基于Multisim10.0的模擬電路仿真分析

侯亞玲

（西安歐亞學院 陜西 西安 710065）

模擬電子技術是電子信息工程、通信工程等電類專業必不可少的專業基礎課，是一門技術性和實踐性很強的課程，偏重工程應用。基本內容包括：半導體器件（包括：二極管、三極管、場效應管）；以半導體器件為核心組成的分立元件電路（包括：三極管組成的單管共基極、共發射極和共集電極放大電路；場效應管組成的單管共柵極、共源極和共漏極放大電路；差動放大電路等等）。集成運算放大器的典型應用（包括加減法電路、微分積分電路分析）；信號的產生與轉換；低頻功率放大電路等內容[1]。

1 模擬電路的特點

課程的學習過程中，“入門”難是主要的問題，學生從先修課程“電路”的線性思維過渡到“模擬電子技術”課程的非線性思維需要較長的時間；學生長期以來建立的學習理念是：求解問題要求邏輯上的嚴密和數學上的精確，但在模擬電路中這種慣性思維卻往往成為分析問題的束縛；學生從精確嚴謹到粗略估算需要慢慢扭轉思維習慣，因此，教師在教學過程中，要特別注重基本概念、基本原理、分析方法和計算方法的講解，突出重點、分散難點：在每一講中，力圖沿主干方向，重點解決一、兩個主要問題，使難點分散，利于學生把握重點，突破難點[2]。

模擬電路的課程安排包括理論和實驗兩個模塊。作為一門實踐性很強的課程，更應該注重實踐教學，使學生提高對實驗教學的認識，通過實驗和課程設計，進一步加深對理論課講授內容的理解，并應用于實踐，分析和解決實際問題。

在理論學習后，學生進入實驗室時，往往會感覺理論分析與實際電路測試跨度太大，無處著手。因此，在教學中，適當引入電子技術的新器件、新技術、新方法，以擴展知識面，開闊視野，適應電子技術發展的需要。同時，將電子電路分析與設計的仿真軟件Multisim10.0引入課堂教學，借助仿真工具，使疑難的問題容易理解[3]。利用多媒體計算機等現代化教育手段，改進傳統教學方法，提高教學質量。

2 Multisim10.0簡介

Multisim10.0是美國國家儀器（NI）有限公司推出的以Windows為基礎的仿真工具，它包含了電路原理圖的圖形輸入、電路硬件描述語言輸入方式，具有豐富的仿真分析能力[4]。采用仿真軟件對電路進行驗證，一來培養學生實際電路制作前先做仿真的習慣，另外加深學生對電路的理解。仿真軟件具有以下特點：

1)通過直觀的電路圖捕捉環境,輕松設計電路；

2)通過交互式SPICE仿真,迅速了解電路行為；

3)借助高級電路分析,理解基本設計特征；

4)通過一個工具鏈,無縫地集成電路設計和虛擬測試。

3 文氏橋振蕩器

振蕩器電路可以產生穩定的周期輸出信號，其功能相當于信號發生器，簡單地說就是一個頻率源，用來產生高、中、低頻信號，能夠完成從直流電能到交流電能的轉化。振蕩器在無線電廣播,衛星通信、電視機、開關電源、收音機等電子設備中都有應用[5]。

正弦波振蕩電路能夠輸出周期性正弦波信號，正弦波振蕩器的起振過程的幾個基本環節包括：起振初期、選頻放大階段、限幅階段、穩定輸出。文氏橋振蕩器又叫RC橋式正弦波振蕩器，是模擬電路中的一個基本電路。仿真電路如圖1所示，以R1和C1串聯、R2和C2并聯網絡為選頻網絡和正反饋網絡、并引入電壓串聯負反饋，兩個網絡構成橋路。

圖1 文氏橋振蕩器Fig.1 Wien-bridge oscillator

理論分析計算振蕩器的輸出信號振蕩頻率為：

下面通過虛擬示波器觀察振蕩器的輸出波形，測量振蕩器的輸出頻率。振蕩器的最大特點是無輸入信號有輸出信號，輸出信號是一個從無到有的過程，起振過程仿真波形如圖2所示；起振后，振蕩器輸出穩定，輸出波形振幅穩定，仿真波形圖如圖3所示。

圖2 振蕩器穩定波形Fig.2 Oscillator stable waveform

圖3 振蕩器穩定波形Fig.3 Oscillator stable waveform

應用虛擬示波器的指針測試波形周期，圖中豎線為測試指針，左邊指針T1放置在波形的起點，右邊指針T2放置在一個周期波形終點[6]。測試電路如圖4所示。

圖4 頻率測量Fig.4 Frequency measurement

根據圖4測試值顯示波形周期：T=T2-T1=1.25 ms計算振蕩頻率:

對比頻率的計算值（796 Hz）和測試值（800 Hz），仿真結果準確的顯示了理論分析。

4 結束語

電路仿真是將設計好的電路圖通過仿真軟件進行實時模擬，模擬出實際功能，然后通過其分析改進的優化設計。在模擬電路的實踐教學中引入虛擬仿真，可以讓學生在進實驗室之前，對實驗電路進行仿真分析，再根據仿真電路搭建實際的測試電路，最后進行電路變量實際測試，有助于學生理解抽象的理論電路，增加學生的學習興趣，最終提升教學效果。

[1]孫肖子、張企民.模擬電子技術基礎 [M].西安：西安電子科技大學出版社.2001.

[2]陳永強.模擬電子技術[M].北京.人民郵電出版社.2013.

[3]崔健明.電路與電子技術的Multisim 10.0仿真[M].北京.中國水利水電出版社.2009.

[4]李哲秀.模擬電子線路分析與Multisim仿真[M].北京.機械工業出版社.2008.

[5]馬志鋼,薛紅梅.基于Multisim10的案例教學法在模電課程中的應用[J].中國教育信息化,2011(3)：11-13.

[6]唐小潔.Multisim 10在模電教學中的應用[J].現代電子技術,2011(22)28.