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共射极放大电路实战教学：从零搭建高增益仿真系统（Multisim全流程指南）

你有没有遇到过这样的情况？
理论课上听得头头是道——“基极电流微小变化，引起集电极大电流”“Q点要设在负载线中间”……可一到实验台前，接线出错、波形失真、增益上不去，连示波器都调不出来个完整正弦波。

别急，这不只是你的问题。共射极放大电路作为模电入门第一道坎，多少学生栽在“理论上会，实操翻车”的坑里。

但今天不一样了。我们不焊板子、不烧电阻、不用抢实验室仪器——用NI Multisim，在电脑上完成一次完整的共射极放大电路设计与验证。全程可视化操作，参数可调、波形可见、错误可逆，真正实现“先仿真，后理解”。

为什么是共射极？它到底强在哪？

三极管放大有三种基本组态：共射、共基、共集。而共射极结构几乎是所有多级放大系统的“主力中锋”。为啥？

因为它够“猛”：

• ✅电压增益高：轻松做到几十倍甚至上百倍；
• ✅通用性强：既能做前置放大，也能驱动后级；
• ✅相位特征明确：输出反相，便于分析反馈路径；
• ❌ 缺点也很明显：温度敏感、易失真、带宽有限。

所以，掌握它，就等于拿到了模拟电路的“入门密钥”。

📌一句话总结：你想学运放之前得懂三极管；想懂三极管，就得先搞明白这个最经典的共射电路。

第一步：搭一个能跑起来的电路图

打开 Multisim，新建项目，我们要画的是一个标准的分压式偏置共射放大电路。别被名字吓住，其实就是加了几个电阻和电容来稳定工作状态。

核心元件清单（全可在Multisim库中找到）

把这些拖进画布，按以下结构连接：

+12V │ ┌┴┐ R1 (47k) │ ┌─────┤ │ │ ┌┴┐ ┌┴┐ R2 C1(10u) (10k) │ │ │ ├────┘ │ BJT Base │ [Q1: 2N2222A] │ Collector → Rc(3k) → +12V │ Output → C2(10u) → RL(10k) → GND │ Emitter → Re(1k) → GND │ Ce(100u) │ GND

💡小贴士：Multisim 中接地必须使用 “Ground” 符号（Place → Ground），否则仿真无法运行！

第二步：静态工作点调试——让三极管“站稳”

没有稳定的直流偏置，再好的交流信号也会被“压扁”或“削顶”。我们必须先确保晶体管工作在放大区。

如何判断？看这三个值：

• Vce ≈ 6V 左右（理想居中）
• Ic ≈ 2~3mA
• Vbe ≈ 0.65~0.7V

操作步骤（Multisim 实现）：

1. 把输入信号源设为0V DC或断开；
2. 点击菜单栏：Simulate → Analyses → DC Operating Point；
3. 添加观测变量：V(c)（集电极电位）、V(e)、Ic(Q1)、V(b)；
4. 运行分析，查看结果。

假设你看到的结果是：

那么可以推算：
- Ve = Vb - Vbe ≈ 2.1 - 0.7 = 1.4V ✔️
- Ie ≈ Ve / Re = 1.4V / 1k = 1.4mA ≈ Ic ✔️
- Vce = Vc - Ve = 8.0 - 1.4 = 6.6V ✔️（远高于饱和电压，安全！）

✅ Q点位于放大区中部，完美！

🔧 如果发现 Vce < 2V？说明太靠近饱和区，应减小基极电流——增大 R2 或减小 R1。
🔧 如果 Vce 接近 12V？说明接近截止，需提高基极电位。

第三步：动态性能测试——看看它能不能放大

现在加上信号，进入真正的“放大考验”。

设置信号源：

• 类型：SINUSOIDAL_VOLTAGE_SOURCE
• 幅度：5mV（峰值），即10mVpp
• 频率：1kHz
• 偏移：0V

加载虚拟仪器：

1. 放两个Oscilloscope（示波器）通道：
   - Channel A：测输入端（C1左侧）
   - Channel B：测输出端（C2右侧）
2. 启动Transient Analysis：
   - 开始时间：0
   - 结束时间：2ms（覆盖两个周期）
   - 最大步长：1us

运行仿真，打开示波器，你应该看到类似这样的波形：

• 输入：标准正弦波，峰峰值约 10mV
• 输出：反相正弦波，峰峰值可能达到 200~300mV

计算电压增益 Av：

$$
A_v = \frac{V_{o(pp)}}{V_{i(pp)}} = \frac{280\,\text{mV}}{10\,\text{mV}} = 28
$$

✅ 正常范围：20~100，具体取决于 Rc / re’（其中 re’ ≈ 26mV/Ie）

如果增益偏低？检查 Ce 是否有效旁路 Re。试着把 Ce 从 10μF 改成 100μF，你会发现增益立刻上升！

第四步：深入一点——频率响应怎么测？

放大不是在所有频率下都一样猛。低频会被耦合电容衰减，高频则受限于晶体管本身的结电容。

使用波特图仪（Bode Plotter）

1. 在输入和输出两端分别接上波特图仪的 IN 和 OUT；
2. 设置扫描方式：Decade，从10Hz到1MHz，每十倍频 10 点；
3. 观察幅频曲线。

你会看到：

• 中频段：增益平坦（比如 28× ≈ 29dB）
• 低频滚降：当 f < 100Hz 时开始下降
• 高频滚降：f > 100kHz 后快速衰减

计算带宽 BW：

• 找到 -3dB 对应的两个频率：f_L 和 f_H
• 带宽 = f_H - f_L（通常以 f_H 为主，因 f_L 很小）

例如：f_L ≈ 50Hz，f_H ≈ 150kHz → BW ≈ 150kHz

⚠️ 注意：若发现自激振荡（高频杂波），可在 Rc 两端并联一个 10~100pF 的米勒补偿电容。

背后原理：SPICE 是怎么算的？

虽然 Multisim 是图形化操作，但它底层跑的是 SPICE 引擎。你可以通过导出网表，看到电路的真实“语言”。

这是上面电路对应的简化 SPICE 代码：

* Common-Emitter Amplifier - Netlist Vcc 1 0 DC 12V Vin 2 0 SIN(0 5mV 1k) R1 1 3 47k R2 3 0 10k C1 2 3 10u Q1 4 3 5 2N2222A .model 2N2222A NPN(Is=1E-14 Vaf=100 Beta=200) Rc 1 4 3k Re 5 6 1k Ce 6 0 100u C2 4 7 10u RL 7 0 10k .TRAN 1us 2ms .AC DEC 10 10 1MEG .PROBE .END

这段代码可以直接粘贴到 LTspice 或其他 SPICE 工具中复现实验结果。
特别是.model行，明确定义了 β=200，这对增益预测非常关键。

常见“翻车”现场 & 解决方案

这些问题在实物实验中可能要查半天万用表，在 Multisim 里只需几秒就能定位修改。

教学价值：为什么老师越来越爱用 Multisim？

我在高校带实验课时发现，学生动手能力差异极大。有人十分钟连完电路，有人半小时还在找地线。而一旦引入multisim仿真电路图，差距迅速缩小。

因为它带来了四个不可替代的优势：

1. 零成本试错：炸管？短路？随便试，不怕烧；
2. 即时反馈：改个电阻，立刻看波形变化；
3. 可视化深挖：不仅能看 Vi/Vo，还能查内部节点电压、电流流向；
4. 远程可用：疫情期间，学生在家也能完成完整实验报告。

更重要的是，它让学生敢于提问：“如果我把 Re 去掉会怎样？”“换成 PNP 行不行？”——这些探索精神，才是工程师成长的核心动力。

设计建议：老手都不会告诉你的细节

1. Re 不要轻易去掉：虽然去掉能让增益飙升，但温漂会让你崩溃；
2. Ce 宜大不宜小：建议 ≥ 100μF，尤其低频应用；
3. 输入阻抗匹配要考虑前级：如果你接的是高阻传感器（如麦克风），应适当提高 R1/R2 阻值；
4. 步长设置要合理：瞬态分析步长 ≤ 信号周期的 1/50，否则波形失真；
5. 先 DC 后 AC：永远先确认 Q 点正常，再加信号；
6. 学会对比仿真与计算：手动算一遍 Ic、Vce、Av，再和仿真对一对，理解才深刻。

写在最后：从仿真走向真实世界的桥梁

有人说：“仿真做得再好，也不如焊一次板子实在。”

这话没错，但你要知道：每一个成功的硬件背后，都有无数次仿真的铺垫。

共射极放大电路看似简单，却是理解偏置设计、负反馈、频率响应的起点。而在 Multisim 中完成这套训练，就像在飞行模拟器里练起飞降落——等你真上了飞机，心里才有底。

下次当你面对一块沉默的PCB，输出波形一团糟时，不妨回到 Multisim，重建一次电路，一步步排查。你会发现，很多“玄学问题”，其实早就在仿真中留过线索。

如果你在搭建过程中遇到了其他挑战，欢迎在评论区分享讨论。我们一起把模电变得不再“魔电”。