Multisim10在低通濾波電路實驗中的應用

摘 要:為了驗證和比較一階低通濾波電路和二階低通濾波電路的參數和性能，在Multisim10中搭建電路，并通過AC Analysis功能進行頻率特性分析，所得結果與理論計算相符。

關鍵詞:低通濾波電路 示波器 頻率分析 Multisim10

1.引言

Multisim10是美國國家儀器有限公司(NI)推出的以Windows為基礎的仿真工具。由于其包含大量虛擬儀器設備，使得其電路設計與仿真功能在實驗教學中深受歡迎。其仿真環境真實可靠，得出的數據準確合理，界面簡潔明了，操作方便易于掌握。即使在實驗室條件較為完善的地方，用Multisim10軟件進行電路仿真仍然不失為一條捷徑。

本文以一階和二階有源低通濾波電路為例，在Multisim10中搭建電路圖，運用其強大的仿真測試功能，驗證濾波電路的各項參數，并比較二者的優劣。

2.電路設計

有源濾波器是一種帶有運算放大器的選頻電路，它能選出有用的信號，抑制無用的信號，使一定范圍內的信號能順利通過，衰減很小，而在此頻率范圍以外的信號不易通過，衰減很大。

圖1就是在Multisim10中搭建的一階有源低通濾波器。此電路的上半部分是一個同相比例放大電路，由兩個電阻R1，Rf和一個理想運算放大電路構成。R1和Rf均為16k?贅。下半部分是一個一階RC濾波電路。由一個電阻R2(4k?贅)和一個電容C1(0.1?滋F)構成。電路由一個幅值為1mV，頻率可調的交流電壓源提供輸入信號，用一個阻值為1k?贅的電阻作為負載。

4.2頻率特性分析

在主菜單欄“simulate”選項中選擇“Analysis”中的“AC Analysis”，就可以進入交流電源頻率特性分析對話框。在“Start Frequency”中選擇起始頻率為1Hz，在“Stop Frequency”中選擇終止頻率為1MHz，這樣電腦會自動將輸入信號的頻率從1Hz調試到1MHz進行實驗，并最終將幅值與頻率的關系繪制成幅頻曲線。另外在對話框中還需要設置坐標軸單元格參數。在“Sweep type”中選擇Decade，“Vertical scale”選項中選擇Decibel(分貝)。設置好以上信息后，在輸出“Output”信號選擇標簽中選擇V(4)，選擇好輸出電壓節點，然后點擊確定。用以上的方法，分別對兩組電路進行頻率分析，然后將輸出曲線放在同一坐標系下比較，所得頻率特性如圖4。

5.結語

由以上結果可知，Multisim10中的仿真結果是真實可信的，能夠準確反映實際電路情況。它既可以作為一個專門的電子電路設計軟件，又可以憑借其強大的仿真功能，直觀易懂的交互界面，應用于實驗教學。本文設計的低通濾波電路的仿真分析在教學中已取得了良好效果。

參考文獻:

[1]華成英，童詩白.模擬電子技術基礎[M].4版.北京:高等教育出版社，2006.

[2]黃智偉，李傳琦，鄒其洪.基于Multisim的電子電路計算機仿真設計與分析[M].北京:電子工業出版社，2005.

作者單位:河南信陽空軍第一航空學院自動化教研室