摘要：利用Protel DXP原理圖編輯器構(gòu)建了單級(jí)共射放大電路和兩級(jí)阻容耦合放大電路的仿真模型，運(yùn)用其仿真器中的瞬態(tài)特性分析和參數(shù)掃描分析進(jìn)行仿真，依據(jù)仿真的結(jié)果計(jì)算出兩種放大電路的電壓放大倍數(shù)、輸入電阻和輸出電阻，并以此為基礎(chǔ)對(duì)兩個(gè)電路進(jìn)行了分析與比較。

關(guān)鍵詞：Protel DXP 單級(jí)放大電路 多級(jí)放大電路 仿真

0 引言

單級(jí)放大電路與多級(jí)放大電路是《模擬電子技術(shù)課程》的重要內(nèi)容之一[1]。常規(guī)教學(xué)中，對(duì)這兩個(gè)知識(shí)點(diǎn)的講解，一般采用PPT加黑板。這種教學(xué)模式不適合高職院校的學(xué)生，達(dá)不到預(yù)期的教學(xué)效果。

Protel DXP作為EDA的開(kāi)發(fā)工具之一，為用戶(hù)提供了一套完整的從設(shè)計(jì)到驗(yàn)證的仿真設(shè)計(jì)環(huán)境，對(duì)模擬信號(hào)、數(shù)字信號(hào)以及數(shù)字信號(hào)模擬信號(hào)的混合信號(hào)進(jìn)行一系列的仿真，同時(shí)之它還集成了靜態(tài)特性分析、瞬態(tài)特性分析、交流小信號(hào)、分析噪聲分析、直流分析、蒙特卡羅分析、參數(shù)掃描分析、溫度掃描分析、傅立葉分析和傳遞函數(shù)分析等多種仿真功能[2]-[4]。利用電路仿真功能不僅能通過(guò)動(dòng)態(tài)化的操作激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，而且形象化的圖形也有助于學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解和記憶。

本文利用Protel DXP的仿真功能對(duì)單級(jí)共射放大電路和兩級(jí)阻容耦合放大電路的電壓放大倍數(shù)、輸入電阻和輸出電阻進(jìn)行計(jì)算，并以這些三個(gè)參數(shù)為基準(zhǔn)，對(duì)單級(jí)共射放大電路和兩級(jí)阻容耦合放大電路進(jìn)行了分析與比較。

1 兩種放大電路仿真模型的建立

運(yùn)行Protel DXP，進(jìn)入主窗口，單擊File> New> Schematic菜單，進(jìn)入到原理圖編輯界面，在該界面中依次對(duì)單級(jí)共射放大電路和兩級(jí)阻容耦合放大電路進(jìn)行繪制、編譯ERC，并增加激勵(lì)，最后依次保存這兩個(gè)原理圖文件（*.SchDoc）。

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圖1 單級(jí)共射極放大電路

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圖2 兩級(jí)阻容耦合放大電路

圖1為共射極放大電路，圖2為兩級(jí)阻容耦合放大電路。為了便于分析與比較，兩個(gè)電路中的相應(yīng)部分的電路參數(shù)取值相同，直流電源(+12V)、交流電源(Us=100uV，f=10KHz)和內(nèi)阻（Rs=1KW）也相同。

2 基于瞬態(tài)特性分析仿真的輸入電阻和電壓放大倍數(shù)的計(jì)算

在兩個(gè)原理圖編輯窗口內(nèi)單擊“Design>Simulate>Mixed Sim”菜單，啟動(dòng)仿真功能，彈出仿真分析設(shè)置對(duì)話(huà)框Analyses Setup，在Analyses/Options分組框中選擇Operating Point AnalysisTransient/Fourier Analysis。并選擇“in”，“out”處的電壓作為監(jiān)測(cè)信號(hào)。圖3為兩種電路的輸入電壓、輸出電壓波形。

從圖3的“瞬態(tài)分析”仿真出的波形圖中讀出兩種放大電路的輸入電壓Uin、輸出電壓Uout的數(shù)值。根據(jù)公式Au=Uout/Uin，Ri=UinRs/（Us-Uin）[1]計(jì)算出各放大電路的電壓放大倍數(shù)Au，輸入電阻Ri。計(jì)算結(jié)果如表1所示。

表1 兩種放大電路的輸入電阻，電壓放大倍數(shù)

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3 基于參數(shù)掃描分析仿真的輸出電阻的計(jì)算

為計(jì)算兩種電路的輸出電阻R0，本文將Primary Sweep Variable(掃描參數(shù))設(shè)為RL，Primary Start Value(掃描起始值)設(shè)為20K，Primary Stop Value（掃描終止值）設(shè)為100K， Primary Step Value（掃描步長(zhǎng)）設(shè)為20K，以得不同 值時(shí)的電路輸出電壓 。圖4為兩種放大電路的參數(shù)掃描分析仿真波形。

表2 兩種放大電路輸出電阻

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由圖4讀出兩個(gè)電路的輸出電壓Uout1，Uout5，并根據(jù)RO=■求出電路的輸出電阻 。

4 兩種放大電路的分析與比較

將表1～表2的電壓放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻行匯總，如表3所示。

表3 兩種放大電路的電壓放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻

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由表3可知，兩級(jí)放大電路的電壓放大倍數(shù)為132.313倍，遠(yuǎn)大于單級(jí)放大電路的14.654倍，但比單級(jí)放大電路電壓放大倍數(shù)的平方214.74要小，與理論分析的結(jié)果有些不同，這主要是因?yàn)榧兝碚摰姆治鐾雎灾T如級(jí)間電容，旁路電容等的影響。從輸入、輸出電阻來(lái)看，兩級(jí)放大電路的輸入電阻略比單級(jí)放大電路的大些；而單級(jí)放大電路的輸出電阻又比兩級(jí)放大電路的稍大些，這主要是因?yàn)閮杉?jí)放大電路存在級(jí)間相互影響所致。

由上述分析可知，增加一級(jí)放大電路，輸入電阻和輸出電阻的大小基本保持不變，而電路的電壓放大倍數(shù)卻急劇增大。所以，實(shí)際應(yīng)用中常將多級(jí)放大電路作為輸入級(jí)和中間級(jí)以實(shí)現(xiàn)電壓放大。

5 結(jié)論

本文以Protel DXP軟件為平臺(tái)，對(duì)單級(jí)共射放大電路和兩級(jí)阻容耦合電路進(jìn)行仿真，并以仿真所得數(shù)據(jù)為依據(jù)計(jì)算出兩種放大電路的電壓放大倍數(shù)、輸入電阻和輸出電阻，進(jìn)而對(duì)兩種放大電路進(jìn)行了分析與比較。本文為提高課堂教學(xué)效果，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣提供了可行性的方法。

本文中的參數(shù)屬自行設(shè)定，具體的參數(shù)不同，具體數(shù)據(jù)可能會(huì)有所不同，但分析的結(jié)論應(yīng)該相同。

參考文獻(xiàn)：

[1]華成英，童詩(shī)白.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京：高等教育出版社，2006.1，74-171.

[2]馬建偉. 基于Protel DXP的單相半控橋式整流穩(wěn)壓電路仿真分析[J]. 農(nóng)業(yè)裝備與車(chē)輛工程，2006，9:28-30.

[3]劉海霞.用Protel DXP進(jìn)行譯碼器的設(shè)計(jì)與仿真[J].電子測(cè)試，2008，8：87-90.

[4]魯捷.Protel DXP電路設(shè)計(jì)基礎(chǔ)教程[M]. 北京：清華大學(xué)出版社，2005.9，141-146.

作者簡(jiǎn)介：

吳軍（1970-），男，碩士，講師，主要從事電力系統(tǒng)繼電保護(hù)，仿真等研

究。