基于Multisim10.0的模拟电路仿真分析

侯亚玲

（西安欧亚学院 陕西 西安 710065）

模拟电子技术是电子信息工程、通信工程等电类专业必不可少的专业基础课，是一门技术性和实践性很强的课程，偏重工程应用。基本内容包括：半导体器件（包括：二极管、三极管、场效应管）；以半导体器件为核心组成的分立元件电路（包括：三极管组成的单管共基极、共发射极和共集电极放大电路；场效应管组成的单管共栅极、共源极和共漏极放大电路；差动放大电路等等）。集成运算放大器的典型应用（包括加减法电路、微分积分电路分析）；信号的产生与转换；低频功率放大电路等内容[1]。

1 模拟电路的特点

课程的学习过程中，“入门”难是主要的问题，学生从先修课程“电路”的线性思维过渡到“模拟电子技术”课程的非线性思维需要较长的时间；学生长期以来建立的学习理念是：求解问题要求逻辑上的严密和数学上的精确，但在模拟电路中这种惯性思维却往往成为分析问题的束缚；学生从精确严谨到粗略估算需要慢慢扭转思维习惯，因此，教师在教学过程中，要特别注重基本概念、基本原理、分析方法和计算方法的讲解，突出重点、分散难点：在每一讲中，力图沿主干方向，重点解决一、两个主要问题，使难点分散，利于学生把握重点，突破难点[2]。

模拟电路的课程安排包括理论和实验两个模块。作为一门实践性很强的课程，更应该注重实践教学，使学生提高对实验教学的认识，通过实验和课程设计，进一步加深对理论课讲授内容的理解，并应用于实践，分析和解决实际问题。

在理论学习后，学生进入实验室时，往往会感觉理论分析与实际电路测试跨度太大，无处着手。因此，在教学中，适当引入电子技术的新器件、新技术、新方法，以扩展知识面，开阔视野，适应电子技术发展的需要。同时，将电子电路分析与设计的仿真软件Multisim10.0引入课堂教学，借助仿真工具，使疑难的问题容易理解[3]。利用多媒体计算机等现代化教育手段，改进传统教学方法，提高教学质量。

2 Multisim10.0简介

Multisim10.0是美国国家仪器（NI）有限公司推出的以Windows为基础的仿真工具，它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力[4]。采用仿真软件对电路进行验证，一来培养学生实际电路制作前先做仿真的习惯，另外加深学生对电路的理解。仿真软件具有以下特点：

1)通过直观的电路图捕捉环境,轻松设计电路；

2)通过交互式SPICE仿真,迅速了解电路行为；

3)借助高级电路分析,理解基本设计特征；

4)通过一个工具链,无缝地集成电路设计和虚拟测试。

3 文氏桥振荡器

振荡器电路可以产生稳定的周期输出信号，其功能相当于信号发生器，简单地说就是一个频率源，用来产生高、中、低频信号，能够完成从直流电能到交流电能的转化。振荡器在无线电广播,卫星通信、电视机、开关电源、收音机等电子设备中都有应用[5]。

正弦波振荡电路能够输出周期性正弦波信号，正弦波振荡器的起振过程的几个基本环节包括：起振初期、选频放大阶段、限幅阶段、稳定输出。文氏桥振荡器又叫RC桥式正弦波振荡器，是模拟电路中的一个基本电路。仿真电路如图1所示，以R1和C1串联、R2和C2并联网络为选频网络和正反馈网络、并引入电压串联负反馈，两个网络构成桥路。

图1 文氏桥振荡器Fig.1 Wien-bridge oscillator

理论分析计算振荡器的输出信号振荡频率为：

下面通过虚拟示波器观察振荡器的输出波形，测量振荡器的输出频率。振荡器的最大特点是无输入信号有输出信号，输出信号是一个从无到有的过程，起振过程仿真波形如图2所示；起振后，振荡器输出稳定，输出波形振幅稳定，仿真波形图如图3所示。

图2 振荡器稳定波形Fig.2 Oscillator stable waveform

图3 振荡器稳定波形Fig.3 Oscillator stable waveform

应用虚拟示波器的指针测试波形周期，图中竖线为测试指针，左边指针T1放置在波形的起点，右边指针T2放置在一个周期波形终点[6]。测试电路如图4所示。

图4 频率测量Fig.4 Frequency measurement

根据图4测试值显示波形周期：T=T2-T1=1.25 ms计算振荡频率:

对比频率的计算值（796 Hz）和测试值（800 Hz），仿真结果准确的显示了理论分析。

4 结束语

电路仿真是将设计好的电路图通过仿真软件进行实时模拟，模拟出实际功能，然后通过其分析改进的优化设计。在模拟电路的实践教学中引入虚拟仿真，可以让学生在进实验室之前，对实验电路进行仿真分析，再根据仿真电路搭建实际的测试电路，最后进行电路变量实际测试，有助于学生理解抽象的理论电路，增加学生的学习兴趣，最终提升教学效果。

[1]孙肖子、张企民.模拟电子技术基础 [M].西安：西安电子科技大学出版社.2001.

[2]陈永强.模拟电子技术[M].北京.人民邮电出版社.2013.

[3]崔健明.电路与电子技术的Multisim 10.0仿真[M].北京.中国水利水电出版社.2009.

[4]李哲秀.模拟电子线路分析与Multisim仿真[M].北京.机械工业出版社.2008.

[5]马志钢,薛红梅.基于Multisim10的案例教学法在模电课程中的应用[J].中国教育信息化,2011(3)：11-13.

[6]唐小洁.Multisim 10在模电教学中的应用[J].现代电子技术,2011(22)28.