范文一:基于Multisim10的单管共射放大电路静态分析
基于 Multisim 10 的单管共射放大电路静态分析
杨莲红,杨 奇,孙万麟
(昌吉学院 物理系,新疆 昌吉 831100)
摘 要:静态工作点是“模拟电子技术”课程中的教学重点,也是教学难点。利用仿真 Multisim 10 软件,对共发射极基
本放大电路进行静态仿真测试分析,使学生在基本放大电路的学习中对静态工作点的概念、静态工作点对放大电路的重要
性和必要性有比较清晰正确的理解,对共发射极放大电路在不同工作情况下的特点有一个比较全面的认识。研究表明,利
用 Multisim 10 强大的分析功能对电子电路进行计算机仿真,可以提高教学质量和教学效果。
关键词:静态工作点;Multisim l0;放大电路;电路仿真
中图分类号:TN919?34;TP319.9 文献标识码:A 文章编号:1004?373X(2014)05?0127?04
Statics analysis of single transistor common emitter amplifier based on Multisim 10
YANG Lian?hong,YANG Qi,SUN Wan?lin
(Department of Physics,Changji College,Changji 831100,China)
Abstract:In "analog electronic technology" course,quiescent operating point is not only the key point,but also the diffi?
cult point in teaching. The common emitter basic amplifying circuit is statics simulated and analyzed by using Multisim 10 to
make the students have correct understanding about the concept of the quiescent operating point and the importance and necessity
of the quiescent operating point on the amplifier circuit,and fully study of the characteristics of common?emitter amplifier circuit
in different working situations in the study of the basic amplifier circuit. The research shows that computer simulation of electronic
circuits with Multisim 10 can improve the teaching quality and teaching effectiveness.
Keywords:quiescent operating point;Multisim 10;amplifying circuit;circuit simulation
放大电路进行静态仿真测试分析。利用计算机仿真软 0 引 言 件,课内讲授和课外探究相结合,化简单抽象为具体形
模拟电子技术作为高校理工科专业的一门重要的 象,化枯燥乏味为生动有趣,充分调动了学生的学习兴
[2?7]专业基础课程,工程实践性比较强。由于课程知识体系 趣和自主性,帮助学生更好地理解和掌握教学内容。 和分析方法等方面的特点,学生对课程的学习存在一定
1 基本放大电路中的静态工作点 的困难。鉴于此,在模拟电子技术课程的教学中,采取
将传统的电路理论分析与仿真技术相结合的方式,对课 1.1 静态工作点
程 中 的 重 点 、难 点 知 识 进 行 突 破 ,不 失 为 一 种 有 效 的 当 输 入 信 号 为 零 时 ,放 大 电 路 工 作 在 直 流 工 作 状
措施。 态,也称为静态。此时,晶体管的基极电流 I、集电极电 B
静态工作点的概念几乎贯穿整个“模拟电子技术” 流 I、基一射极间的电压 U 和集一射极间管压降 U ,CBECE [1]教学的始终,是本课程的教学重点,也是教学难点。为 统称为静态工作点参数。又因这些直流量所对应的正 了使学生在基本放大电路的学习中就对静态工作点的 是晶体管输入输出特性曲线上的一个点,故称其为静态 概念、静态工作点对放大电路的必要性和重要性有比较 工作点 Q,如图 1 所示。 清晰正确的认识,为模拟电路后期的学期打下扎实的基 1.2 设置静态工作点的必要性 础 。 本 文 利 用 仿 真 Multisim 10 软 件 ,对 共 发 射 极 基 本 设 置 合 适的静态工作点是保障放大电路正常放大 信号的前提。设置静态工作点的目的在于保证输入信号
收稿日期:2013?10?15 基金项目:教育部“本科教学工程”地在整个变化范围内,工作点始终处于放大区,从而使放大 方高校本科专业综合改 [8?9]电路不失真地放大信号。在如图 2 所示电路中不设置 革试点项目(教高司函【2013】56 号);昌吉学院教
学研究项目(10jyyb011) 静态工作点(去掉电路的上偏电阻),利用 Multisim 10 仿
真软件进行仿真后观察分析电路的输出波形。 2 共发射极基本放大电路的静态分析
2.1 共发射极单管放大电路正常工作时的测试分析
利用 Multisim 软件搭建的仿真电路如图 4 所示,接
通+12 V 电源,输入信号 v,调整电位器 R的值,调整静 ip
态工作点,使静态集电极电流 I= 2 mA。利用仿真软件 C
中虚拟仪表测试静态值,见表 1。
图 1 晶体管放大电路的静态工作点
图 4 共发射极单管放大器实验电路图
表 1 放大电路正常工作时静态工作点数值
V/VV/VV/VV/VV/VI/mAB C E BE CE C
2.91 7.16 2.23 0.68 4.93 2.03 图 2 共发射极放大电路
在 输 入 相 同 的 情 况 下 ,放 大 电 路 在 空 载 时 和 负 载
为 2.4 kΩ时的输出波形如图 5,图 6 所示。
图 3 在图 2 中断开上偏电阻后电路的输出波形
在仿真过程中观察到:当输入电压较小时,峰值小
图 5 负载为?时的电压输出波形图 于晶体管的基?射极间的开启电压 ,则晶体管在输入信
在观察图 5,图 6 后,得到结论 :电路能够正常放大 号 的 整 个 周 期 内 均 截 止 ,因此观察不到输出信号;进一
信号,且共发射极放大电路的输出波形与输入波形是反 步调整输入信号的幅度,幅值足够大,晶体管也只可能在
相的,相位差是 180?;在带负载时,电路输出信号比空载 信号正半周数值大于基?射极间的开启电压时间段内导
时的输出信号减小了。 通,输出波形必然会失真。失真波形如图 3 所示。由结
[1,10]2.2 静态工作点对放大电路输出波形的影响 果引导学生从理论上分析输出波形出现失真的原因。
保 持 输 入 信 号 不 变 ,在 如 图 7 所 示 的 电 路 中 ,慢 慢 基 于 以 上 仿 真 、观 察 、分 析 ,说 明 不 设 置 静 态 工 作 点,
调大 R,使得电路出现如图 8 所示的波形,此时测试电 电路就不能正常放大输入信号。使学生进一步理解 p
设置合适的静态工作点的必要性。 路的静态工作点,具体测试数据见表 2。
第 5 期 杨莲红,等:基于 Multisim 10 的单管共射放大电路静态分析 129
值接近于 0。
接着,保持输入信号不变,在如图 9 所示的电路中,
慢慢调小 R使得电路出现如图 10 所示的波形,此时测 p
试电路的静态工作点,具体测试数据见表 3。
表 3 放大电路饱和失真时静态工作点数值
V/VV/VV/VV/VV/VI/mAB C E BE CE C
3.863 5.386 3.183 0.68 2.203 2.76
从以上仿真结果分析可以得到:对于共发射极放大 电路来说,饱和失真波形是输出波形的负半周失真,从 图 6 负载为 2.4 kΩ时的电压输出波形图 理论上分析导致失真的原因是因为静态工作点设置过 表 2 放大电路截止失真时静态工作点数值 高,使得输入信号的正半周部分没有被正常放大;从测
试数据可以看出,饱和失真时,发射结正向偏置,集?射 V/VV/VV/VV/VV/VI/mAB C E BE CE C
极间的压降较小。 0.542 11.945 0.023 0.52 11.92 0.023
图 9 共发射极单管放大器饱和失真仿真电路图 图 7 共发射极单管放大器截止失真仿真电路图
图 10 饱和失真波形图
图 8 截止失真波形图 通过仿真技术分析单管放大电路在静态工作点设
仿真结果分析可以得到:对于共发射极放大电路来置不同的情况下的输出波形、静态值等特点,使学生进
说,截止失真波形是输出波形的正半周失真,从理论上一步认识到了合适的静态工作点的设置对放大电路正
常放大信号的重要性。同时也使学生进一步了解了同 分析导致失真的原因是因为静态工作点设置过低,使得
一放大电路在不同的工作状态下,静态电流、电压的数 输入信号的负半周部分没有被正常放大;从测试数据可
值特点,也将此数值特点可以作为今后在电路调试中判 以看出,截止失真时静态集电极电位值接近于直流电源
断电路工作状态的基本依据。 的 电 压 值 ,发 射 极 电 位 值 接 近 于 0 V,静 态 集 电 极 电 流
[2] 刘贵栋,王淑娟.应用 Multisim 的“电子技术基础”研究性教学 3 结 语 实践[J].电气电子教学学报,2010,32(5):60?67.
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中的应用[J].现代电子技术,2011,34(14):169?172. 仿真有机结合起来,对静态工作点这个教学重点的突破 [4] 桂 静 宜.Multisim 10 在 模 拟 电 路 实 验 教 学 改 革 中 的 应 用 [J].电 不失为一种有效的途径。 子科技,2010,23(1):107?110. 首先,借助 Multisim 10 仿真,使学生对静态工作点 [5] 聂典.Multisim 10 计算机仿真在电子电路设计中的应用[M].北 设置的必要性和重要性有进一步深刻的理解。京:电子工业出版社,2009. 其次,借助 Multisim 10 仿真,将静态工作点正确设 [6] 庄 俊 华.Multisim 9 入 门 及 应 用 [M]. 北 京 :机 械 工 业 出 版 社 , 置 和 不 能 正 确 设 置 两 种 情 况 下 ,电 路 的 输 出 波 形 的 特 2008.
点、静态工作点数值特点,形象直观地展现在学生面前, [7] 黄 智 伟.基 于 NI Multisim 的 电 子 电 路 计 算 机 仿 真 设 计 与 分 析
由此创设情景,激发了学生探究的兴趣,进一步从理论 [M].北京:电子工业出版社,2008.
上解释观察到的现象和数值特点。相比传统的枯燥的 [8] 童 诗 白 ,华 成 英.模 拟 电 子 技 术 基 础 [M].北 京 :高 等 教 育 出 版
社,2006. 理论讲解,学生的理解效果更好。
[9] 康华光.电子技术基础:模拟部分[M].北京:高等教育出版社, 最后,借助 Multisim 10 仿真,将不同工作情况下电
2008. 路的输出波形、静态工作点数值特点集中在一起进行对 [10] 许 建 明 ,彭 森 ,王 小 沅 ,等.基 于 Multisim 10 的 共 射 极 放 大 器 比 ,为 学 生 今 后 分 析 问 题 解 决 问 题 能 力 的 培 养 打 下 设计与仿真[].电子设计工程,2012,20(3):88?91. J基础。 [11] 张爱英.基于 Multisim 的三极管放大电路仿真分析[J].现代电 参 考 文 献 子技术,2013,36(4):123?126.
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作者简介:杨莲红(1969—),女,新疆人,硕士,副教授。主要从事电子技术教学与研究工作。
杨 奇(1977—),女,四川人,硕士,讲师。主要从事 EDA 技术的教学与研究工作。
孙万麟(1982—),女,甘肃人,硕士,讲师。主要从事单片机原理及应用的教学与研究工作。
(上接第 126 页)
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作者简介:王鹏宇(1992—),男,哈尔滨人。研究方向为自动控制理论及应用。
范文二:单管放大电路分析
单管放大电路分析
单管放大电路是最常见的低频小信号放大电路,它的实质是利用小信号来控制大信号。单管放大电路如下图:
第一步:调节静态工作点;
调节可变电阻R1使三极管Q1两端电压达到6V ,即认为三极管处于放大状态,如下图:
第二步:静态工作点分析
第三步:交流分析;
在三极管两端加上频率为1KHz ,幅值为15mv 的正弦交流电。 Au =u 0÷u i
第四步:放大倍数的分析
A u =u 0/u i
=761. 598/10. 607
=71. 8
第五步:输入电阻和输出电阻的求解 输入电阻:
r i =u i /i i
=11mv /5. 133uA =2. 14K Ω
R 0=R L (u 0/u L -1) 输出电阻:有输出电阻的定义得公式
R L 是负载电阻,u 0是空载电压,u L 是负载端电压;
(1
)
图1 如上图:u L =0.348v
(2)
图2
如上图:u 0=0.440v;已知幅值电阻R L =5. 1K Ω 可得输出电阻R 0=1. 348K Ω。 第六步:失真分析
输入信号过大时截止饱和双失真
范文三:电路CAA课设任务书(单管放大电路的静态工作点及交流扫描分析)
武汉理工大学《电路CAA应用》课程设计说明书
1 概述
1.1 PSpice简介
一、 随着电子计算机技术的发展,计算机辅助设计已经逐渐进入电子设计的领域。模拟电路中的电路分析、数字电路中的逻辑模拟,甚至是印制电路板、集成电路版图等等都开始采用计算机辅助工具来加快设计效率,提高设计成功率。而大规模集成电路的发展,使得原始的设计方法无论是从效率上还是从设计精度上已经无法适应当前电子工业的要求,所以采用计算机辅助设计来完成电路的设计已经势在必行。同时,微机以及适合于微机系统的电子设计自动化软件的迅速发展使得计算机辅助设计技术逐渐成为提高电子线路设计的速度和质量的不可缺少的重要工具。
在电路设计工作方面,最初使用的是Protel公司DOS版本的Tango软件,在当时这一软件被看作是多么的先进,因为在这以前没有人能像电脑那样快速、准确的画出电路图,制出电路板。如今,随着Windows95/98及NT操作系统的出现,一些更方便、快捷的电路
Workbench、VeriBest、设计软件应运而生。如:Tango、Protel、OrCAD、PSpice、Electronics PAD2000等。
PSpice是较早出现的EDA(Electronic Design Automatic,电路设计自动化)软件之一,也是当今世界上著名的电路仿真标准工具之一,1984年1月由美国Microsim公司首次推出。它是由Spice发展而来的面向PC机的通用电路模拟分析软件。
Spice(Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis)是由美国加州大学伯克利分校开发的电路仿真程序,它在众多的计算机辅助设计工具软件中,是精度最高、最受欢迎的软件工具。随后,版本不断更新,功能不断完善。基于DOS操作系统的PSpice5.0以下版本自80年代以来在我国得到广泛应用。目前广泛使用的PSpice5.1以后版本是Microsim公司于1996年开发的基于Windows环境的仿真程序,并且从6.0版本开始引入图形界面。1998年著名的EDA商业软件开发商OrCAD公司与Microsim公司正式合并,自此Microsim公司的PSpice产品正式并入OrCAD公司的商业EDA系统中,成为OrCAD/PSpice。但PSpice仍然单独销售和使用,推出的最新版本为PSpice 9.1。
PSpice软件具有强大的电路图绘制功能、电路模拟仿真功能、图形后处理功能和元器
backfill material to the surface, and 1:100 slope drainage to gutters. Gutter width 0.5M depth 0.5m,M5 grouted rubble masonry. 1 9.2 main engineering content this standard pressure pipe and the metal structure installation part main including Yunnan province tengchong County yongxing River primary and secondary hydropower station in the of pressure pipe and the power station metal structure, which level power station pressure pipe total about 562t (containing annex); II level power station pressure pipe about 733 t (containing annex); level power station metal structure about 52.5 t, containing discharge Gate 2 hole, rushed sand Gate 1 hole, water mouth work door and the stopped dirt gate the 1 hole, Qian pool work door and the stopped dirt gate the 1 hole; Secondary power station metal junction at about 19.5 t, containing sand Gate 1 hole, water inlet water gate and trash the 1 hole; their auxiliary hoist equipment and electrical equipment. Concrete pressure pipe, gate, trash and hoisting device project property list 1-1~1-3. Table 1-1 the main characteristics of the penstock number item parameter type controller size head a long pipe diameter pipe length 11 hydropower station penstock open-air exposed pipe, single pipe joint water supply 1.3M 931m 0.8M 8.3*2m 22 hydropower station penstock open-air exposed pipe, single pipe joint water supply 1.4m 1063.506 m 0.8M 10*2m table 1-2 hydropower station Main characteristics of hydraulic metal structure number project name gate, trash
件符号制作功能,以图形方式输入,自动进行电路检查,生成网表,模拟和计算电路。它的用途非常广泛,不仅可以用于电路分析和优化设计,还可用于电子线路、电路和信号与系统等课程的计算机辅助教学。与印制版设计软件配合使用,还可实现电子设计自动化。被公认是通用电路模拟程序中最优秀的软件,具有广阔的应用前景。这些特点使得PSpice受到广大电子设计工作者、科研人员和高校师生的热烈欢迎,国内许多高校已将其列入电子类本科生和硕士生的辅修课程。
在国外,PSpice软件的使用非常流行。在大学里,它是工科类学生必会的分析与设计电路工具;在公司里,它是产品从设计、实验到定型过程中不可缺少的设计工具。世界各国的半导体元件公司为它提供了上万种模拟和数字元件组成的元件库,使PSpice软件的仿真更可靠,更真实。
PSpice软件几乎完全取代了电路和电子电路实验中的元件、面包板、信号源、示波器和万用表。有了此软件就相当有了电路和电子学实验室。
1.2 PSpice的优越性
电路设计软件有很多,它们各有特色。如Protel和Tango,它对单层/双层电路板的原理图及PCB图的开发设计很适合,而对于布线复杂,元件较多的四层及六层板来说OrCAD更有优势。但在电路系统仿真方面,PSpice可以说独具特色,是其他软件无法比拟的,它是一个多功能的电路模拟试验平台,PSpice软件由于收敛性好,适于做系统及电路级仿真,具有快速、准确的仿真能力。其主要优点有:
1. 图形界面友好,易学易用,操作简单
由Dos版本的PSpice到Windows版本的PSpice,使得该软件由原来单一的文本输入方式而更新升级为输入原理图方式,使电路设计更加直观形象。PSpice 6(0以上版本全部采用菜单式结构,只要熟悉Windows操作系统就很容易学,利用鼠标和热键一起操作,既提高了工作效率,又缩短了设计周期。即使没有参考书,用户只要具备一定的英语基础就可以通过实际操作很快掌握该软件。
2. 实用性强,仿真效果好
在PSpice中,对元件参数的修改很容易,它只需存一次盘、创建一次连接表,就可以实现一个复杂电路的仿真。如果用Protel等软件进行参数修改仿真,则过程十分繁琐。在改变
-ply 1.3M 931m 0.8M 8.3*2m 22 hydropower station penstock openair exposed pipe, single pipe joint water sup-1 hydropower station penstock open1 the main characteristics of the penstock number item parameter type controller size head a long pipe diameter pipe length 1-3. Table 1-1~1-ting device project property list 1hois and trash the 1 hole; their auxiliary hoist equipment and electrical equipment. Concrete pressure pipe, gate, trash andgate the 1 hole; Secondary power station metal junction at about 19.5 t, containing sand Gate 1 hole, water inlet water gate dirt ole, rushed sand Gate 1 hole, water mouth work door and the stopped dirt gate the 1 hole, Qian pool work door and the stoppedpressure pipe about 733 t (containing annex); level power station metal structure about 52.5 t, containing discharge Gate 2 h ationpower station metal structure, which level power station pressure pipe total about 562t (containing annex); II level power st ding Yunnan province tengchong County yongxing River primary and secondary hydropower station in the of pressure pipe and the. 9.2 main engineering content this standard pressure pipe and the metal structure installation part main inclubackfill material to the surface, and 1:100 slope drainage to gutters. Gutter width 0.5M depth 0.5m,M5 grouted rubble masonry2 hydropower station Main characteristics of hydraulic metal structure number project name gate, trash-air exposed pipe, single pipe joint water supply 1.4m 1063.506 m 0.8M 10*2m table 12
武汉理工大学《电路CAA应用》课程设计说明书
一个参数时,哪怕是一个电阻阻值的大小都需要重新建立网络表的连接,设置其他参数更为复杂。
3. 功能强大,集成度高
在PSpice内集成了许多仿真功能,如:直流分析、交流分析、噪声分析、温度分析等 ,用户只需在所要观察的节点放置电压(电流)探针,就可以在仿真结果图中观察到其“电压(或电流)-时间图”。而且该软件还集成了诸多数学运算,不仅为用户提供了加、减、乘、除等基本的数学运算,还提供了正弦、余弦、绝对值、对数、指数等基本的函数运算,这些都是其他软件所无法比拟的。
另外,用户还可以对仿真结果窗口进行编辑,如添加窗口、修改坐标、叠加图形等 ,还具有保存和打印图形的功能,这些功能都给用户提供了制作所需图形的一种快捷、简便的方法。因此,Windows版本的PSpice更优于Dos版本的PSpice,它不但可以输入原理图方式,而且也可以输入文本方式。无疑是广大电子电路设计师的好帮手。
3. Table 1-1~1-ect property list 1proj hole; their auxiliary hoist equipment and electrical equipment. Concrete pressure pipe, gate, trash and hoisting device ; Secondary power station metal junction at about 19.5 t, containing sand Gate 1 hole, water inlet water gate and trash the 11 holed Gate 1 hole, water mouth work door and the stopped dirt gate the 1 hole, Qian pool work door and the stopped dirt gate the bout 733 t (containing annex); level power station metal structure about 52.5 t, containing discharge Gate 2 hole, rushed sanpipe aetal structure, which level power station pressure pipe total about 562t (containing annex); II level power station pressure ince tengchong County yongxing River primary and secondary hydropower station in the of pressure pipe and the power station mov. 9.2 main engineering content this standard pressure pipe and the metal structure installation part main including Yunnan prbackfill material to the surface, and 1:100 slope drainage to gutters. Gutter width 0.5M depth 0.5m,M5 grouted rubble masonry2 hydropower station Main characteristics of hydraulic metal structure number project name gate, trash-air exposed pipe, single pipe joint water supply 1.4m 1063.506 m 0.8M 10*2m table 1-8M 8.3*2m 22 hydropower station penstock openair exposed pipe, single pipe joint water supply 1.3M 931m 0.-1 hydropower station penstock open1 the main characteristics of the penstock number item parameter type controller size head a long pipe diameter pipe length 1-3
2 理论分析
图2-1电路原理图
2.1静态分析和直流通道
所谓放大电路的静态是指输入信号为零时的工作状态。在静态情况下,电路中各处的
IbIcVcEVbE电压和电流均为直流,分别用、、和和表示。
所谓直流通路就是放大电路处于静态时直流电流流通的路径。
(一)分析放大电路静态的方法通常有估算法和图解法两种。
VcE,Vcc,Ic*Rc1. 用估算法确定。静态工作点为,,,其Ib,(Vcc,VbE)/RbIc,,Ib
Rb,360kRc,RL,4k中,,。 C1,C2,10,F
2. 用图解法确定。所谓图解法,就是利用晶体管的特性曲线,用作图的方法来分析放大电路的静态工作点,观察输出信号的电压变化情况。。晶体管是一种非线性元件,其集电
IcVcE极电流与集电极—发射极间的电压之间不是线性关系。可利用晶体管的输出特性曲线,采用作图的方法求放大电路的静态值,此静态值表现为输出特性曲线上的一个点,称为放大电路的静态工作点。通过图解法能够直观地分析并了解到静态工作点对放大电路工作的影响。
(二)放大电路静态工作点与失真的关系。
如果静态工作点选在放大区的中间,这时输出电压的波形和输入电压波形是相似的正弦波,
and trash the 1 hole; their auxiliary hoist equipment and electrical equipment. Concrete pressure pipe, gate, trash andgate the 1 hole; Secondary power station metal junction at about 19.5 t, containing sand Gate 1 hole, water inlet water gate dirt ole, rushed sand Gate 1 hole, water mouth work door and the stopped dirt gate the 1 hole, Qian pool work door and the stoppedpressure pipe about 733 t (containing annex); level power station metal structure about 52.5 t, containing discharge Gate 2 h ationpower station metal structure, which level power station pressure pipe total about 562t (containing annex); II level power st ding Yunnan province tengchong County yongxing River primary and secondary hydropower station in the of pressure pipe and the. 9.2 main engineering content this standard pressure pipe and the metal structure installation part main inclubackfill material to the surface, and 1:100 slope drainage to gutters. Gutter width 0.5M depth 0.5m,M5 grouted rubble masonry2 hydropower station Main characteristics of hydraulic metal structure number project name gate, trash-air exposed pipe, single pipe joint water supply 1.4m 1063.506 m 0.8M 10*2m table 1-ply 1.3M 931m 0.8M 8.3*2m 22 hydropower station penstock openair exposed pipe, single pipe joint water sup-1 hydropower station penstock open1 the main characteristics of the penstock number item parameter type controller size head a long pipe diameter pipe length 1-3. Table 1-1~1-ting device project property list 1hois4
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这时称为线性动态范围相反。如果静态工作点没有选择在放大区,而是沿负载线偏上或者偏下,这时输出的电压波形可能进入三极管输出特性曲线的饱和区或截止区,进入这两个区的输出电压信号不能保证与输入电压信号相似,这种情况的输出信号叫做非线性失真,其中进入截止区的失真称截止失真;进入饱和区的失真称为饱和失真。 2.2动态分析与交流通道
所谓放大电路的动态时指放大电路接入交流信号(或变化信号),电路中各电流和电压的变化情况。动态分析是了解放大电路信号的传输过程和波形变化。
直流分量与交流分量共存是放大电路的特点,但在分析问题是,有时只考虑交流问题,而忽略直流的影响,这就是交流信号所作用的电路,及交流通道。
(二)分析放大电路的交流信号。
放大电路加入输入信号的工作状态即为动态。在分析放大电路的动态工作状态时,应用交
IcRL//RcRL,输出电压是集电极电流流过并联电阻流通路。从图可以看出电路带上负载
IcRL//Rc所产生的电压,即当确定后输出电压决定于;交流负载线的斜率是-,1/(RL//Rc)要确定这条线必须有一点,即是静态工作Q点,所以交流负载线是输出特性上过Q点,且斜率为的直线。交流负载线的物理意义是:放大器动态时工作点移动的轨迹。 ,1/(RL//Rc)
1 the main characteristics of the penstock number item parameter type controller size head a long pipe diameter pipe length 1-3. Table 1-1~1-ect property list 1proj hole; their auxiliary hoist equipment and electrical equipment. Concrete pressure pipe, gate, trash and hoisting device ; Secondary power station metal junction at about 19.5 t, containing sand Gate 1 hole, water inlet water gate and trash the 11 holed Gate 1 hole, water mouth work door and the stopped dirt gate the 1 hole, Qian pool work door and the stopped dirt gate the bout 733 t (containing annex); level power station metal structure about 52.5 t, containing discharge Gate 2 hole, rushed sanpipe aetal structure, which level power station pressure pipe total about 562t (containing annex); II level power station pressure ince tengchong County yongxing River primary and secondary hydropower station in the of pressure pipe and the power station mov. 9.2 main engineering content this standard pressure pipe and the metal structure installation part main including Yunnan prbackfill material to the surface, and 1:100 slope drainage to gutters. Gutter width 0.5M depth 0.5m,M5 grouted rubble masonry2 hydropower station Main characteristics of hydraulic metal structure number project name gate, trash-air exposed pipe, single pipe joint water supply 1.4m 1063.506 m 0.8M 10*2m table 1-8M 8.3*2m 22 hydropower station penstock openair exposed pipe, single pipe joint water supply 1.3M 931m 0.-1 hydropower station penstock open5
3 运行结果
3.1静态工作点分析
(1)用Capture软件画好电路图。
(2)建立模拟类型分组。建立模拟类型分组是为了便于管理。在Capture的原理图编辑窗口(Schematic1:Page下单击PSpice/New Simulation Profire命令。在Name栏键入模拟类型组的名称。
(3)设置分析类型与参数。完成类型模拟分组DC,单击Creat按钮,在出现对话框中的Analysis type选中Bias Point。在Option栏中选General Settings。在Output File Options栏中选Include detailed项。
(4)正弦信号源的设定。它共有6个参数需要设置。
(5)BJT晶体管的值设为100.单击三极管使之激活,即可更改。
(6)运行PSpice。
图3-1静态工作Q点
3.2 交流扫描分析
(1)用Capture软件画好电路图。信号源选用,交流电压源VAC,幅值是0.1V。
-air exposed pipe, single pipe joint water supply 1.4m 1063.506 m 0.8M 10*2m table 1-ply 1.3M 931m 0.8M 8.3*2m 22 hydropower station penstock openair exposed pipe, single pipe joint water sup-1 hydropower station penstock open1 the main characteristics of the penstock number item parameter type controller size head a long pipe diameter pipe length 1-3. Table 1-1~1-ting device project property list 1hois and trash the 1 hole; their auxiliary hoist equipment and electrical equipment. Concrete pressure pipe, gate, trash andgate the 1 hole; Secondary power station metal junction at about 19.5 t, containing sand Gate 1 hole, water inlet water gate dirt ole, rushed sand Gate 1 hole, water mouth work door and the stopped dirt gate the 1 hole, Qian pool work door and the stoppedpressure pipe about 733 t (containing annex); level power station metal structure about 52.5 t, containing discharge Gate 2 h ationpower station metal structure, which level power station pressure pipe total about 562t (containing annex); II level power st ding Yunnan province tengchong County yongxing River primary and secondary hydropower station in the of pressure pipe and the. 9.2 main engineering content this standard pressure pipe and the metal structure installation part main inclubackfill material to the surface, and 1:100 slope drainage to gutters. Gutter width 0.5M depth 0.5m,M5 grouted rubble masonry2 hydropower station Main characteristics of hydraulic metal structure number project name gate, trash6
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(2)设置分析类型与参数。模拟类型组用AC,在Analysis Type栏中选AC Sweep/Noise。在options选General Settings,在AC Sweep/Noise中设置Start填入1k在End填入10M在Points/decade栏填入4,即在该频率范围内每10倍频间隔计算4个点。 (3)运行PSpice并查看分析结果。在Probe窗口中,执行Trace/Add Trances命令,在Add Trances对话框中,用光标点中V(1),单击OK,即显示单端输出的频率特性曲线。在下端的Trances Expression文本中键入V(1,2)单击OK即显示双端输出的频率特性曲线。 (4)查看双端输出是电压增益的波特图。。在Probe窗口中,执行Trace/Add Trances命令,在下端的Trances Expression文本中键入DB(V(1)/V(Vs:+)),即显示电压增益的幅频特性曲线。即将增益V(1)/V(Vs:+))转换成分贝表示。,即显示电压增益的相频特 性曲线。
图3-2输入电压波形
图3-3输出电压波形
hole; their auxiliary hoist equipment and electrical equipment. Concrete pressure pipe, gate, trash and hoisting device ; Secondary power station metal junction at about 19.5 t, containing sand Gate 1 hole, water inlet water gate and trash the 11 holed Gate 1 hole, water mouth work door and the stopped dirt gate the 1 hole, Qian pool work door and the stopped dirt gate the bout 733 t (containing annex); level power station metal structure about 52.5 t, containing discharge Gate 2 hole, rushed sanpipe aetal structure, which level power station pressure pipe total about 562t (containing annex); II level power station pressure ince tengchong County yongxing River primary and secondary hydropower station in the of pressure pipe and the power station mov. 9.2 main engineering content this standard pressure pipe and the metal structure installation part main including Yunnan prbackfill material to the surface, and 1:100 slope drainage to gutters. Gutter width 0.5M depth 0.5m,M5 grouted rubble masonry2 hydropower station Main characteristics of hydraulic metal structure number project name gate, trash-air exposed pipe, single pipe joint water supply 1.4m 1063.506 m 0.8M 10*2m table 1-8M 8.3*2m 22 hydropower station penstock openair exposed pipe, single pipe joint water supply 1.3M 931m 0.-1 hydropower station penstock open1 the main characteristics of the penstock number item parameter type controller size head a long pipe diameter pipe length 1-3. Table 1-1~1-ect property list 1proj7
图3-4输出电压的幅频特性曲线
3-5输出电压的相频特性曲线
-3. Table 1-1~1-ting device project property list 1hois and trash the 1 hole; their auxiliary hoist equipment and electrical equipment. Concrete pressure pipe, gate, trash andgate the 1 hole; Secondary power station metal junction at about 19.5 t, containing sand Gate 1 hole, water inlet water gate dirt ole, rushed sand Gate 1 hole, water mouth work door and the stopped dirt gate the 1 hole, Qian pool work door and the stoppedpressure pipe about 733 t (containing annex); level power station metal structure about 52.5 t, containing discharge Gate 2 h ationpower station metal structure, which level power station pressure pipe total about 562t (containing annex); II level power st ding Yunnan province tengchong County yongxing River primary and secondary hydropower station in the of pressure pipe and the. 9.2 main engineering content this standard pressure pipe and the metal structure installation part main inclubackfill material to the surface, and 1:100 slope drainage to gutters. Gutter width 0.5M depth 0.5m,M5 grouted rubble masonry2 hydropower station Main characteristics of hydraulic metal structure number project name gate, trash-air exposed pipe, single pipe joint water supply 1.4m 1063.506 m 0.8M 10*2m table 1-ply 1.3M 931m 0.8M 8.3*2m 22 hydropower station penstock openair exposed pipe, single pipe joint water sup-1 hydropower station penstock open1 the main characteristics of the penstock number item parameter type controller size head a long pipe diameter pipe length 18
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4 图表分析与总结
(1)根据图3-1分析知道静态工作点Q的计算符合公式,,Ib,(Vcc,VbE)/RbIc,,IbVcE,Vcc,Ic*Rc。静态分析时,应注意直流通路(原则是大电容开路,大电感短路,直流电源不变信号源短路但,保留内阻,,然后利用上述公式计算单光共射极放大电路。对放大电路的要求,应输出电压尽可能大,但它受到三极管的非线性的限制。当信号过大或工作点选取不合适,输出电压波形将产生失真。
(2)当交流信号源输入时(交流通路理性状态直流电源内阻为零,通常视直流电源交流短路,即直流电源是交流地)根据图形得知交流输入电压时,输出电压大放大频率响应幅频特性曲线知,电路图为单击放大器的高频响应。频率大于一定数值时,交流信号输入时可能不会有输出电压,是较高频率信号滤过,。
(3)总结。单管放大电路静态工作及交流分析的结果,使我们了解放大电路正常工作状态时,所需要的各种参数及频率范围,而不致使三极管出现失真情况或者输出信号不清晰等。
1 hydropower station penstock open1 the main characteristics of the penstock number item parameter type controller size head a long pipe diameter pipe length 1-3. Table 1-1~1-ect property list 1proj hole; their auxiliary hoist equipment and electrical equipment. Concrete pressure pipe, gate, trash and hoisting device ; Secondary power station metal junction at about 19.5 t, containing sand Gate 1 hole, water inlet water gate and trash the 11 holed Gate 1 hole, water mouth work door and the stopped dirt gate the 1 hole, Qian pool work door and the stopped dirt gate the bout 733 t (containing annex); level power station metal structure about 52.5 t, containing discharge Gate 2 hole, rushed sanpipe aetal structure, which level power station pressure pipe total about 562t (containing annex); II level power station pressure ince tengchong County yongxing River primary and secondary hydropower station in the of pressure pipe and the power station mov. 9.2 main engineering content this standard pressure pipe and the metal structure installation part main including Yunnan prbackfill material to the surface, and 1:100 slope drainage to gutters. Gutter width 0.5M depth 0.5m,M5 grouted rubble masonry2 hydropower station Main characteristics of hydraulic metal structure number project name gate, trash-air exposed pipe, single pipe joint water supply 1.4m 1063.506 m 0.8M 10*2m table 1-8M 8.3*2m 22 hydropower station penstock openair exposed pipe, single pipe joint water supply 1.3M 931m 0.-9
5 心得体会
air exposed pipe, single pipe joint water supply 1.4m 1063.506 m 0.8M 10*2m table 1-ply 1.3M 931m 0.8M 8.3*2m 22 hydropower station penstock openair exposed pipe, single pipe joint water sup-1 hydropower station penstock open1 the main characteristics of the penstock number item parameter type controller size head a long pipe diameter pipe length 1-3. Table 1-1~1-ting device project property list 1hois and trash the 1 hole; their auxiliary hoist equipment and electrical equipment. Concrete pressure pipe, gate, trash andgate the 1 hole; Secondary power station metal junction at about 19.5 t, containing sand Gate 1 hole, water inlet water gate dirt ole, rushed sand Gate 1 hole, water mouth work door and the stopped dirt gate the 1 hole, Qian pool work door and the stoppedpressure pipe about 733 t (containing annex); level power station metal structure about 52.5 t, containing discharge Gate 2 h ationpower station metal structure, which level power station pressure pipe total about 562t (containing annex); II level power st ding Yunnan province tengchong County yongxing River primary and secondary hydropower station in the of pressure pipe and the. 9.2 main engineering content this standard pressure pipe and the metal structure installation part main inclubackfill material to the surface, and 1:100 slope drainage to gutters. Gutter width 0.5M depth 0.5m,M5 grouted rubble masonry2 hydropower station Main characteristics of hydraulic metal structure number project name gate, trash-10
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参考文献
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【5】 董欣等,《PSpice电路设计与实现》,国防工业出版社,2005.1
ect property list 1proj hole; their auxiliary hoist equipment and electrical equipment. Concrete pressure pipe, gate, trash and hoisting device ; Secondary power station metal junction at about 19.5 t, containing sand Gate 1 hole, water inlet water gate and trash the 11 holed Gate 1 hole, water mouth work door and the stopped dirt gate the 1 hole, Qian pool work door and the stopped dirt gate the bout 733 t (containing annex); level power station metal structure about 52.5 t, containing discharge Gate 2 hole, rushed sanpipe aetal structure, which level power station pressure pipe total about 562t (containing annex); II level power station pressure ince tengchong County yongxing River primary and secondary hydropower station in the of pressure pipe and the power station mov. 9.2 main engineering content this standard pressure pipe and the metal structure installation part main including Yunnan prbackfill material to the surface, and 1:100 slope drainage to gutters. Gutter width 0.5M depth 0.5m,M5 grouted rubble masonry2 hydropower station Main characteristics of hydraulic metal structure number project name gate, trash-air exposed pipe, single pipe joint water supply 1.4m 1063.506 m 0.8M 10*2m table 1-8M 8.3*2m 22 hydropower station penstock openair exposed pipe, single pipe joint water supply 1.3M 931m 0.-1 hydropower station penstock open1 the main characteristics of the penstock number item parameter type controller size head a long pipe diameter pipe length 1-3. Table 1-1~1-11
范文四:单管共集放大电路分析
课 程 设 计 说 明 书
学生姓名: 学 院: 班 级: 题 目:
学 号:
晶体管单管共集电极放大电路分析
职称:
2012 年 7 月 2 日
一.课题名称:
晶体管单管共集电极放大电路分析
二.设计任务及要求:
1.分析静态工作点 2.失真分析 3.动态分析 4.参数扫描分析 5.频率响应
三.设计原理:
放大是对模拟信号最基本的处理,在大多数的电子系统中都含有各种各样的放大电路,其作用是将微弱的模拟信号放大到所需的数值。放大电路及其基本分析方法是构成其他模拟电路的基本单元和基础,是模拟电子技术课程研究的主要内容之一。
电路的组成:电路要能放大,晶体管应工作在放大区,即Ube>0,Ubc<>
Vbb和Rb及Re相配合,给晶体管设置合适的基极电流;Vcc提供了晶体管的集电极电流和输出电流.交流信号Ui从基极输入,产生变化的基极电流Ib,再通过晶体管得到了放大了的Ie,而变化的Ie流过电阻Re得到了变化的电压,从发射极输出.对于交流信号来说,集电极是公共端,所以是共集放大电路。
本实验使用Multisim 10进行仿真。该软件基于PC平台,采用图形操作界面虚拟仿真了一个与实际情况非常相似的电子电路实验工作台,他几乎可以完成在实验室进行的所有电子电路实验,已被广泛应用于电子电路分析,设计,仿真等项目中,是目前世界上最为流行的EDA软件之一,已被广泛应用于国内外的教育界和电子技术界。
四.仿真过程:
本实验基本电路图如下图所示:
1. 静态工作点的分析:
三极管是放大电路的核心,要使放大电路正常工作,必须为三极管设置合适的外部工作
条件,即要设置合适的静态工作点,否则会产生输出信号的失真,或过大的功率损耗。 合适的静态工作点是一个动态的概念。从减小静态功率损耗的角度出发,希望静态值越小越好;从获得较大的动态范围出发,在输出信号不失真的情况下希望静态值大一些为好。 在输出波形不失真的情况下,选择仿真,分析,直流工作点分析,在各节点处添加测量探针进行测量,如下图:
从图中可以得到,Vbe=2.576V Ieq=1.93mA Ibq=11.7μA Vceq=8.15V 查表可知,小信号三极管(2N2222A)Vbe=0.75V 则
Vbe=(Rb2/(Rb1+Rb2))*Vcc=2.333V Ieq=(Vbq-Vbe)/Re=1.92mA Ibq=Ieq/(1+β)=12μA Vceq=Vcc-Ieq*Re=8.08V 2. 失真分析::
失真分析用于分析电子电路中非线性失真和相位偏移,通常非线性失真会导致谐波失真,而相位偏移会导致互调失真。
在基本电路中接入失真分析仪,如下图所示:
把R3改小,对节点5进行失真度分析,失真度前后如下图:
由上图可知,该电路此时的失真度为0.005%,可认为没有产生失真。 3. 动态分析:
电路的放大倍数,输入电阻,输出电阻在在输出波形不失真的情况下,可用示波器进行测量。
如下图所示,取输出电压峰值较小的一组仿真测量数据,有Av=0.753
在信号频率的中频段,给定一正弦波信号,在输出波形不失真的情况下,用示波器分被测量Vsp和Vip的数值,则Ri=R1∥Rb1∥Rb2=0.886KΩ
在输出波形不失真的情况下,测得断开Rl时输出电压的值Vo和介入Rl时输出电压Vol的值,则Ro=R5∥R6=0.667KΩ
由上图可以得出 àu=U0/Ui=0.753 4. 参数扫描分析:
用参数扫描分析的方法分析电路,可以较快的获得某个元件的参数在一定范围变化时对
电路的影响。相当于该元件每次取不同值时进行多次仿真。在输出页中选择节点3作为分析变量,如下图:
最后单击仿真按钮,参数扫描仿真结果如下图所示:
5. 频率响应:
在基本电路图上加入波特图仪,如下图所示:
按下Simulate按钮,可在显示图上获得被分析节点的频率特性波形。交流分析的结果,可以显示幅频特性和相频特性两个图。
将波特图仪连至电路的输入端和被测节点,双击波特图仪,得到幅频特性和相频特性。如下图:
由上图可知,共集电极放大器是理想的电压跟随器,在一定范围内,电压放大倍数小于1而接近于1。 共集电极放大器是反馈系数为1的电压串联负反馈放大器,是其上限频率高的原因。
五.实验结论:
综合以上实验数据,共集电路电压增益小于1而接近于1,即没有电压放大的作用,只
有电流放大作用,属同相放大电路。输入电阻大,输出电阻小,频率特性较好,具有电压跟随的特点。
利用其输入电阻高,从信号源吸取电流小的特点,常用于电压放大电路的输入级。利用其输出电阻小,带负载能力强的特点,又可以将它作为多级放大电路输出级。同时利用其输入电阻高,输出电阻小的特点,可以把它作为多级放大电路的中间级,以隔离前后级之间的相互影响,在电路中起阻抗变换的作用,这时可称其为缓冲级。
六.元器件列表:
10mV 1kHz交流电源 1个 12V 直流电源 1个 示波器 1个 1kΩ电阻 3个 2kΩ电阻 2个 10kΩ电阻 1个 35kΩ电阻 1个 10μF电容 2个 47μF电容 1个 波特图示仪 1个 失真分析仪 1个 电线 若干
七.收获体会:
通过设计让我对模拟电子基础知识掌握的更好,也让我认识到知识运用上的欠缺,实践能力较差,不断熟悉课本知识,了解模拟电路的基本设计思路,掌握电路中各个仪器件的功能特点,体会从理论到实践的思想,提高分析问题解决问题的能力。通过此次模拟电子电路设计,我们初步的了解模拟电子电路设计的基本思路和设计方法,更进一步的掌握了各种元器件的功能和特性以及晶体管单管共集电极放大电路的特点。让我对模拟电子有更浓厚的兴趣。
通过近两个星期的课程设计,自己确实学到了不少东西,能将课本知识运用到实践中,真正做到学以致用,受益匪浅。另外,在设计过程中,更加学会了对学习资源的利用。例如在图书馆和网上查阅相关资料,自己动手解决不懂得难题,自学能力也得到相应提高。此外还要特别感谢老师的指导,请允许我们对您表示崇高的敬意。
八.参考文献:
周常森 《电子电路计算机仿真技》 山东科技出版社
康华光 《电子技术基础(模拟部分)》 高等教育出版社 沈尚贤 《电子技术导论》 高等教育出版社
王连英 《基于multisim10的电子仿真实验与设计》 北京邮电大学出版社
童诗白 《模拟电子技术基础》 高等教育出版社
范文五:基于Multisim10的单管共射放大电路静态分析.doc
基于Multisim10的单管共射放大电路静态分析
摘 要: 静态工作点是“模拟电子技术”课程中的教学重点,也是教学难点。利用仿真Multisim 10软件,对共发射极基本放大电路进行静态仿真测试分析,使学生在基本放大电路的学习中对静态工作点的概念、静态工作点对放大电路的重要性和必要性有比较清晰正确的理解,对共发射极放大电路在不同工作情况下的特点有一个比较全面的认识。研究表明,利用Multisim 10强大的分析功能对电子电路进行计算机仿真,可以提高教学质量和教学效果。
关键词: 静态工作点; Multisim l0; 放大电路; 电路仿真
中图分类号: TN919?34; TP319.9 文献标识码: A 文章编号: 1004?373X(2014)05?0127?04
0 引 言
模拟电子技术作为高校理工科专业的一门重要的专业基础课程,工程实践性比较强。由于课程知识体系和分析方法等方面的特点,学生对课程的学习存在一定的困难。鉴于此,在模拟电子技术课程的教学中,采取将传统的电路理论分析与仿真技术相结合的方式,对课程中的重点、难点知识进行突破,不失为一种有效的措施。
静态工作点的概念几乎贯穿整个“模拟电子技术”教学的始终,是本课程的教学重点,也是教学难点[1]。为了使学生在基本放大电路的学习中就对静态工作点的概念、静态工作点对放大电路的必要性和重要性有比
较清晰正确的认识,为模拟电路后期的学期打下扎实的基础。本文利用仿真Multisim 10软件,对共发射极基本放大电路进行静态仿真测试分析。利用计算机仿真软件,课内讲授和课外探究相结合,化简单抽象为具体形象,化枯燥乏味为生动有趣,充分调动了学生的学习兴趣和自主性,帮助学生更好地理解和掌握教学内容[2?7]。
1 基本放大电路中的静态工作点
1.1 静态工作点
当输入信号为零时,放大电路工作在直流工作状态,也称为静态。此时,晶体管的基极电流[IB、]集电极电流[IC、]基一射极间的电压[UBE]和集一射极间管压降[UCE,]统称为静态工作点参数。又因这些直流量所对应的正是晶体管输入输出特性曲线上的一个点,故称其为静态工作点Q,如图1所示。
1.2 设置静态工作点的必要性
设置合适的静态工作点是保障放大电路正常放大信号的前提。设置静态工作点的目的在于保证输入信号在整个变化范围内,工作点始终处于放大区,从而使放大电路不失真地放大信号[8?9]。在如图2所示电路中不设置静态工作点(去掉电路的上偏电阻),利用Multisim 10仿真软件进行仿真后观察分析电路的输出波形。
在仿真过程中观察到:当输入电压较小时,峰值小于晶体管的基?射极间的开启电压 ,则晶体管在输入信号的整个周期内均截止,因此观察不到输出信号;进一步调整输入信号的幅度,幅值足够大,晶体管也只可能在信号正半周数值大于基?射极间的开启电压时间段内导通,输出波形
必然会失真。失真波形如图3所示。由结果引导学生从理论上分析输出波形出现失真的原因[1,10]。
基于以上仿真、观察、分析,说明不设置静态工作点,电路就不能正常放大输入信号。使学生进一步理解设置合适的静态工作点的必要性。
2 共发射极基本放大电路的静态分析
2.1 共发射极单管放大电路正常工作时的测试分析
通过仿真技术分析单管放大电路在静态工作点设置不同的情况下的输出波形、静态值等特点,使学生进一步认识到了合适的静态工作点的设置对放大电路正常放大信号的重要性。同时也使学生进一步了解了同一放大电路在不同的工作状态下,静态电流、电压的数值特点,也将此数值特点可以作为今后在电路调试中判断电路工作状态的基本依据。
语 3 结
将放大电路静态工作点的知识讲授与Multisim 10仿真有机结合起来,对静态工作点这个教学重点的突破不失为一种有效的途径。
首先,借助Multisim 10仿真,使学生对静态工作点设置的必要性和重要性有进一步深刻的理解。
其次,借助Multisim 10仿真,将静态工作点正确设置和不能正确设置两种情况下,电路的输出波形的特点、静态工作点数值特点,形象直观地展现在学生面前,由此创设情景,激发了学生探究的兴趣,进一步从理论上解释观察到的现象和数值特点。相比传统的枯燥的理论讲解,学生的理解效果更好。
最后,借助Multisim 10仿真,将不同工作情况下电路的输出波形、
静态工作点数值特点集中在一起进行对比,为学生今后分析问题解决问题能力的培养打下基础。
参考文献
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