Multisim仿真在阻容耦合放大電路中的探索應(yīng)用

　　Multisim 10與Protel相比具有更加形象直觀的人機(jī)交互界面。阻容耦合兩級(jí)放大電路是模擬電路中比較經(jīng)典的電路，文章采用實(shí)驗(yàn)法，借助Multisim 10仿真平臺(tái)，分析阻容耦合兩級(jí)放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)和動(dòng)態(tài)參數(shù)，將實(shí)際焊接測(cè)量的數(shù)據(jù)與仿真結(jié)果對(duì)比，探索電路最大不失真波形的特點(diǎn)，這在實(shí)際設(shè)計(jì)電路時(shí)具有深遠(yuǎn)的現(xiàn)實(shí)意義。

　　0引言

　　近年來(lái)，電子技術(shù)的發(fā)展日新月異，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，EDA技術(shù)促進(jìn)了電子線路的設(shè)計(jì)和應(yīng)用。本文借助Multisim 10的仿真平臺(tái)，采用實(shí)驗(yàn)法，分析了阻容耦合兩級(jí)放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)和動(dòng)態(tài)參數(shù)，將實(shí)際焊接測(cè)量的數(shù)據(jù)與仿真結(jié)果對(duì)比，探索電路最大不失真波形的特點(diǎn)，這在實(shí)際設(shè)計(jì)電路時(shí)具有深遠(yuǎn)的現(xiàn)實(shí)意義。

　　1 Multisim仿真軟件與特點(diǎn)

　　Multisim軟件是加拿大圖像交互技術(shù)公司IIT公司推出的專門用于電路仿真和設(shè)計(jì)的電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化軟件。其前身是電子工作平臺(tái)EWB，從EWB6.0版本開始，公司對(duì)軟件做了大規(guī)模的改動(dòng)，升級(jí)后軟件功能更為強(qiáng)大，被美國(guó)NI公司收購(gòu)后，更名為NI Multisim，而V10.0是其(即NI公司)最新推出的Multisim新版本。相對(duì)于Protel等其它EDA軟件，它具有更加形象直觀的人機(jī)交互界面，特別是其儀器儀表庫(kù)中的各儀器儀表與操作真實(shí)實(shí)驗(yàn)中的實(shí)際儀器儀表完全沒有兩樣，但它對(duì)模數(shù)電路的混合仿真功能卻毫不遜色，幾乎能夠100%地仿真出真實(shí)電路的結(jié)果。

　　2 Multisim仿真阻容耦合兩級(jí)放大電路

　　2.1理論分析

　　單級(jí)放大電路的電壓放大倍數(shù)一般只能達(dá)到幾十至幾百倍，要將輸入的微弱信號(hào)放大到能推動(dòng)負(fù)載工作的程度，往往要通過多個(gè)單級(jí)放大電路連續(xù)多次地放大。因此，實(shí)用放大電路通常是由兩級(jí)或兩級(jí)以上單級(jí)基本放大電路組成的。

　　阻容耦合是將前級(jí)與后級(jí)之間通過電容相連，所以各級(jí)的直流電路互不相通，每一級(jí)的靜態(tài)工作點(diǎn)都相互獨(dú)立、互不影響。這樣就給分析、設(shè)計(jì)和調(diào)試帶來(lái)了很大的方便。而且，只要耦合電容選得足夠大，就可以做到前一級(jí)的輸出信號(hào)在一定的頻率范圍內(nèi)幾乎不衰減地加到后一級(jí)的輸入端上，使信號(hào)得到了充分的利用。

　　2.2實(shí)踐與仿真分析

　　如圖1所示，阻容耦合兩級(jí)放大電路焊接實(shí)物圖，使用信號(hào)發(fā)生器通入1kHz、5mV的正弦信號(hào)，在示波器觀察不失真放大情況下用萬(wàn)用表測(cè)試兩級(jí)放大電路的靜態(tài)工作情況，用示波器觀察最大不失真放大波形，使用晶體管毫伏表測(cè)量?jī)杉?jí)放大的電壓放大倍數(shù)。

　　圖1 印刷電路板焊接圖

　　將元器件按照電路圖搭建，將虛擬信號(hào)發(fā)生器、示波器連線后調(diào)節(jié)到適合的檔位。圖2所示是阻容耦合兩級(jí)放大仿真的電路圖。

　　圖2 阻容耦合兩級(jí)放大仿真電路圖

　　啟動(dòng)DC Operating Point Analysis，添加要分析的節(jié)點(diǎn)，點(diǎn)擊Simulate，分析結(jié)果如圖3所示。由各點(diǎn)的電壓值可以判斷晶體管工作在放大區(qū)。

　　圖3 直流工作點(diǎn)仿真圖

　　由表1得出測(cè)量靜態(tài)工作點(diǎn)的目的是檢測(cè)晶體管的工作狀態(tài)，從仿真測(cè)量值看，雖然理論值與測(cè)量值有一定的誤差，但是還是能正確地分析得出該放大電路處于正常放大工作狀態(tài)。

　　為了得到最佳放大效果，應(yīng)將靜態(tài)工作點(diǎn)調(diào)在交流負(fù)載線的中點(diǎn)位置。為此在放大器正常工作情況下，逐漸增大輸入信號(hào)的幅度，用示波器觀察輸出電壓，當(dāng)輸出波形同時(shí)出現(xiàn)削底和縮頂現(xiàn)象時(shí)，說明靜態(tài)工作點(diǎn)已調(diào)至交流負(fù)載線的中點(diǎn)位置。然后反復(fù)調(diào)整輸入信號(hào)，使波形輸出幅度最大，且無(wú)明顯失真的時(shí)候，然后用交流毫伏表測(cè)出U0有效值。

　　逐漸增大信號(hào)發(fā)生器的輸入電壓，觀察示波器使第一級(jí)和第二級(jí)輸出波形達(dá)到最大不失真，這是本次實(shí)驗(yàn)的難點(diǎn)，需要熟練使用信號(hào)發(fā)生器、示波器等儀器，并且對(duì)于最常見的三種失真類型：飽和失真、截至失真、削波失真有清晰的了解。經(jīng)過實(shí)踐操作，當(dāng)輸入電壓為10mV時(shí)，波形達(dá)到最大不失真情況。學(xué)生觀察波形后可以發(fā)現(xiàn)：采用多級(jí)電路以后能使電路輸入信號(hào)獲得比較大的放大，但不足之處是隨著級(jí)數(shù)增多，輸出的波形容易產(chǎn)生失真，需要反復(fù)調(diào)試體會(huì)。如圖4和圖5為實(shí)際示波器測(cè)量出的第一級(jí)和兩級(jí)放大后的波形波形。

　　圖4 示波器測(cè)得的第一級(jí)放大波形

　　圖5 示波器測(cè)得的第二級(jí)放大波形