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通過Multisim軟件詳細仿真三極管輸出參數曲線(一)

CHANBAEK ? 來源:小陳是個工程師 ? 作者:xiaoxiaodawei ? 2023-01-13 16:50 ? 次閱讀
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上期通過實例的方式深入了解了三極管作為開關元器件時,周圍電路該如何計算,這期通過Multisim軟件詳細仿真三極管輸出參數曲線。

關鍵詞:仿真;

01系統環境配置

使用的軟件名稱和版本型號如下所示,軟件界面圖如圖1-1所示:

軟件名稱:Multisim

軟件版本:14.0.0

poYBAGPBGweABO24AAEX6-0mGek491.jpg

圖1-1軟件界面圖

02仿真實際電路

圖1-2是要進行仿真的電路,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。

poYBAGPBGweALjISAAAMVOMuOa0931.jpg

圖1-2 仿真電路

03綜合分析電路

如何判斷三極管電路是處于放大狀態還是飽和狀態(開關)?

三極管處于放大狀態,書本所教的是:發射結正向偏置,集電結反向偏置;

三極管處于飽和狀態,書本所教的是:發射結正向偏置,集電結正向偏置;

其中補充理論:

發射結指的是三極管基極指向發射極存在一個等效二極管;

集電結指的是三極管基極指向集電極存在一個等效二極管;

可以參照第一期內容中晶體管知識,如圖1-3所示:

pYYBAGPBFzmAEE_-AABH0paNMEM145.jpg

圖1-3 晶體管的PN結

第一步:分析三極管電路的基極電位和基極電流

poYBAGPBGweALjISAAAMVOMuOa0931.jpg

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,三極管導通閾值電壓Vbe=0.7V,那么基極電流Ib可以求得:

pYYBAGPBGwiAURx7AAAFz7_BQQE833.jpg

所以基極電流Ib=215uA,基極電位Vb=0.7V。

第二步:假設三極管狀態為飽和狀態

假設三極管直流增益參數hfe=100,那么三極管處于飽和狀態時,直流增益不起作用,且放大倍數不會有100倍,這里假設只有50倍,所以集電極電流為:

poYBAGPBGweAP6j4AAAE6sI4DJ0500.jpg

那么集電極電位可以求得:

poYBAGPBGwiAdYzCAAAEvrr4FRs623.jpg

根據上述基極電位Vb=0.7V,集電極電位Vc=10.925V,發射極電位Ve=0V,可以求得發射結電位和集電結電位:

發射結電位:

pYYBAGPBGwiAQmtmAAADNm9nhrA095.jpg

集電結電位:

poYBAGPBGwiABXOfAAADnEDA8fQ925.jpg

實際求得發射結正向偏置,集電結反向偏置,所以三極管處于飽和狀態假設不成立。

第三步:假設三極管狀態為放大狀態

假設三極管直流增益參數hfe=100,那么三極管處于放大狀態時,直流增益有100倍,所以集電極電流為:

pYYBAGPBGweAbB9NAAAEuBJWEL0998.jpg

那么集電極電位可以求得:

poYBAGPBGweABdPNAAAEmHjEmKk497.jpg

根據上述基極電位Vb=0.7V,集電極電位Vc=9.85V,發射極電位Ve=0V,可以求得發射結電位和集電結電位:

發射結電位:

pYYBAGPBGweAUR6lAAADS192ZZM787.jpg

集電結電位:

pYYBAGPBGweAfTqoAAADYUiOSQo850.jpg

實際求得發射結正向偏置,集電結正向偏置,所以三極管處于放大假設成立。

04實際中怎么直接判斷三級掛狀態

由第三步可以看出,這個步驟雖然結論正確,但是計算過于復雜,在實際中不會這么精確的判斷,這里在實際中總結一種粗略的判斷方法:如果基極電流有1mA,那么三極管作開關管,否則就是放大管。

poYBAGPBGweALjISAAAMVOMuOa0931.jpg

圖1-4 仿真電路

如圖1-4所示,求得三極管基極電流為:

pYYBAGPBGweAFSu1AAAGioPU0TQ289.jpg

所以三極管作放大管!

下一期介紹怎么用仿真軟件Multisim!

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