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怎么用仿真軟件將設(shè)計(jì)的三極管開關(guān)仿真運(yùn)行起來(lái)

2022年08月10日 10:13 小陳是個(gè)工程師 作者:xiaoxiaodawei 用戶評(píng)論(0

系統(tǒng)環(huán)境配置

使用的軟件名稱和版本型號(hào)如下所示,軟件界面圖如圖1-1所示:

軟件名稱:Multisim

軟件版本:14.0.0

圖1-1軟件界面圖

2、仿真實(shí)際電路

圖1-2是要進(jìn)行仿真的電路,三極管的基極電源采用5V直流,三極管的集電極電源采用12V直流。

pYYBAGLzEqSAKOI5AAC8hMcNoxk858.png

圖1-2 仿真電路

3、綜合分析電路

如何判斷三極管電路是處于放大狀態(tài)還是飽和狀態(tài)(開關(guān))?

三極管處于放大狀態(tài),書本所教的是:發(fā)射結(jié)正向偏置,集電結(jié)反向偏置;

三極管處于飽和狀態(tài),書本所教的是:發(fā)射結(jié)正向偏置,集電結(jié)正向偏置;

其中補(bǔ)充理論:

發(fā)射結(jié)指的是三極管基極指向發(fā)射極存在一個(gè)等效二極管;

集電結(jié)指的是三極管基極指向集電極存在一個(gè)等效二極管;

可以參照第一期內(nèi)容中晶體管知識(shí),如圖1-3所示:

pYYBAGLzEwiAYdv9AAA9QPFi118357.png

圖1-3 晶體管的PN結(jié)

第一步:分析三極管電路的基極電位和基極電流

pYYBAGLzExmAPnitAAFhQschHAQ381.png

圖1-3 仿真電路

圖1-3所示,基極電阻Rb為20kΩ,基極電源為5V,三極管導(dǎo)通閾值電壓Vbe=0.7V,那么基極電流Ib可以求得:

pYYBAGLzEyyAP5ZFAAAabi8q0nQ826.png

所以基極電流Ib=215uA,基極電位Vb=0.7V。

第二步:假設(shè)三極管狀態(tài)為飽和狀態(tài)

假設(shè)三極管直流增益參數(shù)hfe=100,那么三極管處于飽和狀態(tài)時(shí),直流增益不起作用,且放大倍數(shù)不會(huì)有100倍,這里假設(shè)只有50倍,所以集電極電流為:

pYYBAGLzEzyAaS3aAAAPxtrwfnY216.png

那么集電極電位可以求得:

pYYBAGLzE06AUzP1AAAX5e7xeE4183.png

根據(jù)上述基極電位Vb=0.7V,集電極電位Vc=10.925V,發(fā)射極電位Ve=0V,可以求得發(fā)射結(jié)電位和集電結(jié)電位:

發(fā)射結(jié)電位:

poYBAGLzE16AAwNRAAAKI4NkhyE741.png

集電結(jié)電位:

pYYBAGLzE2-AeT-ZAAAMqHvhpWY648.png

實(shí)際求得發(fā)射結(jié)正向偏置,集電結(jié)反向偏置,所以三極管處于飽和狀態(tài)假設(shè)不成立。

第三步:假設(shè)三極管狀態(tài)為放大狀態(tài)

假設(shè)三極管直流增益參數(shù)hfe=100,那么三極管處于放大狀態(tài)時(shí),直流增益有100倍,所以集電極電流為:

pYYBAGLzE36AcwgPAAAPTWyu6SU342.png

那么集電極電位可以求得:

pYYBAGLzE4-AUPLMAAAV6dIk8M0988.png

根據(jù)上述基極電位Vb=0.7V,集電極電位Vc=9.85V,發(fā)射極電位Ve=0V,可以求得發(fā)射結(jié)電位和集電結(jié)電位:

發(fā)射結(jié)電位:

poYBAGLzE5-AQhB7AAALbsFGRUE613.png

集電結(jié)電位:

pYYBAGLzE6-AcZBgAAANKQnlfkQ229.png

實(shí)際求得發(fā)射結(jié)正向偏置,集電結(jié)正向偏置,所以三極管處于放大假設(shè)成立。

4、實(shí)際中怎么直接判斷三級(jí)掛狀態(tài)

由第三步可以看出,這個(gè)步驟雖然結(jié)論正確,但是計(jì)算過于復(fù)雜,在實(shí)際中不會(huì)這么精確的判斷,這里在實(shí)際中總結(jié)一種粗略的判斷方法:如果基極電流有1mA,那么三極管作開關(guān)管,否則就是放大管。

pYYBAGLzE8KAfyfDAAFsQqM2OBM549.png

圖1-4 仿真電路

如圖1-4所示,求得三極管基極電流為:

poYBAGLzE9WAKk2iAAAbHasgtfU764.png

所以三極管作放大管!


審核編輯:劉清

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