基于Multisim 10的負反饋放大電路的分析

楊蓮紅 楊 奇 王 超

(1，2，3.昌吉學院物理系 新疆 昌吉 831100)

基于Multisim 10的負反饋放大電路的分析

楊蓮紅1楊 奇2王 超3

(1，2，3.昌吉學院物理系 新疆 昌吉 831100)

本文介紹了Multisim 10仿真軟件的功能及特點，并在教學中引入Multisim 10仿真軟件。利用該軟件以電壓串聯負反饋放大電路為例，闡述對負反饋放大電路進行定性與定量相結合的分析方法，將課程中難以理解的現象及結論，利用仿真軟件即時地以圖形、數字或曲線的形式來顯示，從而幫助學生加深對知識的理解和掌握。

Multisim 10;負反饋;電路分析

1 引言

《模擬電子技術》是電子類、控制類等工科專業重要的專業基礎課程，是一門概念性、實踐性、工程性很強的課程。課堂教學作為《模擬電子技術》課程學習的一個關鍵環節，在課堂教學中引入EDA仿真技術，利用Multisim 10仿真軟件即時地以圖形、數字或曲線的形式來顯示課程中那些難以用語言、文字表達或難以理解的現象、復雜的變化過程及結論，從而通過直觀的認識，加深學生對于電子電路本質的理解，大大提高了課堂教學的效果。

2 Multisim 10仿真軟件的功能和特點

Multisim 10是美國NI公司推出的Multisim新版本，Multisim 10用軟件的方法虛擬電子與電工元器件以及電子與電工儀器和儀表，通過軟件將元器件和儀器集合成為一體。它是一個原理電路設計、電路功能測試的虛擬仿真軟件。Multisim 10的元器件庫提供了數千種電路元器件供實驗選用。同時也可以新建或擴展已有的元器件庫，而且建庫所需的元器件參數可以從生產廠商的產品使用手冊中查到，因此可很方便地在工程設計中使用。Multisim 10的虛擬測試儀器、儀表種類齊全，有一般實驗用的通用儀器，如:萬用表、函數信號發生器、雙蹤示波器等，還有一般實驗室少有或者沒有的儀器。如:波特圖儀、邏輯分析儀、失真儀等。Multisim 10具有較為詳細的電路分析功能，可以完成電路的瞬態分析、穩態分析等各種電路分析方法，以幫助設計人員分析電路的性能，它還可以設計、測試和演示各種電子電路。該軟件還具有強大的Help功能，其Help系統不僅包括軟件本身的操作指南，更重要的是包含有元器件的功能說明。Help中這種元器件功能說明有利于使用Multisim 10進行CAI教學。

利用Multisim 10進行仿真設計與虛擬實驗，與傳統的電子電路設計與實驗方法相比，具有如下特點:設計與實驗可以同步進行，可以邊設計邊實驗，修改調試方便;設計和實驗用的元器件及測試儀器儀表齊全，可以完成各種類型的電路設計與實驗;可以方便地對電路參數進行測試和分析;可以直接打印輸出實驗數據、測試參數、曲線和電路原理圖;實驗中不消耗實際的元器件，實驗所需元器件的種類和數量不受限制，實驗成本低，實驗速度快，效率高，易學易用［1］。

3 基于Multisim 10的負反饋放大電路分析舉例

負反饋放大電路是《模擬電子技術》中一個非常重要的知識點，在放大電路中引入負反饋后可以提高電路放大倍數的穩定性、減小非線性失真、展寬頻帶、同時改變放大電路的輸入電阻和輸出電阻。這些結論在有些教材中是用定量計算的方法分析得到的，但是定量分析的過程比較復雜繁瑣，在有些教材中僅有定性的分析，這都會在一定程度上影響學生對知識較為全面系統的理解與掌握。利用Multisim 10仿真軟件，可以分別對放大電路引入負反饋前后的輸入、輸出信號以及放大電路的截止頻率等參數做比較，引導學生通過虛擬實驗的手段形象、直觀地得出引入負反饋前后放大電路性能指標的定量關系，從而比較深入地理解相關知識，為知識的靈活應用打下良好的理論基礎。下面以電壓串聯負反饋為例，說明基于Multisim 10的負反饋放大電路性能分析的方法及具體過程。

3.1 開閉環仿真測試電路

3.2 測試結果

利用Multisim 10中的毫伏表、波特圖示儀、示波器等儀器可測得下表所示數據。

表1

在信號源電壓為4mv的條件下，觀察到的電路開閉環時的輸出波形如圖3、圖4所示。

3.3 數據分析

根據《模擬電子技術》中的負反饋放大電路性能指標的定義及電路分析可得以下公式:

(1)閉環電壓放大倍數為:Avf=

(2)開環電壓放大倍數為:Av=

(3)輸出電阻為:ro=－1)RL，其中Uot、Uo分別是空載時的輸出電壓和帶負載時的輸出電壓。

利用以上公式計算可得電壓串聯負反饋放大電路開閉環時的一系列性能指標，具體數值如表2所示。

表2

3.4 結論

通過Multisim 10仿真軟件對電壓串聯負反饋放大電路進行仿真、測試、觀察，并對實驗結果進行分析可得以下結論:

(1)引入電壓串聯負反饋，使得放大電路的電壓放大倍數下降了，=6.59;

(2)引入電壓串聯負反饋，使得放大電路的輸入電阻增大了，=6.43;

(3)引入電壓串聯負反饋，使得放大電路的輸出電阻減小了，=5.96;

(5)引入電壓串聯負反饋，使得放大電路的波形失真減小了。

根據電路所給參數可得該電路的反饋深度1+AVFV≈6，故可以得到以下定量關系式:

以上定量關系式的得出使得學生在了解了引入負反饋前后開閉環量的定性的結論之后，通過一種直觀易理解的方式進一步了解了開閉環量之間定量關系，得出負反饋對放大電路性能的影響程度均與反饋深度有關。

4 結 語

本文利用Multisim 10對負反饋放大電路進行了定量與定性相結合的分析，實現了計算機仿真設計與虛擬實驗，并能夠引導學生通過虛擬實驗的手段形象、直觀地得出引入負反饋前后放大電路性能指標的定量關系，從而比較深入地理解相關知識，為知識的靈活應用打下良好的理論基礎。利用Multisim 10仿真軟件用同樣的分析方法引導學生可對其它三種組態的負反饋放大電路進行分析，從而得出一系列開閉環量之間的定量關系，以鞏固、加深學生對知識的理解與掌握。

［1］聶典，丁偉.Multisim 10計算機仿真軟件在電子電路中的應用［M］.北京:電子工業出版社.

［2］康華光.電子技術基礎模擬電路部分(第四版)［M］.北京:高等教育出版社，2000.

［3］付家才.電子實驗與實踐［M］.北京:高等教育出版社，2004.

［4］崔建明.電工電子EDA仿真技術［M］.北京:高等教育出版社，2004.

TN710/79

A

1671－6469(2011)05－0082－05

2011－09－27

昌吉學院教學研究項目(10jyyb011)

楊蓮紅(1969－)，女，新疆吐魯番市人，昌吉學院物理系，副教授，研究方向:電子技術教學及寬帶隙半導體器件。

(責任編輯:馬海燕)