分压式偏置共发射极放大电路的仿真教学研究

摘 要：应用Multisim仿真软件，对分压式偏置共发射极放大电路的静态工作点稳定性和动态性能进行测试分析。对比了固定式和分压式偏置共发射极放大电路的静态工作点受温度的影响情况，让学生对分压式偏置放大电路特点和功能有了更深入的认识。

关键词：Multisim;电路仿真;静态工作点;放大电路

1 引言

《电子技术》是我校相关专业的一门必修专业基础课程，对后续专业课程的学习具有重要支撑作用。该课程具有原理抽象、内容繁杂、工程性和实践性强等特点，进行特定分析计算时，往往采用工程的观点进行估算，给教学双方都带来了一定困难。随着计算机仿真技术的发展，各类电路仿真软件也相继涌现，Multisim就是其中优秀的一款仿真软件，它具有形象直观的人机交互界面，能仿真出真实电路的结果。将其应用电子技术教学中，可使学生形象直观地看到电路工作的过程，加深对电路的理解。分压式偏置共射极放大电路是电子技术中一种典型电路，具有可稳定静态工作点、放大能力强、输出电压与输入电压反相等特点。本文将根据该电路的教学内容，结合Multisim仿真教学演示的方式进行探讨研究。

2 静态工作点稳定原理

分压式偏置电路是在固定偏置式放大电路的基础上改进得来的，从电路的组成来看，一是将前面讨论的基本放大电路中的基极偏置电阻Rb分成上偏置电阻Rb1和下偏置电阻Rb2两部分;二是在三极管的发射极电路中串接了电阻Re和旁路电容Ce。在I2?IBQ和UBQ?UBEQ的条件下，UBQ与三极管的参数无关，仅由电源电压和Rb1、Rb2的分压电路决定;UBEQ可忽略掉，UEQ与UBQ近似相等。如果温度T升高，ICQ增大，IEQ也增大，于是Re上的电压降UEQ=IEQRe也增大。因为UBQ基本上是不变的，可知UBEQ减小，从而导致IBQ也减小。由ICQ≈βIBQ可知道，ICQ也减小，使工作点恢复到原来设定的位置。如果温度降低，则上述自动调节过程相反。

3 温度扫描分析

在仿真软件中，搭接固定偏置式放大电路和分压式偏置放大电路的直流通路，均选用相同的三极管2N2923。通过Multisim中的温度扫描分析功能对这两类电路的静态工作点进行对比分析，温度扫描分析结果如图1和图2所示，让学生直观地看到电路受温度的影响程度的大小，加速对所学知识的掌握并增强了认同感。

在电路中，由于UCE与IC具有相关性，即UCE为电源电压减去集电极和发射极电阻压降（等于IC与其阻值相乘），故可选择静态工作点中的一个参数UCE进行测量分析。仿真软件中，三极管的默认设定工作温度为27℃，在此温度下，测得分压式偏置放大电路的UCE为8.668V，而固定偏置放大电路的UCE为8.576V，二者相差无几。通过温度扫描参数设置为从0℃到50℃变化，步进值选择10℃模拟电，可得到如图所示的扫描结果。纵轴表示的为UCE（单位：V），不同颜色的线从上至下表示的分别是电路处于0℃、10℃、20℃、30℃、40℃、50℃时的UCE的扫描数值。从图中对比分析，可看出分压式偏置放大电路的UCE在温度变化时更加稳定，起到了稳定静态工作点的作用。

在测量出UCE的数值后，通过分析可得出IC的具体数值，表1列出了温度分别在0℃和50℃时，两类电路的静态工作点UCE和IC的相应数值。学生通过表1的具体对比，也可看出固定式偏置放大电路受温度变化影响显著，而分压式偏置放大电路的静态工作点更加稳定，受温度影响小。同时，通过仿真也解决了学生对静态工作点稳定原理中的变化过程中（温度T↑→ICQ↑→IEQ↑→UEQ↑→IBQ↓→ICQ↓），ICQ究竟是增大还是减小的疑惑，认识到温度升高是主要因素，IC会略有增加，但幅度不会太大。

4 电路放大作用仿真

分压式偏置放大电路的静态工作点稳定性好，并对交流信号也具有较强的放大作用，与固定式偏置放大电路相似。为使学生直观地看到这一现象，利用Multisim仿真软件对电路进行虚拟仿真，可利用软件中的双踪示波器直接观察输出与输入电压波形，测试结果如图3所示。通过引导学生观察仿真波形，可快速總结出：1）输入与输出电压频率相同，相位相反;2）当输入电压的峰值为10mV时，输出电压峰值为1V左右，放大约100倍。通过改变输入信号大小、RC和RL等参数，并观察测试结果，可得到分压式偏置共发射极放大电路同固定偏置共发射极放大电路具有相似的信号放大功能的结论。

5 结语

通过将Multisim软件仿真引入到分压式偏置放大电路授课过程中，使学生观察到两类电路静态工作点的工作情况和分压式偏置放大电路的放大性能，有效地解决了教学中的难点问题，加深了学生对电路的感性认识，引起了对所观察现象的思考，激发了学生探究电子电路的兴趣。

参考文献

[1]梁洪洁.电子技术基础项目教程[M].北京：机械工业出版社，2015

[2]钟俊.基于Multisim的RC桥式振荡电路分析[J].轻工科技，2019.

作者简介

贾哲（1980-），男，火箭军士官学校，教师。