陳素芹 陶玉貴

摘要：針對(duì)模擬電子技術(shù)教學(xué)中存在的問(wèn)題，引入EDA仿真軟件Multisim進(jìn)行電路分析和仿真教學(xué)，以單管共射放大電路仿真分析為例，對(duì)Multisim仿真運(yùn)用于模擬電子技術(shù)課程教學(xué)進(jìn)行了實(shí)踐探索。使用仿真軟件中自帶的豐富的元器件模型進(jìn)行電路原理圖設(shè)計(jì)和搭建，再利用其提供的各種虛擬儀器儀表對(duì)搭建的電路進(jìn)行測(cè)試和仿真分析，實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用，解決了空間和時(shí)間的問(wèn)題，彌補(bǔ)實(shí)驗(yàn)空間與設(shè)備的不足，提高課堂教學(xué)效率，提升教學(xué)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：Multisim仿真 模擬電子技術(shù) 實(shí)驗(yàn)教學(xué)

中圖分類(lèi)號(hào)：TN710.2；TP391.9 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2016）05-0000-00

1 EDA仿真軟件簡(jiǎn)介

電子信息類(lèi)課程常用的教學(xué)軟件主要有Multisim、Altium Designer、Proteus、LabVIEW和Matlab等，其中Altium Designer主要用于電路板的設(shè)計(jì)，Proteus常用于單片機(jī)課程的仿真教學(xué)，LabVIEW主要用于虛擬儀器原理及仿真，Matlab側(cè)重于算法開(kāi)發(fā)和數(shù)據(jù)分析仿真，而Multisim則更加適用于電子電路的設(shè)計(jì)與仿真[1]。Multisim它將電路原理圖、功能測(cè)試和仿真結(jié)果匯集到一個(gè)電路窗口，結(jié)合了直觀的捕捉和功能強(qiáng)大的仿真，能夠快速、輕松、高效地對(duì)電路進(jìn)行設(shè)計(jì)和驗(yàn)證，其電路設(shè)計(jì)、參數(shù)測(cè)量和波形顯示等過(guò)程更加接近真實(shí)的電子實(shí)驗(yàn)室場(chǎng)景，同時(shí)具有界面直觀、元器件種類(lèi)多、儀器儀表齊全、參數(shù)修改方便、分析方法多樣和實(shí)時(shí)交互仿真等優(yōu)點(diǎn)，被稱(chēng)為虛擬的電子實(shí)驗(yàn)室[2]。

下面以美國(guó)國(guó)家儀器有限公司研發(fā)的最新版本電路模擬仿真軟件NI Multisim13為例，通過(guò)對(duì)單管共射放大電路的仿真分析，闡述EDA仿真軟件在模擬電子技術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用[3]。

2 EDA仿真在模擬電子技術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用

在Multisim仿真軟件電路窗口搭建如如圖1所示單管共射放大電路，其輸入輸出仿真波形如圖2所示[4]。從圖中可以看出放大電路輸入信號(hào)和輸出信號(hào)波形反相，說(shuō)明共射極放大電路反相放大。

2.1 直流工作點(diǎn)仿真測(cè)試

測(cè)量放大器的直流工作點(diǎn)，應(yīng)在的情況下進(jìn)行，即將放大器輸入端與地短接。直流工作點(diǎn)是否合適對(duì)放大器的性能和輸出波形都有很大的影響，如工作點(diǎn)偏高，輸出信號(hào)易產(chǎn)生飽和失真（削底），偏低則易產(chǎn)生截止失真（縮頂）。改變電路參數(shù)、、都會(huì)引起靜態(tài)工作點(diǎn)的變化，通常多采用調(diào)節(jié)偏置電阻（電路中可調(diào)電阻）的方法來(lái)改變直流工作點(diǎn)。如需滿足輸出較大信號(hào)幅度的要求，靜態(tài)工作點(diǎn)最好盡量靠近交流負(fù)載線的中點(diǎn)。

在Multisim13仿真軟件中可以直接選擇菜單命令“仿真→分析→直流工作點(diǎn)分析”運(yùn)行，電路直流工作點(diǎn)分析結(jié)果如圖3所示。圖中即為，即為，即為，根據(jù)設(shè)置的變量不同還可以仿真出其它的電壓、電流參數(shù)。

2.2 電壓放大倍數(shù)仿真測(cè)試

調(diào)整放大器到合適的靜態(tài)工作點(diǎn)，然后加入輸入電壓，在輸出電壓不失真的情況下，用萬(wàn)用表測(cè)出放大器的輸入電壓和輸出電壓（帶負(fù)載，即開(kāi)關(guān)閉合），仿真結(jié)果如圖4所示。

根據(jù)仿真結(jié)果可以計(jì)算出放大器的放大倍數(shù)為

2.3 輸入電阻仿真測(cè)試

為了測(cè)量放大器的輸入電阻，在放大器正常工作的情況下，用萬(wàn)用表測(cè)量信號(hào)源電壓如圖5所示，在仿真測(cè)量時(shí)應(yīng)注意，由于電阻兩端沒(méi)有電路公共端接地點(diǎn)，所以測(cè)量?jī)啥穗妷罕仨毞謩e測(cè)出和，然后用求得的值。根據(jù)輸入電阻的定義可求得放大器的輸入電阻

2.4 輸出電阻仿真測(cè)試

在放大器正常工作條件下，必須保持接入前后輸入信號(hào)的大小不變，測(cè)量輸出端不接負(fù)載的空載輸出電壓（即開(kāi)關(guān)打開(kāi)），如圖6所示，根據(jù)輸出電阻的定義可求得放大器的輸出電阻

2.5 頻率特性仿真測(cè)試

放大器的頻率特性是指放大器的電壓放大倍數(shù)與輸入信號(hào)頻率之間的關(guān)系曲線。為中頻電壓放大倍數(shù)，通常規(guī)定電壓放大倍數(shù)隨頻率變化下降到中頻放大倍數(shù)的倍，即所對(duì)應(yīng)的頻率分別稱(chēng)為下限頻率和上限頻率，則通頻帶。運(yùn)用Multisim仿真測(cè)量的單管共射放大電路頻率特性曲線如圖7所示。

3 結(jié)語(yǔ)

利用Multisim13仿真軟件應(yīng)用于模擬電子技術(shù)課程教學(xué)，首先使用仿真軟件中自帶的豐富的元器件模型進(jìn)行電路原理圖設(shè)計(jì)和搭建，再利用其提供的各種虛擬儀器儀表對(duì)搭建的電路進(jìn)行測(cè)試和仿真分析。虛擬Multisim仿真平臺(tái)，如同置身于實(shí)驗(yàn)室情境，實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用，解決了空間和時(shí)間的問(wèn)題，彌補(bǔ)實(shí)驗(yàn)空間與設(shè)備的不足[5]。既可以把理論知識(shí)融入實(shí)驗(yàn)仿真整個(gè)過(guò)程，加深對(duì)理論知識(shí)的理解，又可以調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，增強(qiáng)動(dòng)手實(shí)踐能力、自主學(xué)習(xí)能力和問(wèn)題探索的能力，從而更好地提高課堂教學(xué)效率，提升教學(xué)質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

[1] 曾志偉，衛(wèi)黃河，楊文韜.關(guān)于《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程中仿真軟件應(yīng)用的幾點(diǎn)思考[J].六盤(pán)水師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2012，27（1）：86-88.

[2] 程秀英，侯衛(wèi)周.基于Multisim的高頻電子線路同步檢波器的設(shè)計(jì)與仿真分析[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2015，32（7）：116-119.

[3] 周紅鋒.單管共射放大電路的教學(xué)探討與思考[J].牡丹江大學(xué)學(xué)報(bào)，2014，23（7）：177-179.

[4] 陶玉貴.模擬電子技術(shù)[M].合肥：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社，2010.

[5] 徐宇寶.基于Multisim的虛擬電子實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].哈爾濱師范大學(xué)自然科學(xué)學(xué)報(bào)，2015，31（1）：73-75.