高頻電子線路實驗中Multisim 11軟件的應(yīng)用

江明珠 劉 濤 周 斌 丘學(xué)勇

（桂林電子科技大學(xué)信息科技學(xué)院 廣西 桂林 541004）

高頻電子線路實驗是一門實踐性很強的實驗課，內(nèi)容包括有小信號調(diào)諧放大器、LC振蕩器、高頻功率放大器、調(diào)幅檢波、調(diào)頻鑒頻、無線收發(fā)等多個綜合性設(shè)計性實驗。實驗電路中的器件大部分是非線性器件，接收和發(fā)送過程中處理的均為高頻信號，在實際操作過程中，由于分布參數(shù)和干擾等因素的影響，往往實際測量值和理論值相差很大，這就使得實驗的分析和調(diào)試過程比其它實驗更加復(fù)雜[1]。

為了使學(xué)生能夠直觀了解各個單元電路的工作情況及調(diào)試方法，在實驗講授過程中引入了Multisim仿真軟件，對實驗電路板中的各個電路進行仿真。在講解過程中根據(jù)調(diào)試要點修改一些元器件參數(shù)，實現(xiàn)動態(tài)仿真并觀測到不同工作狀態(tài)下的仿真結(jié)果。這樣可以讓學(xué)生提前了解每次實驗的實驗結(jié)果，能夠在自己動手實驗時對實驗結(jié)果的正確性進行判斷，不僅可以提高學(xué)生的學(xué)習興趣，而且提高了實驗的效率。

1 Multisim 11軟件介紹

Multisim 11是一個專門用于電子線路設(shè)計和仿真的EDA工具軟件，該軟件具有豐富的元器件庫，包括基本元件、集成電路等,而且大多采用了實際模型，能夠確保設(shè)計和仿真結(jié)果的實用性與真實性。它提供了信號源、數(shù)字示波器、萬用表、頻譜分析儀等虛擬儀器，虛擬儀器的外觀和操作方法與實物基本相似，使用方便。在電路分析功能方面，它可以完成直流工作點分析、交流分析、瞬態(tài)分析和頻率分析等十幾種電路分析方法。Multisim11的界面直觀，電路圖的創(chuàng)建、仿真、分析和結(jié)果集成在一個窗口中，可以方便地進行電路的設(shè)計與仿真[2]。

2 應(yīng)用實例

在高頻電子線路實驗教學(xué)過程中，高頻諧振功率放大器是重要的組成部分，對于初入門的學(xué)習者來說其實際電路是較難調(diào)試的電路之一。現(xiàn)利用Multisim軟件對實驗電路進行仿真調(diào)試和功能驗證。

2.1 高頻諧振功率放大電路

在Multisim軟件中繪制的仿真電路及測試點如圖2.1所示。圖1由兩級功率放大器組成，晶體管Q1組成甲類功率放大器，工作在線性放大狀態(tài)。R2、R3、R9是基極偏置電阻，用來穩(wěn)定靜態(tài)工作點；R4作為交流負反饋電阻，可以提高放大器的輸入阻抗以及穩(wěn)定增益。晶體管Q2組成丙類諧振功率放大器，導(dǎo)通角小于90°，基極偏壓采用發(fā)射極電流的直流分量IEO在發(fā)射極偏置電阻R6上產(chǎn)生所需要的VBB，輸出由變壓器耦合輸出，采用并聯(lián)可調(diào)電阻的方式進行阻抗匹配。

圖1 高頻諧振功率放大電路

2.2 仿真過程與結(jié)果

首先對高頻功率放大電路進行調(diào)諧。具體方法如下：運行仿真電路，雙擊示波器SXC1觀察Q1的集電極輸出信號，在運行的過程中微調(diào)C10（按下A鍵C10增大，按下Shift+A鍵C10減?。┦故静ㄆ鱏XC1中的波形最大且不失真，仿真結(jié)果如圖2（a）。雙擊示波器SXC2觀察Q2的集電極輸出信號，在運行的過程中微調(diào)C2（按下C鍵C2增大，按下Shift+C鍵C2減小）使示波器SXC2中的波形最大且不失真，仿真結(jié)果如圖 2（b）。

圖 2（a）

圖 2（b）

接下來可以觀察電路的放大特性及負載特性，由于篇幅所限，已放大特性為例進行說明仿真情況。在高頻功率放大器電路中，增大輸入信號的幅度，電路將從欠壓狀態(tài)進入到臨界狀態(tài)，再到過壓狀態(tài)。運行Multisim仿真軟件后，雙擊示波器SXC3觀察Q2的發(fā)射極電流的波形，由于IEQ≈ICQ，等同于觀測集電極最終輸出的電流波形。逐漸增大輸入信號源V1的幅度，可以觀測到欠壓、臨界、過壓三種工作狀態(tài)，如圖3所示。

從圖3可以看出，欠壓狀態(tài)和臨界狀態(tài)的電流波形都是尖頂余弦脈沖，臨界狀態(tài)的幅度最大；過壓狀態(tài)的電流波形是頂部出現(xiàn)下凹的尖頂余弦脈沖，隨著輸入幅度的增大，下凹程度隨之加深。

3 結(jié)束語

在高頻電子線路教學(xué)過程中，利用Multisim 11軟件平臺對實驗電路板所采用的各個單元電路進行性能測試和仿真分析，操作方便，測試結(jié)果直觀，培養(yǎng)學(xué)生興趣的同時，能夠提高學(xué)生的軟件仿真能力、實際操作能力及綜合分析能力[3]。

圖3 欠壓、臨界、過壓三種狀態(tài)下的電流波形

［1］林彌,劉國華.高校通信電子電路實驗的創(chuàng)新性教學(xué)改革淺析[J].高校實驗室工作研究,2011(9).

［2］熊偉，等.Multisim7電路設(shè)計及仿真應(yīng)用[M].北京：清華大學(xué)出版社,2005.

［3］李征明,叢偉波.NI Multisim10 在通信電子電路課程學(xué)習中的應(yīng)用[J].農(nóng)業(yè)網(wǎng)絡(luò)信息,2009(12).