晶体管放大电路的仿真优化方案

在Multisim中，创建分压偏置共射基本放大电路如图A-1所示。选择FMMT5179晶体管作为核心器件，设置其电流放大系数β=133。输入正弦信号的有效值为1mV，频率为1kHz。

1.静态分析

去掉输入信号和电容，得到分压偏置共射基本放大电路的直流通路如图A-2所示。采用3个虚拟万用表XMM1～XMM3测量放大电路的静态工作点。XMM1、XMM2设置为直流电流表，测量晶体管基极电流I_BQ和集电极电流I_CQ。XMM3设置为直流电压表，测量晶体管的管压降U_CEQ。开启仿真开关后，记录万用表的测量结果，可得I_BQ=10.214μA、I_CQ=1.31mA、U_CEQ=6.09V。由于U_CEQ＞U_BEQ，保证晶体管工作在放大状态。

图A-1 分压偏置共射基本放大电路

2.动态分析

（1）电压放大倍数

在图A-1中接入虚拟示波器XSC1和虚拟万用表XMM1，XMM1设置为交流电压表，得到电压放大倍数的测量电路如图A-3所示，用示波器XSC1观察输入与输出电压波形，如图A-4所示，发现波形无明显非线性失真且输入与输出反相，从XMM1读出输出电压的有效值，则电压放大倍数

图A-2 静态工作点的测量

图A-3 电压放大倍数的测量

（2）输入电阻R_i

输入电阻的测量电路如图A-5所示。两块虚拟万用表XMM1和XMM2分别设置为交流电流表和交流电压表，分别测量放大电路的输入电流和输入电压，则输入电阻

图A-4 输入电压和输出电压波形

（3）输出电阻R_o

输出电阻的测量电路如图A-6所示，两块虚拟万用表XMM1和XMM2分别设置为交流电流表和交流电压表，分别测量放大电路空载输出电压、负载电压和负载电流，则输出电阻(www.xing528.com)

（4）频率特性

频率特性测量电路如图A-7所示，在波特图仪的控制面板上，设定垂直轴的终值F为100dB，初值I为–200dB；水平轴的终值F为10GHz，初值I为1mHz，且垂直轴和水平轴的坐标全设为对数坐标（Log）。该放大电路的幅频特性曲线如图A-8a所示，相频特性曲线如图A-8b所示。将游标移到中频段，测得电压放大倍数为36.472dB，然后再左移、右移游标找出电压放大倍数下降3dB时所对应的下限截止频率f_L=167.396Hz和上限截止频率f_H=126.025MHz，则通频带BW=f_H-f_L≈126MHz

图A-5 输入电阻的测量

图A-6 输出电阻的测量

图A-7 频率特性的测量

图A-8 频率特性的测量结果

a）幅频特性 b）相频特性

3.放大电路参数的改变对放大电路性能的影响

改变图A-1所示分压偏置共射基本放大电路中的某一电阻值，保持其他参数不变。重新测量静态工作点、电压放大倍数、输入电阻和输出电阻，见表A-1。

表A-1 放大电路参数的改变对放大电路性能的影响

4.结论

1）共射基本放大电路可以实现对输入信号的放大，且输入与输出反相。共射基本放大电路的电压增益较大，输入电阻不高，输出电阻接近于集电极负载电阻。仿真结果与理论计算结果相符。

2）改变放大电路参数可以改变放大电路的静态工作点，改变放大电路的动态性能。减小电阻R_b1，电压增益增大，输入电阻R_i减小，输出电阻R_o不变；减小电阻R_c，电压增益减小，输入电阻R_i不变，输出电阻R_o减小；减小电阻R_e，电压增益增大，输入电阻R_i减小，输出电阻R_o不变。