基于Multisim12.0的RC文氏橋振蕩器仿真分析

先進進 張濤 李艷 徐仁伯

（南昌工學(xué)院 江西省南昌市 330108）

模擬電子技術(shù)是電子、電氣類專業(yè)必修課程，本課程理解性和實踐操作性較強，而且其內(nèi)容豐富，且知識領(lǐng)域運用較為廣泛。該課程基本內(nèi)容包括：半導(dǎo)體器件及其電路分析、放大電路，信號的產(chǎn)生與轉(zhuǎn)換，低頻功率放大電路等。雖然書本上的理論知識全面，但相對于初學(xué)者來說還是比較抽象，學(xué)習(xí)起來也比較復(fù)雜，難以理解。當(dāng)學(xué)生學(xué)習(xí)理論知識，再實際做電路測試時，總感覺理論與實際相差很大，不知如何下手，若加入學(xué)習(xí)模擬電路的新思路，將電子電路分析與設(shè)計仿真軟件 Multisim 教學(xué)結(jié)合，使電路中的問題變得容易理解。本文使用了Mulitisim12.0 軟件對RC 文氏橋振蕩器原理進行仿真分析，清晰完整地展示了RC 文氏橋振蕩器的相關(guān)性能。

1 Multisim12.0 簡介

Multisim 12.0 是美國NI 公司開發(fā)的一款仿真軟件，是目前Multisim 前幾代版本的升級和替代后的產(chǎn)品。該軟件功能強大，不僅可以進行弱電，強電，低頻，高頻等諸多方面電路的仿真與設(shè)計，而且仿真軟件的虛擬仿真與現(xiàn)實電路功能也非常相似。這使得在實驗中易于學(xué)習(xí)，且操作方便，學(xué)習(xí)效率高，需要實際操作的電路可以運用仿真軟件對其進行驗證，極大地加深了我們對于應(yīng)用模擬電路的基本理解與應(yīng)用認識,而且提高了模擬電路課堂中老師的理論教學(xué)質(zhì)量，提升了學(xué)生對理論知識學(xué)習(xí)的興趣以及效率。將該軟件與教學(xué)實驗相結(jié)合，不僅創(chuàng)新了教學(xué)方式，而且對于學(xué)生的學(xué)習(xí)方式也會有一定的影響。

2 RC文氏橋振蕩器仿真分析

RC 文氏橋振蕩器電路可以產(chǎn)生和輸出穩(wěn)定的周期信號，它與信號發(fā)生器的功能相同；可用于產(chǎn)生高頻、中頻和低頻信號的設(shè)備，可以實現(xiàn)從直流到交流的電能轉(zhuǎn)換。 RC 文氏橋振蕩器在生活中運用廣泛，無線電廣播，衛(wèi)星通信等電子設(shè)備中都有涉及。輸出周期性信號的正弦波振蕩電路由起振、選頻放大、限幅、平穩(wěn)輸出四個階段組成工作的基本環(huán)節(jié)。RC 文氏振蕩器通常稱為文氏振蕩器或文氏橋式正弦波振蕩器,是由一種基本正弦波振蕩器對電路中的信號進行了深層次的模擬和轉(zhuǎn)換后仿真的正弦波振蕩器電路。

圖1：RC 文橋式振蕩器

圖2：振蕩器起振階段仿真波形

圖3：振蕩器穩(wěn)定波形

圖4：振蕩器輸出波形頻率分析圖

在Multisim12.0 仿真軟件中搭建的振蕩器模擬電路如圖1 所示，由電阻R1、電容C1 進行串聯(lián)的選頻網(wǎng)絡(luò)和電阻R2、電容C2 進行并聯(lián)的正反饋網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成橋路，并且將其加入電壓串聯(lián)負反饋。

由理論知識進行振蕩器輸出頻率的計算：

由上式可知，調(diào)節(jié)振蕩頻率可通過改變串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)中的R1 或C2 來實現(xiàn)。

通過multisim12.0 仿真軟件中示波器的功能來更精確地觀察振蕩器工作時輸出的信號波形,并在周期曲線圖中精確地測量每一個振蕩器的工作周期，再由周期算出振蕩器的輸出頻率。振蕩器最大的特點是有輸出信號，但沒有輸入信號。而輸出信號波形也是從無到有，最后達到平穩(wěn)的過程，起振階段仿真波形如圖2。

成功起振后，振蕩器的輸出波形開始慢慢出現(xiàn)，達到一定時間后輸出波形開始趨于平穩(wěn)，其波形如圖3 所示。

運用Multisim 仿真軟件中的示波器中的兩個測試指針可以測量出振蕩器輸出波形的周期。將指針T1 拉到一個波形的起始點，將指針T2 拉到這個波形的終點。具體如圖4 所示。

根據(jù)圖4 的波形，可測量出振蕩器輸出波形周期為：

由此可根據(jù)振蕩器輸出波形周期來計算此振蕩器輸出振蕩頻率：

對比理論計算的振蕩頻率值（884Hz）和利用Multisim 12.0 仿真軟件測試出的測量值（893Hz），Multisim 的仿真結(jié)果驗證了相關(guān)的理論結(jié)果。

3 結(jié)束語

Multisim 多功能虛擬仿真軟件可用于電路測試、設(shè)計和調(diào)試，且操作方便，效率高，可對電路進行高效仿真驗證。本文使用了Mulitisim 軟件對RC 文氏橋振蕩器原理進行了仿真分析，剖析檢測振蕩器輸出的波形圖，清晰完整地展示了RC 文氏橋振蕩器的相關(guān)性能，導(dǎo)出了電路的可創(chuàng)新應(yīng)用之處，激發(fā)了學(xué)生對學(xué)習(xí)模擬電路的積極性。將學(xué)習(xí)中的理論難點與多個應(yīng)用的學(xué)習(xí)結(jié)合，尤其是這類似實際應(yīng)運行較強的學(xué)科，不僅使得學(xué)習(xí)效果有所增殖，也使得學(xué)習(xí)效率有所提升。對于學(xué)生學(xué)習(xí)應(yīng)用性強的學(xué)科而言，理解與實踐是至關(guān)重要的。因此這不僅要求有較大的知識儲備，也要求有創(chuàng)新思維能力，正如前文所介紹，將軟件運用于學(xué)習(xí)實驗中，不僅是對教學(xué)方式的升華，也是學(xué)生更好理解課程的需要。用不同于普通教學(xué)的方式，可以促進學(xué)生在學(xué)習(xí)中的思維發(fā)散能力，提升其理解能力和學(xué)習(xí)效率。