态分析将分析电路的直流工作情况，动态分析将分析电路对

交流信号的放大情况。

根据实验电路图，在Multisim 界面下模拟连接电路，确定电路中的各元器件参数，使用Multisim 虚拟仪器进行在线测量。与理论分析一样，仿真分析时

应遵循“先静态，后动态”的原则。首先获取电路的静态工作点数据，再输出电路的动态输出情况。这里将利用“直流工作点分析”功能读取静态工作点数据，利用虚拟仪器“示波器”观察三极管的输入/输出波形。

2.1 仿真分析的理论依据

分析图1所示电路，可求得其静态工作点估算表达式：

由理论分析可知，当利用三极管单级放大电路对交流小信号进行放大时，如果为电路设置了合适的静态工作点Q,就能保证三极管在整个信号周期内均工作在放大区，放大输出的信号就不会失真。若Q点偏高，三极管会在输入信号的正半周因集电极电位UC 低于基极电位UB 而饱和，集电极电流IC 因此会出现顶部失真，而放大电路输出的信号则会出现底部失真。若Q点偏低，三极

管会在输入信号的负半周因发射结电压UBE 低于导通电压UON 而截止，基

极电流IB 及集电极电流IC 因此会出现底部失真，而放大电路输出的信号则会出现顶部失真。三极管在直流电源及外电路的共同作用下静态工作点是否合适，

可由UBEQ ,UCEQ 的取值进行判断。

(1)若UBEQ 的取值为三极管2N222A 的导通电压UON ,约在0.6~0.7 V 之间，且UCEQ 的取值接近于VCC 的1 2 时，能保证三极管在整个信号周期均能工作在放大区，输入信号被放大一定倍数后在输出端不失真的输出，且输出与

输入反向。

(2)若UBEQ 的取值为三极管2N222A 的导通电压UON ,但UCEQ 的取值小于UBEQ 时，三极管此时已经饱和，在输入信号的正半周会一直处于饱和状态，

输出信号因此出现底部失真现象。

(3)若UBEQ 的取值小于三极管2N222A的导通电压UON ,但UCEQ 的取值接近于VCC 时，三极管此时基本处于截止状态，在输入信号的负半周会一直处于截止状态，输出信号因此出现顶部失真现象。

2.2 仿真分析

在图1所示电路中选择节点电压U1(UB) ,U6(UC) ,U5(UE) 作为“直流工作点分析”的三个电路变量，据此计算UBEQ ,UCEQ 的值，并判断晶体管此时的工作状态。

获得静态工作点数据后，通过电阻R1 ,R2 为电路输入频率为 1 kHz、幅值为500 mV的正弦信号ui ,此时三极管上真正的输入信号应为电阻R2 两端获得的动态小信号uR2 ,其幅值低于10 mV,符合实验电路交流小信号的要求。三极管的动态输出信号为负载RL 两端的输出电压uRL ,用双踪示波器显示实时的输入信号uR2 及输出信号uRL 的波形，验证上述分析的结果。

由式(1)~式(3)可知，可调电位器Rp 的取值将影响各静态工作点的取值，仿真过程中通过修改电路元件Rp 的参数改变基极电阻，观察各项静态工作点

数据及输出波形因此产生的变化。

2.2.1 合适的静态工作点

当Rp = 91 kΩ时得到如图2(a)所示的直流工作点数据，可得三极管三个极此时的电位：

UB≈ 2.47 V, UC≈ 7.81 V, UE≈ 1.86 V由此计算得静态工作点数据：UBEQ≈0.61 V, UCEQ≈ 5.95 V可见，UBEQ > UON ,UCEQ > UBEQ ,且UCEQ 接近于VCC的1 2,三极管在直流电源的作用下理论上取得合适的静态工作点，能保证在整个小信号周期均能工作在放大区。

图2(b)所示即为此时的输入输出波形，从波形图看出，输入与输出反相，uRL 正负半周对称，uR2 的信号峰值约为9.75 mV,uRL 的信号峰值约为101.78 mV,uRL 实现了对输入信号uR2 不失真的放大，符合理论分析的结果。

2.2.2 静态工作点偏高

由式(1)~式(3)可知，当Rp 减小时，三极管基极电位UBQ 会升高，发射

极电流和集电极电流会增大，则集电极电阻Rc 上的压降及发射极电阻(Re1

+ Re2) 上的压降会增大，使得UCEQ 减小，电路的静态工作点上移，接近三极

管的饱和区。

现调节Rp 使之取值为0,得到如图3(a)所示的直流工作点数据，可得三极

管三个极此时的电位：

UBQ≈ 4.35 V,UCQ≈ 3.81 V,UEQ≈ 3.70 V .

由此计算得静态工作点数据：

UBEQ≈0.65 V, UCEQ≈0.11 V可见，UBEQ > UON ,但UCEQ < UBEQ ,

三极管在直流电源的作用下已经进入到饱和区，在输入信号的正半周会一直处于

饱和状态，输出信号的负半周会出现失真。

图3(b)所示的波形图为此时测得的输入输出波形，从波形图可知，uRL

的正向信号峰值约为28.82 mV,反向信号峰值约为-18.26 mV,出现了明显的底

部失真，此失真显然是因为静态工作点过高导致的。

2.2.3 静态工作点偏低

反之，当基极电阻Rp 增大时，三极管基极电位UBQ会降低，同时发射极电流和集电极电流会减小，则集电极电阻Rc 上的压降及发射极电阻(Re1 + Re2) 上的压降会减小，使得UCEQ 增大，电路的静态工作点下移，接近三极管的截止区。

调节Rp 取值为700 kΩ ,得到如图4(a)所示的直流工作点数据，可得三极管三个极此时的电位：

UBQ≈ 0.596 V,UCQ≈ 11.82 V,UEQ≈ 0.079 V .

三极管开关电路工作原理解析

三极管开关电路工作原理解析图一所示是NPN三极管的共射极电路，图二所示是它的特性曲线图，图中它有3 种工作区域：截止区(C utoff Region)、线性区(Active Region) 、饱和区(Saturation Region)。三极管是以B 极电流IB 作为输入，操控整个三极管的工作状态。若三极管是在截止区，IB 趋近于0 (VBE 亦趋近于0)，C 极与E 极间约呈断路状态，IC = 0，VCE = VCC。若三极管是在线性区，B-E 接面为顺向偏压，B-C 接面为逆向偏压，I B 的值适中(VBE = 0.7 V)，I C =h F E I B 呈比例放大，Vce = Vcc -Rc I c = V cc - Rc hFE I B可被IB 操控。若三极管在饱和区，IB 很大，VBE = 0.8 V，VCE = 0.2 V，VBC = 0.6 V，B-C 与B -E 两接面均为正向偏压，C-E间等同于一个带有0.2 V 电位落差的通路，可得I c=( Vcc - 0.2 )/ Rc ，I c 与IB 无关了，因此时的IB大过线性放大区的IB 值，Ic

图3、截止态如同断路线图图4、饱和态如同通路实验：三极管的开关作用简单三极管开关：电路如图5，电阻RC是LED限流用电阻，以防止电压过高烧坏LED（发光二极管），将输入信号VIN 从0 调到最大(等分为约20 个间隔)，观察并记录对的VOUT 以及LED 的亮度。当三极管开关为断路时，VOUT =VCC =12 V，LED 不亮。当三极管开关通路时，VOUT = 0.2V ，LED 会亮。改良三极管开关：因为三极管由截止区过度到饱和区需经过线性区，开关的效果不会有明确的界线。为使三极管开关的效果明确，可串接两三极管，电路如图六。同样将输入信号VIN 从0 调到最大(等分为约20 个间隔)，观察并记录对应的VOUT 以及LED 的亮度。

三极管开关电路分析及Rb计算

1.输入电压Vin，输入电阻Rin，三极管导通电压取0.6V，三极管电流放大倍数是B，输出电阻(在C极的电阻)是Rout。这样很好计算了： 5V / Rout = A， A / B = C，所以C是你最小的基极电流。如果你的输入电压Vin也用5V，那么(5 - 0.6)/C = Rin，你就可以选Rin了，为使三极管可靠饱和，选(5 - 0.6)/Rin > C就可以了。 2.先求I先求Ic=Vc/Rc Ib=Ic/B 基极电阻Rb=(Vb-Vbe)/Ib c=Vc/Rc Ib=Ic/B 基极电阻Rb=(Vb-Vbe)/Ib 举例：已知条件：输入Vi=5V，电源电压Vcc=5V，三极管直流放大系数beta=10. 查规格书得，集-射饱和电压Vcesat=0.2V，此时集电极电流Ic=10mA（或其它值），则集电极电阻Rc=（Vcc-Vcesat）/Ic = （5-0.2）/10 = 480 欧。则Ib=Ic/beta=10/10=1 mA，基极限流电阻Rb=（Vi-Vbe）/Ib=（5-0.6）/1=4.4K，取为4.2K。这时要注意，输入高电平为5V是理想情况，有可能在2.5V（输入的一半）以上就为高了，这时我们以5V输入而得到的基极电流很可能不够，因此要重新计算。以2.5V为逻辑电平的阈值来计算，则Rb==（Vi-Vbe）/Ib=（2.5-0.6）/1=1.9K，取为1.8K，或2K。如何使三极管工作于开关状态? 晶体三极管的实际开关特性决定于管子的工作状态。晶体三极管输出特性三个工作区，即截止区、放大区、饱和区,如图4.2.1(b)所示。如果要使晶体三极管工作于开关的接通状态，就应该使之工作于饱和区；要使晶体三极管工作于开关的断开状态，就应该使之工作于截止区，发射极电流 iE=0，这时晶体三极管处于截止状态，相当于开关断开。集电结加有反向电压，集电极电流iC=ICBO，而基极电流iB=-ICBO。说明三极管截止时，iB并不是为0，而等于-ICBO。基极开路时，外加电源电压VCC使集电结反向偏置，发射结正向偏置晶体三极管基极电流iB=0时，晶体管并未进入截止状态，这时iE=iC =ICEO还是较大

三极管开关电路

三极管除了可以当做交流信号放大器之外，也可以做为开关之用。严格说起来，三极管与一般的机械接点式开关在动作上并不完全相同，但是它却具有一些机械式开关所没有的特点。图1所示，即为三极管电子开关的基本电路图。由下图可知，负载电阻被直接跨接于三极管的集电极与电源之间，而位居三极管主电流的回路上。 Vcc 團1基本的三极管开关输入电压Vin则控制三极管开关的开启(open)与闭合(closed)动作，当三极管呈开启状态时，负载电流便被阻断，反之，当三极管呈闭合状态时，电流便可以流通。详细的说，当Vin为低电压时，由于基极没有电流，因此集电极亦无电流，致使连接于集电极端的负载亦没有电流，而相当于开关的开启，此时三极管乃胜作于截止(cut off) 区。同理，当Vin为高电压时，由于有基极电流流动，因此使集电极流过更大的放大电流，因此负载回路便被导通，而相当于开关的闭合，此时三极管乃胜作于饱和区(saturati on) 。一、三极管开关电路的分析设计由于对硅三极管而言，其基射极接面之正向偏压值约为0.6伏特，因此欲使三极管截止，Vin必须低于0.6伏特，以使三极管的基极电流为零。通常在设计时，为了可以更确定三极管必处于截止状态起见，往往使Vin值低于0.3伏特。(838 电子资源)当然输入电压愈接近零伏特便愈能保证三极管开关必处于截止状态。欲将电流传送到负载上，则三极管的集电极与射极必须短路，就像机械开关的闭合动作一样。欲如此就必须使Vin达到够高的准位，以驱动三极管使其进入饱和工作区工作，三极管呈饱和状态时，集电极电流相当大，几乎使得整个电源电压Vcc均跨在负载电阻上，如此则VcE便接近于0,而使三极管的集电极和射极几乎呈短路。在理想状况下，根据奥姆定律三极管呈饱和时，其集电极电流应该为：

三极管放大、开关、判断管脚的原理

三极管的工作原理三极管是电流放大器件，有三个极，分别叫做集电极C，基极B，发射极E。分成NPN和PNP两种。我们仅以NPN三极管的共发射极放大电路为例来说明一下三极管放大电路的基本原理。一、电流放大下面的分析仅对于NPN型硅三极管。如上图所示，我们把从基极B流至发射极E 的电流叫做基极电流Ib；把从集电极C流至发射极E的电流叫做集电极电流 Ic。这两个电流的方向都是流出发射极的，所以发射极E上就用了一个箭头来表示电流的方向。三极管的放大作用就是：集电极电流受基极电流的控制（假设电源能够提供给集电极足够大的电流的话），并且基极电流很小的变化，会引起集电极电流很大的变化，且变化满足一定的比例关系：集电极电流的变化量是基极电流变化量的β倍，即电流变化被放大了β倍，所以我们把β叫做三极管的放大倍数（β一般远大于1，例如几十，几百）。如果我们将一个变化的小信号加到基极跟发射极之间，这就会引起基极电流Ib的变化，Ib的变化被放大后，导致了Ic很大的变化。如果集电极电流Ic是流过一个电阻R的，那么根据电压计算公式 U=R*I 可以算得，这电阻上电压就会发生很大的变化。我们将这个电阻上的电压取出来，就得到了放大后的电压信号了。二、偏置电路三极管在实际的放大电路中使用时，还需要加合适的偏置电路。这有几个原因。首先是由于三极管BE结的非线性（相当于一个二极管），基极电流必须在输入电压大到一定程度后才能产生（对于硅管，常取0.7V）。当基极与发射极之间的电压小于0.7V时，基极电流就可以认为是0。但实际中要放大的信号往往远比 0.7V要小，如果不加偏置的话，这么小的信号就不足以引起基极电流的改变（因为小于0.7V时，基极电流都是0）。如果我们事先在三极管的基极上加上一个合适的电流（叫做偏置电流，上图中那个电阻Rb就是用来提供这个电流的，所以它被叫做基极偏置电阻），那么当一个小信号跟这个偏置电流叠加在一起时，小信号就会导致基极电流的变化，而基极电流的变化，就会被放大并在集电极上输出。另一个原因就是输出信号范围的要求，如果没有加偏置，那么只有对那些增加的信号放大，而对减小的信号无效（因为没有偏置时集电极电流为0，

实验八multisim电路仿真

电子线路设计软件课程设计报告实验内容：实验八multisim电路仿真一、验目的 1、进一步熟悉multisim的操作和使用方法 2、掌握multisim做电路仿真的方法 3、能对multisim仿真出的结果做分析二、仿真分析方法介绍 Multisim10为仿真电路提供了两种分析方法，即利用虚拟仪表观测电路的某项参数和利用Multisim10 提供的十几种分析工具，进行分析。常用的分析工具有：直流工作点分析、交流分析、瞬态分析、傅立叶分析、失真分析、噪声分析和直流扫描分析。利用这些分析工具，可以了解电路的基本状况、测量和分析电路的各种响应，且比用实际仪器测量的分析精度高、测量范围宽。下面将详细介绍常用基本分析方法的作用、分析过程的建立、分析对话框的使用以及测试结果的分析等内容 1、直流工作点分析直流工作点分析也称静态工作点分析，电路的直流分析是在电路中电容开路、电感短路时，计算电路的直流工作点，即在恒定激励条件下求电路的稳态值。在电路工作时，无论是大信号还是小信号，都必须给半导体器件以正确的偏置，以便使其工作在所需的区域，这就是直流分析要解决的问题。了解电路的直流工作点，才能进一步分析电路在交流信号作用下电路能否正常工作。求解电路的直流工作点在电路分析过程中是至关重要的。执行菜单命令Simulate/Analyses，在列出的可操作分析类型中选择DC Operating Point，则出现直流工作点分析对话框，如图所示。直流工作点分析对话框包括3页。

Output 页用于选定需要分析的节点。左边Variables in circuit 栏内列出电路中各节点电压变量和流过电源的电流变量。右边Selected variables for 栏用于存放需要分析的节点。具体做法是先在左边Variables in circuit 栏内中选中需要分析的变量（可以通过鼠标拖拉进行全选），再点击Plot during simulation 按钮，相应变量则会出现在Selected variables for 栏中。如果Selected variables for 栏中的某个变量不需要分析，则先选中它，然后点击Remove按钮，该变量将会回到左边Variables in circuit 栏中。Analysis Options页点击Analysis Options按钮进入Analysis Options页，其中排列了与该分析有关的其它分析选项设置，通常应该采用默认的 Summary页

Multisim数字电路仿真快速上手教程

Multisim快速上手教程每一次数电实验都要疯了有木有！！！全是线！！！全是线！！！还都长得要命！！！完全没地方收拾啊！！！现在数电实验还要求做开放实验，还要求最好先仿真！！！从来没听说过仿真是个什么玩意儿的怎么破！！！以下内容为本人使用仿真软件的一些心路历程，可供参考。所谓仿真，以我的理解，就是利用计算机强大的计算能力，结合相应的电路原理（姑且理解为KVL+KCL）来对电路各时刻的状态求解然后输出的过程。相较于模拟电路，数字电路的仿真轻松许多，因为基本上都转化为逻辑关系的组合了。有人用minecraft来做数字电路，都到了做出8bitCPU的水平（https://www.wendangku.net/doc/2818399559.html,/v_show/id_XMjgwNzU5MDUy.html、https://www.wendangku.net/doc/2818399559.html,/v_show/id_XNjEwNTExODI4.html）。这个很神奇。以下进入正文首先，下载Multisim安装程序。具体链接就不再这里给出了（毕竟是和$蟹$版的软件），可以到BT站里搜索，有一个Multisim 12是我发的，里面有详细的安装说明，照着弄就没问题了。好，现在已经安装上Multisim 12了。然后运行，在Circuit Design Suite12.0里，有一个multisim，单击运行。进去之后就是这样的。那一大块白的地方就是可以放置元件的地方。现在来以一个简单的数字逻辑电路为例：

菜单栏下一排是这些东西，划线的是数字电路仿真主要用得上的元件。来个7400吧点击TTL那个图标（就是圈里左边那个）。出来这样一个东西：红圈里输入7400就出来了，也可以一个一个看，注意右边“函数”栏目下写的“QUAD 2-INPUT NAND”即是“四个双输入与非门”的意思。点击确认，放置元件。 A、B、C、D在这里指一块7400里的四个双输入与非门，点击即可放置。看起来很和谐，那就做个RS触发器吧。这里输出用的是一种虚拟器件PROBE，在Indicators组，图标就是个数码管的那个。功能相当于实验箱上那些LED，也是高电平就点亮。元件旋转方向的方法是选中元件然后按Ctrl+R(otate)。还可以选中元件后点击右键，选择“水平翻转”等。

三极管作为开关电路的设计及应用

第一节基本三极管开关基本电路设计三极管除了可以当做交流信号放大器之外，也可以做为开关之用。严格说起来，三极管与一般的机械接点式开关在动作上并不完全相同，但是它却具有一些机械式开关所没有的特点。图1所示，即为三极管电子开关的基本电路图。由下图可知，负载电阻被直接跨接于三极管的集电极与电源之间，而位居三极管主电流的回路上，图1 基本的三极管开关输入电压Vin则控制三极管开关的开启(open) 与闭合(closed) 动作，当三极管呈开启状态时，负载电流便被阻断，反之，当三极管呈闭合状态时，电流便可以流通。详细的说，当Vin为低电压时，由于基极没有电流，因此集电极亦无电流，致使连接于集电极端的负载亦没有电流，而相当于开关的开启，此时三极管乃胜作于截止(cut off)区。同理，当Vin为高电压时，由于有基极电流流动，因此使集电极流过更大的放大电流，因此负载回路便被导通，而相当于开关的闭合，此时三极管乃胜作于饱和区(saturation)。838电子一、三极管开关电路的分析设计由于对硅三极管而言，其基射极接面之正向偏压值约为0.6伏特，因此欲使三极管截止，Vin必须低于0.6伏特，以使三极管的基极电流为零。通常在设计时，为了可以更确定三极管必处于截止状态起见，往往使Vin值低于0.3伏特。(838电子资源) 当然输入电压愈接近零伏特便愈能保证三极管开关必处于截止状态。欲将电流传送到负载上，则三极管的集电极与射极必须短路，就像机械开关的闭合动作一样。欲如此就必须使Vin达到够高的准位，以驱动三极管使其进入饱和工作区工作，三极管呈饱和状态时，集电极电流相当大，几乎使得整个电源电压Vcc均跨在负载电阻上，如此则VcE便接近于0，而使三极管的集电极和射极几乎呈短路。在理想状况下，根据奥姆定律三极管呈饱和时，其集电极电流应该为﹕

multisim 电路仿真课程设计

4.1 仿真设计 1、用网孔法和节点法求解电路。如图4.1-1所示电路： 3Ω （a）用网孔电流法计算电压u的理论值。（b）利用multisim进行电路仿真，用虚拟仪表验证计算结果。（c）用节点电位法计算电流i的理论值。（d）用虚拟仪表验证计算结果。解：电路图：（a） i1=2 解得 i1=2 5i2-31-i3=2 i2＝1 i3=-3 i3=-3 u=2 v （b）如图所示：（c）列出方程 4/3 U1- U2=2 解得 U1＝3 v U2=2 v 2A1Ω _ + 1Ω 2V - 3A 图4.1-1 i

2U 1- U 2=2 i=1 A 结果：计算结果与电路仿真结果一致。结论分析：理论值与仿真软件的结果一致。 2、叠加定理和齐次定理的验证。如图4.1-2所示电路： (a)使用叠加定理求解电压u 的理论值； (b)利用multisim 进行电路仿真，验证叠加定理。 (c)如果电路中的电压源扩大为原来的3倍，电流源扩大为原来的2倍，使用齐次定理，计算此时的电压u ； (d)利用multisim 对（c ）进行电路仿真，验证齐次定理。电路图：（a ） I 1=2 7 I 2-2 I 1- I 3=0 3 I 3- I 2-2 I 4=0 解得 U 1=7（V ） I 4=-3 U 1 U 1=2（I 1- I 2）如图所示电压源单独作用时根据网孔法列方程得： 3 I 1-2 I 2- I 3= 4 I 2=-3 U 2 7 I 3 - I 1=0 解得 U 2=9（V ） U 2=4-2 I 3 所以 U= U 1+ U 2=16（V ）（b ）如图所示。 2Ω 1Ω 2Ω 4Ω 2A 3u + 4V - + u - 图4.1-2

三极管开关电路详解

一三极管只做开关作用，不需要调整输出电压。驱动功率大的设备。也不是很大，1A就行。哪种方法能最大利用三极管效率，哪种方法三极管发热最小？用补充的驱动好不好？R选多少合适？还有别的好办法吗？负载是电磁阀。答：1、特点不同，要看前后级的关系，第一种是跟随输出，输入阻抗高，输出阻抗小，当前级是高压小电流的时候好，并且输出电压是受控前级电压，可做限幅开关，输出是电压源。第二种是反向共射集电极输出，适合前级是低压大电流，输出是阻抗高，也是电流源，当负载变化时，电流不变。如果前级是低阻，如TTL，适合第二种。补充的电路是二者的结合，光耦的漏电流容易被放大，所以要加R大约2K左右（看光耦的参数），如是继电器线圈，当释放电压低时，容易误动作，电流优点是可给线圈提快速建立电压。本例中如是继电器，属电流驱动，最好用集电极输出，但也要有R。补充：你是驱动电磁阀啊，又要晶体管功耗低，补充的驱动管子压降很大，只能是第二种，把阀接到集电极上，并且1A的驱动电流要再加一级组成复合管 2、第二种更好，这表现在两个方面：首先，三极管的集电结比发射结更结实不易损坏，所以一般用集电极作为功率输出端；其次，用共发射极放大器可以利用的电源电压幅度为电源电压-0.3V（集电结饱和电压），而用射极跟随器可以利用的电源电压幅度为电源电压-0.3V-0.7V（集电结饱和电压和发射结导通电压），显然前者对电源利用的效率更高。建议你采用第二种，集电器输出方式的电路负载特性好，很多自控图纸中多是把继电器的线圈作为集电极负载。无基流时，集电极几乎无电流。再者，集电极输出的动态特性好

二利用三极管饱和导通和截止的的特性，本身就可以实现接通和断开的功能，但由于它的带载功率有限，所以需配继电器扩流，并且可以扩充触点的数量，该电路是PNP三极管，所以采用集电极接低电平方式输出，P37为上拉电阻，当基极没有输入脉冲或电压时，基极为高电平，因为这是反极性三极管，所以平时是截止的，只有基极输入低电平，降低基极电压，这时三极管导通，继电器线圈得电吸合，原常闭触点断开，常开触点吸合，完成设备的接通与断开功能。图中二极管反向接在线圈两端，是保护线圈不受反峰电压的冲击，对继电器起到保护作用。

Multisim电路仿真

Multisim电路仿真示例1．直流电路分析步骤一：文件保存打开Multisim 软件，自动产生一个名为Design1的新文件。打开菜单File>>Save as…，将文件另存为“CS01”(自动加后缀) 步骤二：放置元件打开菜单Place>>Component… 1.选择Sources(电源)Group (组)，选择POWER_SOURCES(功率源)Family(小组)，在元件栏中用鼠标双击DC_POWER，将直流电源放置到电路工作区。说明：所有元件按Database -> Group -> Family 分类存放

2.继续放置元件： Sources Group –>POWER_SOURCES Family->ROUND(接地点 Basic Group->RESISTOR Family（选择5个电阻） 3.设定元件参数。采用下面两种方式之一 1)在放置元件时（在一系列标准值中）选择； 2)在工作区，鼠标右键点击元件，在Properties (属性)子菜单中设定。步骤三.根据电路图连线用鼠标拖动元件到合适位置，如果有必要，鼠标右键点击元件，可对其翻转(Flip)或旋转(Rotate)。连线时先用鼠移至一个元件的接线端，鼠标符号变成叉形，然后拖动到另一结点，点击右键确认连线。若需显示全部节点编号，在菜单 Option>>Sheet Properties>>Sheet visibility 的Net names 选板中选中show all。

步骤四.电路仿真选择菜单Simulate>>Analyses>>DC operating point…(直流工作点分析) 在DC operating point analysis窗口中，选择需要分析的变量（节点电压、元件电流或功率等）。

基于Multisim的电路仿真

模拟电子技术实验《信号放大器的设计》班级：姓名：指导老师： 2013年12月10日至12日

1.实验目的（1）掌握分立或集成运算放大器的工作原理及其应用。（2）掌握低频小信号放大电路和功放电路的设计方法。（4）通过实验培养学生的市场素质，工艺素质，自主学习的能力，分析问题解决问题的能力以及团队精神。（5）通过实验总结回顾所学的模拟电子技术基础理论和基础实验，掌握低频小信号放大电路和功放电路的设计方法 2.实验任务和要求 2.1实验任务 1）已知条件：信号放大电路由“输入电路”、“差分放大电路”、“两级负反馈放大电路”、“功率放大器”、“扬声器”几部分构成。图2-1 信号放大器的系统框图 2）性能指标： a)输入信号直接利用RC 正弦波振荡电路产生。 b) 前置放大器：输入信号：Uid ≤ 10 mV 输入阻抗：Ri ≥ 100 k c) 功率放大器：最大不失真输出功率：Pomax ≥1W 负载阻抗：RL= 8；电源电压：+ 5 V ，+ 12V ，- 12V d) 输出功率连续可调直流输出电压 ≤ 50 mV 信号产生差分放大共射级放大功率放大负反馈输出信号

静态电源电流≤100 mA 2.2实验要求 1）选取单元电路及元件根据设计要求和已知条件，确定信号产生电路、前置放大电路、功率放大电路的方案，计算和选取单元电路的原件参数。 2）前置放大电路的组装与调试测量前置放大电路的差模电压增益AU、共模电压增益AUc、共模抑制比KCMR、带宽BW、输入电压Ri等各项技术指标，并与设计要求值进行比较。 3）有源带通滤波器电路的组装与调试测量有缘带通滤波器电路的差模电压增益AUd、带通BW，并与设计要求进行比较。 4）功率放大电路的组装与调试功率放大电路的最大不失真输出功率Po,max、电源供给功率PDC、输出效率η、直流输出电压、静态电源电流等技术指标。 5）整体电路的联调 6）应用Multisim软件对电路进行仿真分析。 2.3选用元器件电容电阻若干、双踪示波器1个、信号发生器一个、交流毫伏表1个、数字万用表等仪器、晶体三极管 2N3906 1个，2N2222A 5个，2N2222 2个，2N3904 2个，1N3064 1个。 3、实验内容 1、总电路图（一）实验总体电路图

三极管开关电源的原理及其应用

三极管开关原理[2009年05月21日] 2009-05-21 22:09 图1 NPN 三极管共射极电路图2 共射极电路输出特性曲图一所示是NPN三极管的共射极电路，图二所示是它的特性曲线图，图中它有3 种工作区域：截止区(Cutoff Region)、线性区(Active Region) 、饱和区(Saturation Region)。三极管是以B 极电流IB 作为输入，操控整个三极管的工作状态。若三极管是在截止区，IB 趋近于0 (V BE亦趋近于0)，

C 极与E 极间约呈断路状态，I C = 0，V CE = V CC。若三极管是在线性区，B-E 接面为顺向偏压，B-C 接面为逆向偏压，IB 的值适中(V BE = 0.7 V)，I C =h F E I B呈比例放大，Vce = Vcc -Rc I c = V cc - Rc h FE I B可被I B操控。若三极管在饱和区，I B很大，V BE= 0.8 V，V CE = 0.2 V，V BC = 0.6 V，B-C 与B-E 两接面均为正向偏压，C-E间等同于一个带有0.2 V 电位落差的通路，可得I c=( Vcc - 0.2 )/ Rc，Ic与I B无关了，因此时的I B大过线性放大区的I B值，Ic

Multisim仿真混沌电路

Multisim仿真—混沌电路 1104620125

Multisim仿真—混沌电路一、实验目的 1、了解非线性电阻电路伏安特性，以及其非线性电阻特征的测量方法； 2、使用示波器观察混沌电路的混沌现象，通过实验感性地认识混沌现象，理解非线性科学中“混沌”一词的含义；； 3、研究混沌电路敏感参数对混沌现象的影响二、实验原理 1、蔡氏电路本实验采用的电路图如图9-16 所示，即蔡氏电路。蔡氏电路是由美国贝克莱大学的蔡少棠教授设计的能产生混沌行为的最简单的一种自制电路。R 是非线性电阻元件，这是该电路中唯一的非线性元件，是一个有源负阻元件。电容C2 与电感L 组成一个损耗很小的振荡回路。可变电阻1/G 和电容C1 构成移相电路。最简单的非线性元件R 可以看作由三个分段线性的元件组成。由于加在此元件上的电压增加时，故称为非线性负阻元件。三、实验内容为了实现有源非线性负阻元件实，可以使以下电路，采用两个运算放大器（1 个双运放TL082）和六个配置电阻来实现，其电路如图1，这主要是一个正反馈电路，能输出电流以维持振荡器不断震荡，而非线性负阻元件能使振荡周期产生分岔和混沌等一系列非线性现象。 1、实验电路如下图，电路参数：1、电容：100nf 一个，10nf 一个； 2、线性电阻6 个：

200Ω二个，22kΩ二个，2.2kΩ一个，3.3kΩ一个；3、电感：18mH 一个；4、运算放大器：五端运放TL083 二个；5、可变电阻：可变电阻一个；6、稳压电源：9V 的VCC 二个，-9V 的VEE 二个；图1 选好元器件进行连接，然后对每个元器件进行参数设置，完成之后就可以对蔡氏电路进行仿真了。双击示波器，可以看到示波器的控制面板和显示界面，在控制面板上可以通过相关按键对显示波形进行调节。下面是搭建完电路的截图： 2、将电压表并联进电路，电流表串联进电路可以直接测出加在非线性负阻的电压、电流， U/V I/mA U/V I/mA 12 0.1579 -1 -0.76917 11 2.138 -2 -1.44352 10 4.601 -3 -1.84752

三极管原理全总结

1、三极管的正偏与反偏：给PN结加的电压和PN结的允许电流方向一致的叫正偏，否则就是反偏。即当P区（阳极）电位高于N区电位时就是正偏，反之就是反偏。例如NPN型三极管，位于放大区时，Uc>Ub集电极反偏，Ub>Ue发射极正偏。总之，当p型半导体一边接正极、n型半导体一边接负极时，则为正偏，反之为反偏。 NPN和PNP主要是电流方向和电压正负不同。 NPN是用B—E的电流（IB）控制C—E的电流（IC），E极电位最低，且正常放大时通常C极电位最高，即VC>VB>VE。 PNP是用E—B的电流（IB）控制E—C的电流（IC），E极电位最高，且正常放大时通常C极电位最低，即VC

2、三极管的三种工作状态：放大、饱和、截止（1）放大区：发射结正偏，集电结反偏。对于NPN管来说，发射极正偏即基极电压Ub>发射极电压Ue，集电结反偏就是集电极电压Uc>基极电压Ub。放大条件：NPN管：Uc>Ub>Ue；PNP管：Ue>Ub>Uc。（2）饱和区：发射结正偏、集电结正偏--BE、CE两PN结均正偏。即饱和导通条件：NPN管：Ub>Ue,Ub>Uc，PNP型管：Ue>Ub,Uc>Ub。饱合状态的特征是：三极管的电流Ib、Ic 都很大，但管压降Uce 却很小，Uce≈0。这时三极管的c、e 极相当于短路，可看成是一个开关的闭合。饱和压降，一般在估算小功率管时，对硅管可取0.3V，对锗管取0.1V。此时的，iC几乎仅决定于Ib，而与Uce无关，表现出Ib对Ic的控制作用。（3）截止区：发射结反偏，集电结反偏。由于两个PN 结都反偏，使三极管的电流很小，Ib≈0，Ic≈0，而管压降Uce 却很大。这时的三极管c、e 极相当于开路。可以看成是一个开关的断开。 3、三极管三种工作区的电压测量如何判断电路中的一个NPN硅晶体管处于饱和,放大,截止状态？用电压表测基极与射极间的电压Ube。饱和状态 eb有正偏压约0.65V左右,ce电压接近0V. 放大状态 eb有正偏压约0.6V,ce电压大于0.6V小于电源电压. 截止状态 eb电压低于0.6V,ce电压等于或接近电源. 在实际工作中，可用测量BJT各极间电压来判断它的工作状态。NPN型硅管的典型数据是：饱和状态Ube=0.7V，Uce=0.3V；放大区Ube=0.7V；截止区Ube=0V。这是对可靠截止而言，实际上当Ube<0.5V时，即已进入截止状态。对于PNP管，其电压符号应当相反。截止区：就是三极管在工作时，集电极电流始终为0。此时，集电极与发射极间电压接近电源电压。对于NPN型硅三极管来说，当Ube在0～0.5V 之间时，Ib很小，无论Ib怎样变化，Ic都为0。此时，三极管的内阻（Rce）很大，三极管截止。当在维修过程中，测得Ube低于0.5V或Uce接近电源电压时，就可知道三极管处在截止状态。

三极管开关电路设计

下面主要通过使用NPN三极管进行开关电路设计，PNP三极管的开关电路与NPN的类似。一、三极管开关电路设计的可行性及必要性可行性：用过三极管的人都清楚，三极管有一个特性，就是有饱和状态与截止状态，正是因为有了这两种状态，使其应用于开关电路成为可能。必要性：假设我们在设计一个系统电路中，有些电压、信号等等需要在系统运行过程中进行切断，但是又不能通过机械式的方式切断，此时就只能通过软件方式处理，这就需要有三极管开关电路作为基础了。二、三极管基本开关电路概述如下（图.1）就是一个最基本的三极管开关电路，NPN的基极需连接一个基极电阻（R2）、集电极上连接一个负载电阻（R1）首先我们要清楚当三极管的基极没有电流时候集电极也没有电流，三极管处于截止状态，即断开；当基极有电流时候将会导致集电极流过更大的放大电流，即进入饱和状态，相当于关闭。当然基极要有一个符合要求的电压输入才能确保三极管进入截止区与饱和区。

图.1 NPN基本开关电路三、三极管开关电路设计及分析（1）截止区、饱和区条件 1、进入截止区条件：上面提到了要使三级管进入截止区的条件是当基极没有电流时候，但是在什么情况下能达到此要求呢？对硅三极管而言，其基极跟发射极接通的正向偏压约为0.6V，因此欲使三极管截止，基极输入电压（Vin）必须低于0.6V，以使三极管的基极电流为零。通常在设计时，为了令三极管必定处于截止状态，往往使Vin值低于0.3V。当然基极输入电压愈接近0V愈能保证三极管必处于截止状态。 2、进入饱和区条件：首先集电极要接一个负载电阻R1，基极要接一个基极电阻R2，如图.1所示。欲将电流传送到负载上，则三极管的集电极与发射极必须短路。因此必须使Vin达到足够高的电位，以驱动三极管进入饱和工作区工作。三极管呈饱和状态时，集电极电流相当大，几乎使得整个电源电压Vcc均跨在负载电阻上，如此则Vce便接近于0，而使三极管的集电极和发射极几乎呈短路。在理想状况下，根据欧姆定律，

multisim电路仿真图

一．直流叠加定理仿真图1.1 图1.2 图1.3 结果分析：从上面仿真结果可以看出，V1和I1共同作用时R3两端的电压为36.666V；V1和I1单独工作时R3两端的电压分别为3.333V和33.333V，这两个数值之和等于前者，符合叠加定理。二．戴维南定理仿真戴维南定理是指一个具有直流源的线性电路，不管它如何复杂，都可以用一个电压源UTH与电阻RTH串联的简单电路来代替，就它们的性能而言，两者

是相同的。图2.1 如上图2.1电路所示，可以看出在XMM1和XMM2的两个万用表的面板上显示出电流和电压值为：IRL=16.667mA，URL=3.333V。图2.2 如上图2.2所示电路中断开负载R4，用电压档测量原来R4两端的电压，记该电压为UTH，从万用表的面板上显示出来的电压为UTH=6V。

图2.3 在图2.2所测量的基础之上，将直流电源V1用导线替换掉，测量R4两端的的电阻，将其记为RTH，测量结果为RTH=160Ω。图2.4

在R4和RTH之间串联一个万用表，在R4上并接一个万用表，这时可以读出XMM1和XMM2上读数分别为：IRL1=16.667mA，URL1=3.333V。结果分析：从图2.1的测试结果和图2.4的测试结果可以看出两组的数据基本一样，从而验证了戴维南定理。三．动态电路的仿真 1、一阶动态电路：图3.1 2、二阶动态电路分析：图3.2 2、二阶动态电路：图3.3

一阶动态电路中V2随时间的变化可以看出，在0~500ms之间随时间的增大而非线性增大，大于500ms后趋于稳定。图3.4 当R1电位器阻值分别为500Ω,2000Ω,4700Ω时，输出瞬态波形的变化如上图所示。四．交流波形叠加仿真图4.1

电路分析multisim仿真实验二

电路分析Multisim仿真实验二验证欧姆定律 1．实验要求与目的（1）学习使用万用表测量电阻。（2）验证欧姆定律。 2. 元器件选取（1）电源：Place Source→POWER_SOURCES→DC_POWER,选取直流电源,设置电源电压为12V。（2）接地：Place Source→POWER_SOURCES→GROUND，选取电路中的接地。（3）电阻：Place Basic→RESISTOR,选取R1=10Ω,R2=20Ω。（4）数字万用表：从虚拟仪器工具栏调取XMM1。（5）电流表：Place Indicators→AMMETER，选取电流表并设置为直流档。 3. 仿真实验电路图1 数字万用表测量电阻阻值的仿真实验电路及数字万用表面板

图2 欧姆定律仿真电路及数字万用表面板 4．实验原理欧姆定律叙述为：线性电阻两端的电压与流过的电流成正比，比例常数就是这个电阻元件的电阻值。欧姆定律确定了线性电阻两端的电压与流过电阻的电流之间的关系。其数学表达式为U=RI，式中，R为电阻的阻值（单位为Ω）；Ｉ为流过电阻的电流（单位为Ａ）；Ｕ为电阻两端的电压（单位为Ｖ）。欧姆定律也可以表示为Ｉ＝Ｕ／Ｒ，这个关系式说明当电压一定时电流与电阻的阻值成反比，因此电阻阻值越大则流过的电流就越小。如果把流过电阻的电流当成电阻两端电压的函数，画出Ｕ（Ｉ）特性曲线，便可确定电阻是线性的还是非线性的。如果画出的特性曲线是一条直线，则电阻式线性的；否则就是非线性的。 5．仿真分析（1）测量电阻阻值的仿真分析 ①搭建图1所示的用数字万用表测量电阻阻值的仿真实验电路，数字万用表按图设置。 ②单击仿真开关，激活电路，记录数字万用表显示的读数。 ③将两次测量的读数与所选电阻的标称值进行比较，验证仿真结果。（2）欧姆定律电路的仿真分析 ①搭建图2所示的欧姆定律仿真电路。 ②单击仿真开关，激活电路，数字万用表和电流表均出现读数，记录电阻R1两

三极管开关电路分析

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图1 基本的三极管开关因此，基极电流最少应为： ( 流值。由于基极回路只是一个电阻和基射极接面的串联电路，故 (

为了避免混淆起见，本文所介绍的三极管开关均采用NPN三极管，当然NPN三极管亦可以被当作开关来使用，只是比较不常见罢了。例题1 试解释出在图2的开关电路中，欲使开关闭合(三极管饱和) 所须的输入电压为何﹖并解释出此时之负载电流与基极电流值﹖ 解﹕由2式可知，在饱和状态下，所有的供电电压完全跨降于负载电阻上，因此由方程式 (1) 可知因此输入电压可由下式求得﹕ 图2 用三极管做为灯泡开关由例题得知，欲利用三极管开关来控制大到1.5A的负载电流之启闭动作，只须要利用甚小的控制电压和电流即可。此外，三极管虽然流过大电流，却不须要装上散热片，因为当负载电流流过时，三极管呈饱和状态，其VCE趋近于零，所以其电流和电压相乘的功率之非常小，根本不须要散热片。二、三极管开关与机械式开关的比较截至目前为止，我们都假设当三极管开关导通时，其基极与射极之间是完全短路的。事实并非如此，没有任何三极管可以完全短路而使VCE=0，大多数的小信号硅质三极管在饱和时，VCE(饱和) 值约为0.2伏特，纵使是专为开关应用而设计的交换三极管，其VCE(饱和) 值顶多也只能低到0.1伏特左右，而且负载电流一高，VCE(饱和) 值还会有些许的上升现象，虽然对大多数的分析计算而言，VCE(饱和) 值可以不予考虑，但是在测试交换电路时，必须明白VCE(饱和) 值并非真的是0。虽然VCE(饱和)的电压很小，本身微不足道，但是若将几个三极管开关串接起来，其总和的压降效应就很可观了，不幸的是机械式的开关经常是采用串接的方式来工作的，如图3(a)所示，三极管开关无法模拟机械式开关的等效电路(如图3(b)所示)来工作，这是三极管开关的一大缺点。表步进电机控制工作原理直流电机的PWM冲调速控制技术消除按键抖动电路伺服电机工作原理LED驱动原理

三极管的开关原理

BJT的开关工作原理：形象记忆法：对三极管放大作用的理解，切记一点：能量不会无缘无故的产生，所以，三极管一定不会产生能量。它只是把电源的能量转换成信号的能量罢了。但三极管厉害的地方在于：它可以通过小电流控制大电流。假设三极管是个大坝，这个大坝奇怪的地方是，有两个阀门，一个大阀门，一个小阀门。小阀门可以用人力打开，大阀门很重，人力是打不开的，只能通过小阀门的水力打开。所以，平常的工作流程便是，每当放水的时候，人们就打开小阀门，很小的水流涓涓流出，这涓涓细流冲击大阀门的开关，大阀门随

之打开，汹涌的江水滔滔流下。如果不停地改变小阀门开启的大小，那么大阀门也相应地不停改变，假若能严格地按比例改变，那么，完美的控制就完成了。在这里，Ube就是小水流，Uce就是大水流，人就是输入信号。当然，如果把水流比为电流的话，会更确切，因为三极管毕竟是一个电流控制元件。如果水流处于可调节的状态，这种情况就是三极管中的线性放大区。如果那个小的阀门开启的还不够，不能打开大阀门，这种情况就是三极管中的截止区。如果小的阀门开启的太大了，以至于大阀门里放出的水流已经到了它极限的流量，这种情况就是三极管中的饱和区。但是你关小小阀门的话，可以让三极管工作状态从饱和区返回到线性区。如果有水流存在一个水库中，水位太高（相应与Uce太大），导致不开阀门江水就自己冲开了，这就是二极管的反向击穿。PN结的击穿又有热击穿和电击穿。当反向电流和反向电压的乘积超过PN结容许的耗散功率，直至PN结过热而烧毁，这种现象就是热击穿。电击穿的过程是可逆的，当加在PN结两端的反向电压降低后，管子仍可以恢复原来的状态。电击穿又分为雪崩击穿和齐纳击穿两类，一般两种击穿同时存在。电压低于5－6V的稳压管，齐纳击穿为主，电压高于5－6V 的稳压管，雪崩击穿为主。电压在5－6V之间的稳压管，两种击穿程度相近，温度系数最好，这就是为什么许多电路使用5－6V稳压管的