模电共源极放大电路课程设计

目录1设计的目的与作用：01.1. 课程设计的目的21.2 课程设计的作用22.设计任务及Multisim环境的介绍 22.1. 设计任务22.1.1. 共源极放大电路Mulisim仿真 22.1.2. 三极管电流放大作用电路Multisim仿真22.2. 软件介绍2电路模型的建立33.1. 共源极放大电路 Multisim 仿真 43.1.1. 在Multisim环境下构建共源极放大电路如图 43.1.2 共源极放大电路原理分析： 43.1.3. 共源极放大电路仿真与分析： 43.2. 三极管电流放大电路Multisim仿真 73.2.1. 在Multisim环境下构建三极管电流放大电路如图 73.2.3. 共源极放大电路仿真与分析： 94设计总结与体会95参考文献91设计的目的与作用:1.1. 课程设计的目的(1) 正确掌握共源极放大电路原理及作用，输出电压与输入电压的的关系和不同之处。(2) 正确理解共源极放大电路工作原理和特点及卩与卩的关系；oi(3) 利用Multisim软件进行仿真分析静态及动态结果工作点。并计算出电压放大倍数。(4) 正确掌握三极管电流放大作用原理及作用。(5) 正确理解共源极放大电路工作原理和特点.(6) 利用Multisim软件进行仿真分析静态及动态结果工作点。并计算出电流放大倍数。1.2. 课程设计的作用通过自己动手亲自设计和运用Multisim软件来仿真电路，不仅能使我们对 书上所涉及到的知识有着更进一步的了解和掌握，而且通过用计算机仿真，避免 了实际动手操作时机器带来的误差，使我们对上课所学到的知识也有更深刻的了 解。2.设计任务及Multisim环境的介绍2.1. 设计任务2.1.1共源极放大电路Mulisim仿真(1) 按照设计电路连接电路。(2) 检查完毕之后运行软件。(3) 测试共源极放大电路的静态工作点，主要测量栅极电压U、源极电压U、漏极电压GSU ，并进行简单的计算。D(4) 测试共源极放大电路的动态工作特性，并计算出电压的放大倍数。2.1.2三极管电流放大作用电路Multisim仿真(1) 按照设计电路连接电路。(2) 检查完毕之后运行软件。(3) 测试三极管电流放大电路的静态工作点，并计算出电流的放大倍数。(4) 测试三极管电流放大电路的动态工作特性，并计算出电流的放大倍数。2.2. 软件介绍Mul tisim 是加拿大 IIT 公司(In terra tive Image Technologies Lt d)推出的基于 Windows的电路仿真软件，由于采用交互式界面，比较直观、操作方便，具有丰富的元器 件库和品种繁多的虚拟仪器，以及强大的分析功能等特点，因而得到了广泛的引用。 针对不同的用户，提供了多种版本，例如学生版、教育版、个人版、专业版和超级专业版。 其中教育版适合高校的教学用。Multisim 10主界面。启动Multisim，就会看到其主界面，主要是由菜单栏、系统工 具栏、设计工具栏、元件工具栏、仪器工具栏使用中元件列表、仿真开关、状态栏以及电 路图编辑窗口等组成。(如下图1所示)图1： Multisim主界面Multisim 10提供了丰富的元器件。这些元器件按照不同的类型和种类分别存放在若 干个分类库中。这些元件包括现实元件和虚拟元件。所谓的现实元件给出了具体的型号， 它们的模型数据根据该型号元件参数的典型值确定。而所谓的虚拟元件没有型号，它的模 型参数是根据这种元件各种元件各种型号参数的典型值，而不是某一种特定型号的参数典 型值确定。另外，Multisim 7元件库中还提供一种3D虚拟元件，这种元件以三维的方式 显示，比较形象、直观。Multisim 7容许用户根据自己的需要创建新的元器件，存放在 用户元器件库中。（如图2所示）。岂僉壮吒崔匚诈笃询可 +讣佛力捺出砂曲初 回吨半舉 % J图2： Multisim户元器件库Multisim 10提供了品种繁多、方便实用的虚拟仪器。比如数字万用表、信号 发生器、示波器等17种虚拟仪器。点击主界面中仪表栏的相应的按钮即方便地取用所需 的虚拟仪器（如图3所示）。图3： Multisim虚拟仪器Multisim 10提供了各种不同功能的分析工具。点击分析按钮，即可拉出分析菜单，其中列出了 Multisim 10的各种分析工具，例如直流工作点分析、交流分析、瞬态分析等。3.电路模型的建立3.1. 共源极放大电路Multisim仿真3.1.1在Multisim环境下构建共源极放大电路如图4XSC1VDD15VVDD*-XMM2*+丰XMM1*I2.5kQR2 00 kQRg 10MQpkRd5kQ02C1日卜Ui聊F、14.14mVpk1kHzODeg2Q0kQ 4SOuFRL5kQ图4：源极放大电路3.1.2共源极放大电路原理分析：(1)由图4源极放大电路可知，静态时，场效应管的栅极电压由V 经电阻R、RDD12分压后提供。另外，静态漏极电流流过电阻R产生一个自偏压，因此，场效应管的静态S偏置电压U 由分压和自偏压的结果共同决定，故称为分压一自偏压式共源极放大电路GSG引人R有利于稳定电路的静态工作点。当旁路电容c足够大时，可认为R两端交流短 sSs路，则从交流通路看，输人信号和输出信号的公共端是场效应管的源极，所以是共源极放大电路。栅极回路接人一个大电阻R ，作用是提高放大电路的输人电阻。G3.1.3共源极放大电路仿真与分析：(1)静态分析：A.应用近似估算法可得，N沟道增强型MOS场效应管的转移特性方程近似方程：=IDQDOr u ugc -1I GS (th )2(u U)(1-1)GSGS (th )R根据图4可得以下方程：U = Rp V -1 R GSG R + RDDDQ S2 可解的U 和I ，然后根据图4的输出回路可求GSGDQ-1(R + R )DDDQdS由公式(1-1)和公式(1-2)(1-2)U =GSGB.利用Multisim的直流工作点分析功能测量图4电路的静态工作点，分析结果如下 图：(1-3)U5由上可得:DDRdI 二DQ碍=15 -9.99865 mA=1.00027(2)动态分析：假设图4所示分压-自偏压式共源放大电路中的隔直电容C、C很旁路电容足够大，可1 2画出其微变等效电路如下图：图6:微变等效电路加上正弦输入电压，在虚拟万用表可观察到U和U的示数（图7）,在虚拟示波器可观察IO到u和u的波形（图8）。IO图8:共源极放大电路输入输出波形有图8可见u和u 反相，并且u对u有放大作用。IOIO在图的仿真电路中可以测得，当U =9.998mV时，U =33.353mV，则电压放大倍io数为 a=U =-33351 =-3.336u u9.998i输入电阻：R = R +（R / R）=10.12MQig12输出电阻：R = R =5KQod3.2. 三极管电流放大电路Multisim仿真3.2.1在Multisim环境下构建三极管电流放大电路如图9三极管结构示意图和符号322三极管电流放大电路原理分析:4O三极管的电流分配关系;有图10可见，集电极电流I有两部分组成，即I = I +1（2-1）C Cn CBO而发射极电流I也包括两部分，即EI = I +1（2-2）ECnBn通常将I与I之比定义为共基直流电流放大系数，用符号&表示，即CnE=J Cn(23)Bn由于发射极的电子绝大部分能够到达集电极形成I ，而只有很少一部分与基区中的空穴Cn符合形成I ，因此三极管的0_值一般可达0.95-0.99将上式带入（2-1 ）中，可得BnI = 0_ I +1（2-4）CECBO当I I时，可将I 忽略，则有上式可得CBOCCBO（25）Bn另外，由图10可见，三极管的电流之间满足节点电流定律，即I = I +1（26）ECB将此式带入（24.）中，可得I = o_ （I +1 ） +1（2-7）CEBCBO令卩=- （2-8） 1-卩则上式成为I 祁 I +（1+卩）I（2-6）CBCBO卩称为公社直流电流放大系数。上式中最后一项常用符号I表示，称为穿透电流，即CEOI =（1+卩）I（2-7）CEOCBO则I也可以表示为CI =卩 I +1（2-8）CBCEO当穿透电流I I时，可将I 忽略，则由上式可得CBOCCEO（2-9）即卩近似等于I与I之比。一般三极管的卩值约为几十-几百。CB而在动态电路中，我们将集电极电流与基极电流的变化量之比定义为三极管的共射电流放 大系数，用卩来表示,，即A i卩=C（2-10）A i322共源极放大电路仿真与分析:在集电极加载电压为U=10V保持不变，改变基极电流i的数值，并从虚拟万用表测得CEb相应的集电极电流i,可得以下数据:Ci /B卩01020304050i /C卩1.776500.9331002150120032501除去i的最大值与最小值，进行数据计算:B10 =50.120=50.2A I 2003 - 1501.c =A I 40 30结论:B 三极管具有电流放大作用。4.设计总结与体会通过这次课程设计使我对模拟电子技术有了更深刻认识与理解，特别是共源极放大电 路和三极管电流放大作用，感觉真正掌握了知识的内涵，为将来元器件的应用提供基础。 同时通过本次试验也激发了我强烈的学习兴趣。在自己动手操作Multisim软件过程中，使我对此软件有了透彻的了解，能够熟练的 操作和使用此软件的画电路图和实现软件仿真等功能。在实验过程中，我进行缜密的分析与规划，查阅了一些资料，提高了动手能力，因此 通过这次课程设计，加强了我们动手、思考和解决问题的能力。5.参考文献【1】清华大学电子学教研室编杨素行主编 高等教育出版社模拟电子技术基础简明教程第三版【2】华中理工大学电工电子学教研室 编康华光主编，陈大钦副主编 高等教育出版社电子技术基础模拟部分.4版 【3】李良荣主编，罗伟雄副主编机械工业出版社现代电子设计技术基于Multisim7&Ultiboard