共射放大电路教学探讨

2023-01-23

在职业中学, 电工电子类专业基础课《电子技术》难教, 学生感到:原理枯燥难懂, 操作深奥难明, 电路计算复杂难解。原因有两方面, 一方面《电子技术》课具有抽象性, 实验性和实用性强等特点, 另一方面职中学生普遍基础较差, 学习主动性较低。众所周知要学好电子技术课就必须进行大量的实验并且从直接的实验结果去总结知识进而掌握知识。下面就我在电子技术课“共射放大电路的分析”一节的教学中谈谈如何应用multiSIM仿真软件进行分析。

1 multiSIM仿真软件的基本操作

电子电路仿真软件有EWB (Electronic Workbench) , multiSIM和电子CAD等。E W B仿真软件是虚拟电子工作台软件, 可以将不同类型的电路组合, 尤其是数字电路并进行仿真。multiSIM仿真软件保留了E W B的全部功能, 增加了许多新功能, 它不仅可以完成电路静态工作点分析、瞬态分析、时域和频域分析等1 9种电路分析方法, 还可以进行故障模拟和数据储存等功能。m u l t i S I M仿真软件主窗口界面如图1所示, 熟悉此界面各项说明, 界面左边是元器件库栏, 右边是仪器库栏, 第一行是标题栏, 第二行是菜单栏, 第三行是工具栏, 中间是电路工作区, 最下面是状态栏。multiSIM仿真软件的基本操作就是电路原理图的搭接, 掌握了原理图的搭接其它分析就非常简单了。

2 搭接“共射放大电路”

下面以“共射放大电路”的搭接过程介绍multiSIM仿真软件搭接电路原理图的步骤。

创建一个电路文件, 执行“O p t i o n”“Preferences”进行电路工作窗口参数设置, 有图纸大小和方向设置, 有元器件符号标准设置, 电路图背景、导线和元器件颜色设置等。

调用和放置元器件

电路工作窗口设置完毕后, 开始调用和放置元器件。用鼠标单击左边元器件库栏, 选择所需要的元器件放置在电路工作区的适当位置。

元器件布局

通过移动和旋转元器件操作进行元器件布局和调整。

线路连接

元器件布局结束后可以进行线路连接, 将光标指向元器件的管脚上, 当光标变为“+”时, 按下鼠标左键开始连线, 将光标移动到下元器件的管脚上按下鼠标左键程序自动产生一条连线, 按此方法将所有的线路连接好。

设置元器件特性

连接完电路应对元器件进行重新编号和重新确定标称值, 用鼠标双击元器件可以重新设置元器件的编号和标称值。搭接好的电路原理图如图2所示。

3 对“共射放大电路”进行静态分析

“共射放大电路”的静态分析就是计算电路的静态工作点, 传统的教学方法就是画出直流通路, 推导出计算公式, 估算出静态工作点, IcQ, IBQ和UcEQ的值, 比较复杂, 学生难懂, 利用multiSIM仿真软件分析“共射放大电路”的静态工作点就非常简单直观, 搭接好电路图后, 只要执行“Simulation”“Analyses”“Dc Operation Point”, 选择输出节点1、2、3、4按下Simulate键就可得到分析结果如图3所示。

Ucc=12v, UBQ=2.83v, UEQ=2.21v, UcQ=8.11v, β=100可算出IcQ=UEQ/R 4=2.2 1 v/2.2 k=1 m A, U B E=2.8 3-2.21=0.72 v, 可知电路工作在放大状态, 得出静态工作点为:IcQ=1mA, IBQ=IcQ/β=1 m A/1 0 0=1 0μA, U c E Q=U c Q-UEQ=8.11-2.21=5.9v

4 对“共射放大电路”进行动态分析

“共射放大电路”的动态分析就是计算电路的输入电阻、输出电阻和电压放大倍数, 传统的教学方法就是画出交流通路, 推导出计算公式估算出输入电阻、输出电阻和电压放大倍数, 比较抽象, 学生也不易明白, 利用multiSIM仿真软件对“共射放大电路”进行动态。

分析的过程如下:

(1) 先测量电压放大倍数

按下仿真开关, 双击示波器图标打开面板图, 得到显示的波形如图4所示。

用光标拖动1垂直坐标线至输出波形的波谷, 用光标拖动2垂直坐标线至输出波形的波峰, 如图4, 这样从示波器下方的读数中可知输出信号的峰峰值为849.9mv, 采用相同的方法可以测出输入信号的峰峰值为20mv, 则电压放大倍数Au=849.9/20=42.5。

(2) 测量输入电阻, 用交流电压表测量信号源的电压值u s=7.0 7 m v, 然后测量放大电路的净输入电压u i=5.6 5 m v, 则输入电阻Ri=uiR1/ (us-ui) =5.65×1000/ (7.07-5.65) =3979Ω。

(3) 测量输出电阻, 用交流电压表测出不带负载时的输出电压u o 1=5 4 9 m v, 然后测出带负载时的输出电压u o 2=3 0 1 m v, 则输出电阻, Ro= ( (uo1/uo2) -1) RL= ( (549/301) -1) ×3900=3213Ω。

5 应用multiSIM仿真软件的瞬态分析对元器件进行故障模拟

multiSIM仿真软件还可以对元器件进行故障模拟, 用鼠标双击电容C 2, 从弹出的元器件特性框中选择故障 (Fault) 选项, 有三种故障可设置, 即O p e n (开路) , S h o r t (短路) 和L e a k a g e (漏电) , 设置C 2开路时, 电路接成串联交流负反馈的形式, 造成电压放大倍数的下降。应用瞬态分析, 执行“Simulation”“Analyses”“Transient Analysis”选择要分析的节点7, 按下Simulate键, 即可得到被分析节点的波形如图5所示

输出电压的峰峰值为0.484mv, 其电压放大倍数Au=0.484mv/20mv=0.024, 可以看出电压放大倍数明显下降了。

6 结语

综上所述, 使用multiSIM仿真软件分析电子电路一改传统的教学模式, 具有直观形象的特点, 可以使实践和理论相结合, 大大激发了学生的学习兴趣, 提高了学生的学习积极性。随着计算机的普及, 从事电工电子类专业基础课教学的老师更应该应用计算机辅助教学, 采用多媒体教学模式, 在教学过程寓教于乐, 而我们的教学也可以取得事半功倍的效果。

摘要：在电子技术教学中, 采用了multiSIM仿真软件对电子电路进行分析, 应用仿真软件可以将实验台“搬到”计算机屏幕上, 通过鼠标或键盘调用元器件和仪器搭接电路, 电路各种参数容易调整还可以对元件进行故障模拟, 整个教学过程在虚拟实验室进行, 可以把抽象的图形直观化, 把枯燥的内容趣味化, 把复杂的计算简单化。

关键词：multiSIM仿真软件,共射放大电路,动态分析,故障模拟