結(jié)合電子技術(shù)課程中典型電路對(duì)Multisim應(yīng)用說(shuō)明方案

電子技術(shù)課程是電類專業(yè)一門(mén)非常重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，該課程的教學(xué)質(zhì)量直接關(guān)系到后續(xù)課程的學(xué)習(xí)，關(guān)系到學(xué)生的培養(yǎng)質(zhì)量。電子技術(shù)課程具有基礎(chǔ)性、工程性、實(shí)踐性的特點(diǎn)。近年來(lái)，電子技術(shù)的發(fā)展日新月異，新技術(shù)和新器件不斷涌現(xiàn)，日益豐富著電子技術(shù)課程的教學(xué)內(nèi)容。傳統(tǒng)的電子技術(shù)教學(xué)方法和內(nèi)容已經(jīng)不能很好地適應(yīng)人才培養(yǎng)的要求，為了更好地提高電子技術(shù)課程教學(xué)效果，在課堂上引入Multi sim仿真分析不失為一個(gè)行之有效的方法。Multisim是當(dāng)今世界上著名的電路仿真標(biāo)準(zhǔn)工具之一。本文將結(jié)合電子技術(shù)課程中的典型電路詳細(xì)說(shuō)明Multisim的應(yīng)用。

1 Multisim的主要功能和特點(diǎn)

Multisim2001是加拿大Interactive Im-age Technologies公司推出的電路設(shè)計(jì)和仿真分析軟件，它將電路原理圖、電路仿真及PLD設(shè)計(jì)三者合一，利用該軟件可以建立模擬、數(shù)字及其混合電路，并進(jìn)行仿真。其特點(diǎn)是：易學(xué)實(shí)用性強(qiáng)，界面簡(jiǎn)潔，元件庫(kù)齊全，仿真功能強(qiáng)大。學(xué)生普遍反映電子類課程難學(xué)，主要問(wèn)題是概念抽象、課程教學(xué)的直觀性差。隨著多媒體教學(xué)的普及，如果教學(xué)中引入電路設(shè)計(jì)和仿真分析軟件Multisim2001在課堂進(jìn)行演示，可以解決電子技術(shù)課程概念抽象、課程教學(xué)的直觀性差的普遍問(wèn)題，達(dá)到增強(qiáng)學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)，提高教學(xué)效率的效果。

2 Multisim用于單管共發(fā)射極放大電路的電路分析

利用Multisim軟件進(jìn)行仿真分析的基本步驟為：

根據(jù)原理和設(shè)計(jì)需要，創(chuàng)建仿真電路原理圖，然后根據(jù)實(shí)際情況設(shè)置好電路圖選項(xiàng)，設(shè)定仿真分析方法，打開(kāi)仿真開(kāi)關(guān)，運(yùn)行所設(shè)計(jì)好的電路，借助仿真儀器，即可得到仿真結(jié)果，同時(shí)結(jié)果還可以對(duì)輸出的文件和數(shù)據(jù)做進(jìn)一步分析處理。進(jìn)入工作窗口繪制電路圖。按圖1所示設(shè)置電路元件參數(shù)。當(dāng)基極的電流有一個(gè)微小變化量時(shí)，晶體管的集電極電流將產(chǎn)生一個(gè)較大的變化量，這個(gè)較大的變化量流過(guò)集電極負(fù)載，使集電極電壓發(fā)生相應(yīng)的變化，于是晶體管集電極和發(fā)射極之間的電壓發(fā)生一個(gè)相反的變化量，由電路分析可知，這個(gè)相反的變化量就是輸出電壓。下面通過(guò)仿真分析觀察一下這個(gè)過(guò)程。

2.1 靜態(tài)工作點(diǎn)計(jì)算

輸入信號(hào)采用有效值為10 mV，頻率為1 000 Hz的正弦信號(hào)，然后點(diǎn)擊Simulate→analyses→DC operating point分析靜態(tài)工作點(diǎn)，得到如圖2結(jié)果。

理論值：

由式(1)、式(2)和式(3)可得出仿真結(jié)果與理論分析計(jì)算基本一致。

2.2 輸出電壓波形分析

添加oscilloscope，其中A通道觀察負(fù)載RL處的輸出信號(hào);B通道觀察輸入信號(hào)。可以得到如圖3波形。由圖3可知，首先，當(dāng)輸入電壓有一個(gè)微小變化時(shí)，通過(guò)放大電路，在輸出端可得到一個(gè)比較大的電壓變化量?？梢?jiàn)，單管共發(fā)射極放大電路能夠?qū)崿F(xiàn)電壓放大作用。其次，當(dāng)輸入一個(gè)正弦電壓時(shí)，輸出端正弦電壓信號(hào)的相位與輸入端信號(hào)的相位相反，可見(jiàn)單管共發(fā)射極放大電路還具有倒相作用。

2.3 頻率特性分析

由于放大器件本身具有極間電容，此外放大電路中有時(shí)存在電抗性元件，所以當(dāng)放大電路輸入不同頻率的正弦電壓信號(hào)時(shí)，電路的放大倍數(shù)將有所不同，而成為頻率的函數(shù)。在中頻段，各種容抗的影響可以忽略不計(jì)，所以電壓放大倍數(shù)基本上不隨頻率而變化。在低頻段，由于隔直電容的容抗增大，信號(hào)在電容上的壓降也增大，所以電壓放大倍數(shù)將降低。同時(shí)，隔直電容與放大電路的輸入電阻構(gòu)成一個(gè)RC高通電路，因此將產(chǎn)生0～+90°之間的超前附加相位移。在高頻段，由于容抗減小，故隔直電容的作用可以忽略，但是，晶體管的極間電容并聯(lián)在電路中，將使電壓放大倍數(shù)降低，而且，構(gòu)成一個(gè)RC低通電路，產(chǎn)生0～-90°之間滯后的附加相位移。為了能更直觀地分析和掌握單管共發(fā)射極放大電路的頻率特性，啟動(dòng)Simulate→analyses→AC analysis進(jìn)行交流分析，得到如圖4所示的幅頻和相頻響應(yīng)曲線：

由圖4可知，單管共發(fā)射極放大電路在不同頻率范圍的放大倍數(shù)和附加相位移與理論定性分析基本一致。

3 結(jié)語(yǔ)

用仿真軟件Multisim對(duì)單管共發(fā)射極放大電路輸出電壓波形和頻率特性進(jìn)行了仿真，結(jié)果顯示與理論基本相同。課堂上通過(guò)理論講授分析，可使學(xué)生對(duì)電路的工作原理有一定的初步認(rèn)識(shí)。通過(guò)仿真，學(xué)生可以把抽象的認(rèn)識(shí)和比較形象的仿真結(jié)果聯(lián)系起來(lái)，加深對(duì)課程理論知識(shí)的理解。因此，將仿真軟件與傳統(tǒng)的課堂教學(xué)有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，能夠更好地提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。