Multisim12下的模擬電子線路仿真研究

林維寶（寧海縣技工學校，浙江寧波，315605）

Multisim12下的模擬電子線路仿真研究

林維寶
（寧海縣技工學校，浙江寧波，315605）

電壓串聯負反饋電路在Multisim12進行電路仿真分析，探究了閉環和開環狀態下的電壓增益、輸出阻抗、頻率響應和非線性失真等的工作狀況，經過Multisim12仿真波形和數據的分析計算，圖像清晰，現象直觀，結果精確的仿真效果，對電路工作狀況研究有一定的借鑒價值。

Multisim12；模擬電子線路；仿真研究

0 引言

我國的電子技術取得了卓有成效的發展，Multisim仿真技術在電子線路的分析中顯得越來越重要，Multisim仿真可以根據電路和元器件參數對電子線路進行仿真，獲得電子線路的技術指標和性能參數，可快速、方便地對電子線路進行分析和研究，節省大量的時間和費用。電壓串聯負反饋電路是常見的一種電路。在Multisim12下的模擬電子線路進行仿真分析，其能夠呈現出直觀的電路狀態，便于學習者對相關知識的理解與學習。

1 Multisim12的功能與特點

Multisim12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，是一個專門用于電路原理設計、電路功能測試的虛擬仿真軟件，用軟件方法模擬電子元器件和儀器儀表，可以按一定電路結構自由隨意搭建一些電路原理圖，并進行仿真研究。首先，該仿真系統操作界面方便友好、形象，直觀易懂；兼容性能強。其次，“軟件即元器件”，它包含了一萬多種元器件，還可以創建元器件以及設置元器件的各種參數，能滿足電路設計要求。再次，“軟件即儀器”，Multisim12的虛擬測量儀器儀表種類齊全， 有示波器、萬用表、交直流電源、信號發生器、波特圖示儀、頻譜分析儀和失真度測試儀等，能滿足電路測量要求。最后，有強大的電路分析功能，可以完成電路的瞬態和穩態分析、、電路的噪聲分析和失真分析、離散傅里葉分析和交直流靈敏度分析等電路分析方法，能滿足電路分析要求。通過Multisim12對電壓串聯負反饋電路的仿真研究，使學生能夠增強對電路性能的了解。

2 電壓串聯負反饋電路的仿真

通常在實際應用的放大電路中都要引入負反饋，電壓串聯負反饋是在輸出端以并聯形式獲取一部分電壓，通過反饋網絡用串聯方式回送到輸入回路。引入電壓串聯負反饋可以改善放大電路的許多性能指標，如提高放大電路增益的穩定性，提高輸入電阻，減少輸出電阻，擴展通頻帶，改善頻率響應，減少非線性失真，抑制干攏和噪聲。通過對反饋電路閉環和開環的Multisim12下仿真研究。可以直觀的對電壓負反饋電路的性能進行分析和研究。

圖1 電壓負反饋電路的性能

3 測量電壓放大倍數

3.1 測量開環電壓放大倍數

圖2 仿真圖

敲擊B鍵，將開關S2斷開，輸入有效值為1mV、頻率為1KHZ的正弦交流電壓信號UI 。用示波器測量輸出電壓的峰值U0m=740.465mv（將示波器面板展開，拖曳展開，拖曳讀數指針讀取T1和T2的電壓數值）如圖2所示，并求出AU=U0m/ UIm≈524。

3.2 測量閉環電壓放大倍數

敲擊B鍵，將開關S2閉合，輸入有效值為1mV、頻率為1KHZ的正弦交流電壓信號UI ，用示波器測量輸入、輸出電壓的峰值U0m=40.93mv（將示波器面板展開，拖曳展開，拖曳讀數指針讀取T1和T2的電壓數值），并求出AUF=U0m/UIm≈29。

接入負反饋電路，放大電路的放大倍數明顯下降，但提高了放大電路的電壓增益穩定性。

4 測量輸出電阻

4.1 測量開環時的輸出電阻

在放大電路開環時，敲擊B鍵,開關S2斷開，打開數字萬用表，置于交流有效值測試檔，分別測得負載開路時輸出電壓U0=1.041V和負載接入時輸出電壓UL=506.242mv，并算出R0 =（U0/UL-1）·RL≈1.6kΩ。

4.2 測量閉環時的輸出電阻

在放大電路閉環時，，敲擊B鍵,開關S2閉合，打開數字萬用表，置于交流有效值測試檔，分別測得負載開路時輸出電壓UO=29.253 mv和負載接入時輸出電壓UL=28.483 mv，并算出R0=（U0/UL-1）·RL≈40.6Ω。

接入負反饋后，輸出電阻減少，明顯提高放大電路帶負載能力。

5 測量頻率響應

5.1 測量反饋放大電路閉環時的頻率響應曲線

在放大電路在開環狀態，選擇分析菜單中的交流頻率分析，掃描的起始和終止頻率設置為1HZ和1GHZ,掃描形式選擇十倍頻程，選擇節點8作輸出節點，按下仿真后得到反饋放大電路開環頻率響應曲線。

圖3 反饋放大電路開環頻率響應曲線

5.2 測量反饋放大電路閉環時的頻率響應曲線

在放大電路在開環狀態，選擇分析菜單中的交流頻率分析，設置同開環時相同。按下仿真后得到反饋放大電路閉環頻率響應曲線。

圖4 反饋放大電路閉環頻率響應曲線

加入負反饋電路后，低頻和高頻性能得到很大提升，擴大放大電路的通頻帶，改善放大電路性能。

6 觀察引入負反饋和無負反饋對放大電路非線性失真的改善

在有負反饋和無負反饋情況下，分別輸入有效值為40mV、頻率1KHZ的正弦信號，對比有負反饋和無負反饋情況下的輸出波形，可看到引入負反饋后，非線性失真得到明顯改善，波形正負兩半周期的對稱性明顯提高如圖5、圖6所示。

圖5

圖6

7 結束語

對電壓串聯負反饋電路給予Multisim12軟件仿真分析，有利于對不同電路工作狀態的仿真，其仿真結果更為直觀，能夠增強相關工作人員對電子線路的理解，便于進行電子線路模擬實驗驗證，使模擬電子線路理論與電路仿真實踐相結合，對于電子線路分析具有一定的借鑒價值。

[1]基于Multisim環境下的電路設計與仿真[J].石嘉順.計算機仿真.2007(12).

[2]KEIL C51單片機仿真器的設計[J].陳曉莉,張俊濤.微計算機信息.2006(05).

[3]仿真技術發展及應用[J].王子才.中國工程科學.2003(02).

Simulation of analog electronic circuit under Multisim12

Lin Weibao
（Ninghai County Technical School，Ningbo Zhejing,315605）

Voltage series circuit simulation in Multisim12 negative feedback circuit of voltage gain and output impedance, frequency response and nonlinear distortion of the working condition of closed-loop and open-loop state, through the analysis of Multisim12 simulation waveform and data calculation, clear image, intuitive phenomenon, the simulation results have certain accurate results. The reference value for the research work of the circuit

Multisim12; analog electronic circuit; simulation research