結(jié)合電子技術(shù)課程中典型電路對Multisim應(yīng)用說明方案

電子技術(shù)課程是電類專業(yè)一門非常重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，該課程的教學質(zhì)量直接關(guān)系到后續(xù)課程的學習，關(guān)系到學生的培養(yǎng)質(zhì)量。電子技術(shù)課程具有基礎(chǔ)性、工程性、實踐性的特點。近年來，電子技術(shù)的發(fā)展日新月異，新技術(shù)和新器件不斷涌現(xiàn)，日益豐富著電子技術(shù)課程的教學內(nèi)容。傳統(tǒng)的電子技術(shù)教學方法和內(nèi)容已經(jīng)不能很好地適應(yīng)人才培養(yǎng)的要求，為了更好地提高電子技術(shù)課程教學效果，在課堂上引入Multi sim仿真分析不失為一個行之有效的方法。Multisim是當今世界上著名的電路仿真標準工具之一。本文將結(jié)合電子技術(shù)課程中的典型電路詳細說明Multisim的應(yīng)用。

1 Multisim的主要功能和特點

Multisim2001是加拿大Interactive Im-age Technologies公司推出的電路設(shè)計和仿真分析軟件，它將電路原理圖、電路仿真及PLD設(shè)計三者合一，利用該軟件可以建立模擬、數(shù)字及其混合電路，并進行仿真。其特點是：易學實用性強，界面簡潔，元件庫齊全，仿真功能強大。學生普遍反映電子類課程難學，主要問題是概念抽象、課程教學的直觀性差。隨著多媒體教學的普及，如果教學中引入電路設(shè)計和仿真分析軟件Multisim2001在課堂進行演示，可以解決電子技術(shù)課程概念抽象、課程教學的直觀性差的普遍問題，達到增強學生的感性認識，提高教學效率的效果。

2 Multisim用于單管共發(fā)射極放大電路的電路分析

利用Multisim軟件進行仿真分析的基本步驟為：

根據(jù)原理和設(shè)計需要，創(chuàng)建仿真電路原理圖，然后根據(jù)實際情況設(shè)置好電路圖選項，設(shè)定仿真分析方法，打開仿真開關(guān)，運行所設(shè)計好的電路，借助仿真儀器，即可得到仿真結(jié)果，同時結(jié)果還可以對輸出的文件和數(shù)據(jù)做進一步分析處理。進入工作窗口繪制電路圖。按圖1所示設(shè)置電路元件參數(shù)。當基極的電流有一個微小變化量時，晶體管的集電極電流將產(chǎn)生一個較大的變化量，這個較大的變化量流過集電極負載，使集電極電壓發(fā)生相應(yīng)的變化，于是晶體管集電極和發(fā)射極之間的電壓發(fā)生一個相反的變化量，由電路分析可知，這個相反的變化量就是輸出電壓。下面通過仿真分析觀察一下這個過程。

2.1 靜態(tài)工作點計算

輸入信號采用有效值為10 mV，頻率為1 000 Hz的正弦信號，然后點擊Simulate→analyses→DC operating point分析靜態(tài)工作點，得到如圖2結(jié)果。

理論值：

由式(1)、式(2)和式(3)可得出仿真結(jié)果與理論分析計算基本一致。

2.2 輸出電壓波形分析

添加oscilloscope，其中A通道觀察負載RL處的輸出信號;B通道觀察輸入信號?？梢缘玫饺鐖D3波形。由圖3可知，首先，當輸入電壓有一個微小變化時，通過放大電路，在輸出端可得到一個比較大的電壓變化量。可見，單管共發(fā)射極放大電路能夠?qū)崿F(xiàn)電壓放大作用。其次，當輸入一個正弦電壓時，輸出端正弦電壓信號的相位與輸入端信號的相位相反，可見單管共發(fā)射極放大電路還具有倒相作用。

2.3 頻率特性分析

由于放大器件本身具有極間電容，此外放大電路中有時存在電抗性元件，所以當放大電路輸入不同頻率的正弦電壓信號時，電路的放大倍數(shù)將有所不同，而成為頻率的函數(shù)。在中頻段，各種容抗的影響可以忽略不計，所以電壓放大倍數(shù)基本上不隨頻率而變化。在低頻段，由于隔直電容的容抗增大，信號在電容上的壓降也增大，所以電壓放大倍數(shù)將降低。同時，隔直電容與放大電路的輸入電阻構(gòu)成一個RC高通電路，因此將產(chǎn)生0～+90°之間的超前附加相位移。在高頻段，由于容抗減小，故隔直電容的作用可以忽略，但是，晶體管的極間電容并聯(lián)在電路中，將使電壓放大倍數(shù)降低，而且，構(gòu)成一個RC低通電路，產(chǎn)生0～-90°之間滯后的附加相位移。為了能更直觀地分析和掌握單管共發(fā)射極放大電路的頻率特性，啟動Simulate→analyses→AC analysis進行交流分析，得到如圖4所示的幅頻和相頻響應(yīng)曲線：

由圖4可知，單管共發(fā)射極放大電路在不同頻率范圍的放大倍數(shù)和附加相位移與理論定性分析基本一致。

3 結(jié)語

用仿真軟件Multisim對單管共發(fā)射極放大電路輸出電壓波形和頻率特性進行了仿真，結(jié)果顯示與理論基本相同。課堂上通過理論講授分析，可使學生對電路的工作原理有一定的初步認識。通過仿真，學生可以把抽象的認識和比較形象的仿真結(jié)果聯(lián)系起來，加深對課程理論知識的理解。因此，將仿真軟件與傳統(tǒng)的課堂教學有機地結(jié)合起來，能夠更好地提高學生的學習積極性。