基于Proteus的共射放大电路分析与研究

摘要：传统的共射放大电路通常采用+12V单电源供电，在缺少直流稳压电源的情况下，无法完成实验。针对这一问题，提出了一种+5V单电源供电的共射放大电路，而+5V单电源可由USB接口提供。在结合理论分析的基础上，借助Proteus虚拟实验设计环境分析了+5V单电源供电共射放大电路的基本特性：放大倍数、输入电阻、输出电阻和频带宽度等。结果表明，使用Proteus仿真结果与硬件实验结果基本相符。先采用Proteus进行仿真设计，然后移植到硬件电路上，这种方法在实际应用中具有一定的推广价值。

关键词：共射放大电路；USB；Proteus；仿真

中图分类号：TN702 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）07-0269-03

The Analysis and Study of Common-emmitter Amplifier Circuit Based on Proteus

ZHU Rong-tao1， XU Ai-jun2

（1.Yangtze University College of Technology & Enginerring， Jingzhou 434020，China； 2.Yangtze University， Jingzhou 434023， China）

Abstract：Traditional Common-emmitter Amplifier Circuit usually adopts +12V single power supply. In the case of lack of DC Stabilied Voltage Power Supply， we can’t do the experiment. In order to solve the problem， the author propose a sort of Common-emmitter Amplifier Circuit which adopts +5V single power supply. +5V single power supply can be provided by the USB interface. On the basis of thoery analysis， we study the basic characteristic of the Common-emmitter Amplifier Circuit such as Amplification Factor， Input Resistance， Output Resistance and Bandwith. The results shows that the Proteus simulation results is consistent with the hardware experiment results. The simulation is used by Proteus， and is tranplanted into hardware circuit. The method has certain promotion value in practical application.

Key words： Common-emmitter Amlifier Circuit；USB；Proteus； simulation

在传统的模拟实验教学中，共射放大电路实验通常采用+12V单电源供电，在没有直流稳压电源的情况下，共射放大电路无法正常工作，也不能微弱信号进行有效放大。在很多实际的工程应用中，经常需要采用共射放大电路对微弱的信号进行放大，若用+12V单电源供电就要为共射放大电路单独做一个电源模块，会增加成本。随着USB技术发展和成熟，USB接口已经成为了主流接口，且USB接口能够提供稳定的+5V电压。为了把理论教学和实际工程应用更紧密联系在一起，同时在兼顾成本和低功耗的前期下，本文提出了一种+5V单电源供电的共射放大电路。

1 Proteus仿真平台

Proteus软件是英国LabCenter Electronics公司出版的EDA工具软件（该软件中国总为广州风标电子技术有限公司）。它不仅具有其他EDA工具软件的仿真功能，还能仿真单片机及器件。Proteus是世界上著名的EDA工具（仿真软件），从原理图布图、代码调试到单片机与电路协同仿真，一键切换到PCB设计，真正实现了从概念到产品的完整设计。先通过Proteus仿真，再移植到相应的硬件电路上进行实物测试，这种开发方式减少了系统开发周期和成本，具有一定的推广价值[1]。

2 +5V共射放大电路设计

实际应用中需要设计一个输入电阻大于500Ω、输出电阻小于 300Ω和电压放大倍数大于10的共射放大电路。经估算，+5V共射放大电路中各电阻元件电阻值如图1所示，耦合电容C1和C2分别取20uF和47uF，旁路电容C3取100uF。

2.1 静态工作点Q的测量

为保证放大电路能正常工作，必须让三极管工作在放大区，因此先设置好合适的静态工作点Q。静态工作点Q的理论估算如下[2-3]：

[VB≈R5R6+R5UCC=25+2×5V=1.43V IC≈IE=VB-UBER3+R4=1.43-0.767 =10.8 mAIB≈ICβ=12.4200= 62 μAUCE=UCC-IE（R3+R4）-ICR2=5-10.8*230*10-3-10.8*67*10-3=1.79V]

利用Proteus软件搭建的仿真电路如图2所示，运行仿真软件可以看到虚拟仪表测试出来的静态工作点Q值。

图2 静态工作点仿真测试图

现将理论估算值和仿真测试值具体数值汇总于表1中，由表1中的数据可知，理论估算值和仿真测试值相符。

2.2 放大倍数和输入输出测试波形

为了能在仿真条件下测出共射放大电路的电压放大倍数，必须先保证输出波形没有失真。在Proteus虚拟环境中，绘制出如图1所示电路，接着将把输入信号和输出信号分别与虚拟示波器相连接，然后运行Proteus软件，就可看到输入和输出波形的图形如图3所示，此时输入信号的频率为10KHz，幅值为100mV。在图3中[4]，我们看到输出波形良好，输入和输出波形相差180°，且没有出现任何失真。

电压放大倍数理论计算如下（放大倍数β=200）：

[rbe=300+（1+β ）26IE=783.9ΩAu=-β（R2//R1）rbe+（1+β ）R3=-11.88]

在输入信号和输出信号的两端分别放一个虚拟交流电压表，运行Proteus软件后，如图4所示可看到输入信号的有效值为69mV，输出信号的有效值为799mV，电压放大倍数为-11.58倍。由此可以看出理论计算结果与仿真结果相吻合，达到了预期的设计目标。

2.3 输入电阻测试

输入电阻测量电路图如图5所示，在输入回路中接入交流电压表和交流电流表后运行仿真开关，分别从电压表和电流表上读取数据。根据[Ri=UiIi=69/0.085≈811Ω][5]，测得当输入信号频率为10KHz时，共射放大电路的输入电阻约为[811Ω]。

输入电阻的理论计算为：[Ri=R5//R6//rbe+（1+β ）R3≈865Ω]。理论计算与仿真测量的结果相符。

2.4 输出电阻测试

输入电阻测量电路图如图 6 所示，首先在输出回路中接入幅值为2V，频率为10K的交流正弦信号源，接着再接入交流电压表和交流电流表，然后后运行仿真开关，分别从电压表和电流表上读取数据。根据[Ro=UTIT=1.42/0.0065≈220Ω]，测得当输入信号频率为10KHz时，共射放大电路的输入电阻约为[811Ω]。

输出电阻的理论计算为：[Ro=230Ω]。理论计算与仿真测量的结果相符。

3 结束语

采用Proteus虚拟仿真软件对+5V单电源共射放大电路进行了设计、分析和仿真，理论分析计算与仿真软件的结果相符，达到了预期设计目标。通过对共射放大电路的仿真可以使学生掌握如何测量放大电路的基本参数，进一步理解放大电路中的参数对放大电路的影响。

参考文献：

[1] 杨宏.基于Proteus的步进电机控制系统[J].现代电子技术，2010，33（5）：104-105

[2] 江晓安.模拟电子技术[M]. 2版.西安：西安电子科技大学出版社，2001：75-78.

[3] 肖渊.基于Multisim的放大电路设计及仿真研究[J].陕西科技大学学报，2009，27（4）：126-127.

[4] 杨莲红.基于Multisim10的单管共射放大电路静态分析[J].现代电子技术，2014，37（5）：128-129.

[5] 华成英.模拟电子基本教程[M].北京： 清华大学出版社，2005： 96-99.