基于Multisim 的模拟电子技术仿真实验的研究

陈素芹 陶玉贵

摘要：针对模拟电子技术教学中存在的问题，引入EDA仿真软件Multisim进行电路分析和仿真教学，以单管共射放大电路仿真分析为例，对Multisim仿真运用于模拟电子技术课程教学进行了实践探索。使用仿真软件中自带的丰富的元器件模型进行电路原理图设计和搭建，再利用其提供的各种虚拟仪器仪表对搭建的电路进行测试和仿真分析，实现一机多用，解决了空间和时间的问题，弥补实验空间与设备的不足，提高课堂教学效率，提升教学质量。

关键词：Multisim仿真 模拟电子技术 实验教学

中图分类号：TN710.2；TP391.9 文献标志码：A 文章编号：1007-9416（2016）05-0000-00

1 EDA仿真软件简介

电子信息类课程常用的教学软件主要有Multisim、Altium Designer、Proteus、LabVIEW和Matlab等，其中Altium Designer主要用于电路板的设计，Proteus常用于单片机课程的仿真教学，LabVIEW主要用于虚拟仪器原理及仿真，Matlab侧重于算法开发和数据分析仿真，而Multisim则更加适用于电子电路的设计与仿真[1]。Multisim它将电路原理图、功能测试和仿真结果汇集到一个电路窗口，结合了直观的捕捉和功能强大的仿真，能够快速、轻松、高效地对电路进行设计和验证，其电路设计、参数测量和波形显示等过程更加接近真实的电子实验室场景，同时具有界面直观、元器件种类多、仪器仪表齐全、参数修改方便、分析方法多样和实时交互仿真等优点，被称为虚拟的电子实验室[2]。

下面以美国国家仪器有限公司研发的最新版本电路模拟仿真软件NI Multisim13为例，通过对单管共射放大电路的仿真分析，阐述EDA仿真软件在模拟电子技术教学中的应用[3]。

2 EDA仿真在模拟电子技术教学中的应用

在Multisim仿真软件电路窗口搭建如如图1所示单管共射放大电路，其输入输出仿真波形如图2所示[4]。从图中可以看出放大电路输入信号和输出信号波形反相，说明共射极放大电路反相放大。

2.1 直流工作点仿真测试

测量放大器的直流工作点，应在的情况下进行，即将放大器输入端与地短接。直流工作点是否合适对放大器的性能和输出波形都有很大的影响，如工作点偏高，输出信号易产生饱和失真（削底），偏低则易产生截止失真（缩顶）。改变电路参数、、都会引起静态工作点的变化，通常多采用调节偏置电阻（电路中可调电阻）的方法来改变直流工作点。如需满足输出较大信号幅度的要求，静态工作点最好尽量靠近交流负载线的中点。

在Multisim13仿真软件中可以直接选择菜单命令“仿真→分析→直流工作点分析”运行，电路直流工作点分析结果如图3所示。图中即为，即为，即为，根据设置的变量不同还可以仿真出其它的电压、电流参数。

2.2 电压放大倍数仿真测试

调整放大器到合适的静态工作点，然后加入输入电压，在输出电压不失真的情况下，用万用表测出放大器的输入电压和输出电压（带负载，即开关闭合），仿真结果如图4所示。

根据仿真结果可以计算出放大器的放大倍数为

2.3 输入电阻仿真测试

为了测量放大器的输入电阻，在放大器正常工作的情况下，用万用表测量信号源电压如图5所示，在仿真测量时应注意，由于电阻两端没有电路公共端接地点，所以测量两端电压必须分别测出和，然后用求得的值。根据输入电阻的定义可求得放大器的输入电阻

2.4 输出电阻仿真测试

在放大器正常工作条件下，必须保持接入前后输入信号的大小不变，测量输出端不接负载的空载输出电压（即开关打开），如图6所示，根据输出电阻的定义可求得放大器的输出电阻

2.5 频率特性仿真测试

放大器的频率特性是指放大器的电压放大倍数与输入信号频率之间的关系曲线。为中频电压放大倍数，通常规定电压放大倍数随频率变化下降到中频放大倍数的倍，即所对应的频率分别称为下限频率和上限频率，则通频带。运用Multisim仿真测量的单管共射放大电路频率特性曲线如图7所示。

3 结语

利用Multisim13仿真软件应用于模拟电子技术课程教学，首先使用仿真软件中自带的丰富的元器件模型进行电路原理图设计和搭建，再利用其提供的各种虚拟仪器仪表对搭建的电路进行测试和仿真分析。虚拟Multisim仿真平台，如同置身于实验室情境，实现一机多用，解决了空间和时间的问题，弥补实验空间与设备的不足[5]。既可以把理论知识融入实验仿真整个过程，加深对理论知识的理解，又可以调动学生学习的积极性，增强动手实践能力、自主学习能力和问题探索的能力，从而更好地提高课堂教学效率，提升教学质量。

参考文献

[1] 曾志伟，卫黄河，杨文韬.关于《模拟电子技术基础》课程中仿真软件应用的几点思考[J].六盘水师范学院学报，2012，27（1）：86-88.

[2] 程秀英，侯卫周.基于Multisim的高频电子线路同步检波器的设计与仿真分析[J].实验技术与管理，2015，32（7）：116-119.

[3] 周红锋.单管共射放大电路的教学探讨与思考[J].牡丹江大学学报，2014，23（7）：177-179.

[4] 陶玉贵.模拟电子技术[M].合肥：中国科学技术大学出版社，2010.

[5] 徐宇宝.基于Multisim的虚拟电子实验系统设计[J].哈尔滨师范大学自然科学学报，2015，31（1）：73-75.