江明珠 劉 濤 周 斌 丘學(xué)勇

（桂林電子科技大學(xué)信息科技學(xué)院 廣西 桂林 541004）

高頻電子線路實(shí)驗(yàn)是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)課，內(nèi)容包括有小信號調(diào)諧放大器、LC振蕩器、高頻功率放大器、調(diào)幅檢波、調(diào)頻鑒頻、無線收發(fā)等多個綜合性設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)電路中的器件大部分是非線性器件，接收和發(fā)送過程中處理的均為高頻信號，在實(shí)際操作過程中，由于分布參數(shù)和干擾等因素的影響，往往實(shí)際測量值和理論值相差很大，這就使得實(shí)驗(yàn)的分析和調(diào)試過程比其它實(shí)驗(yàn)更加復(fù)雜[1]。

為了使學(xué)生能夠直觀了解各個單元電路的工作情況及調(diào)試方法，在實(shí)驗(yàn)講授過程中引入了Multisim仿真軟件，對實(shí)驗(yàn)電路板中的各個電路進(jìn)行仿真。在講解過程中根據(jù)調(diào)試要點(diǎn)修改一些元器件參數(shù)，實(shí)現(xiàn)動態(tài)仿真并觀測到不同工作狀態(tài)下的仿真結(jié)果。這樣可以讓學(xué)生提前了解每次實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，能夠在自己動手實(shí)驗(yàn)時對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的正確性進(jìn)行判斷，不僅可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，而且提高了實(shí)驗(yàn)的效率。

1 Multisim 11軟件介紹

Multisim 11是一個專門用于電子線路設(shè)計(jì)和仿真的EDA工具軟件，該軟件具有豐富的元器件庫，包括基本元件、集成電路等,而且大多采用了實(shí)際模型，能夠確保設(shè)計(jì)和仿真結(jié)果的實(shí)用性與真實(shí)性。它提供了信號源、數(shù)字示波器、萬用表、頻譜分析儀等虛擬儀器，虛擬儀器的外觀和操作方法與實(shí)物基本相似，使用方便。在電路分析功能方面，它可以完成直流工作點(diǎn)分析、交流分析、瞬態(tài)分析和頻率分析等十幾種電路分析方法。Multisim11的界面直觀，電路圖的創(chuàng)建、仿真、分析和結(jié)果集成在一個窗口中，可以方便地進(jìn)行電路的設(shè)計(jì)與仿真[2]。

2 應(yīng)用實(shí)例

在高頻電子線路實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，高頻諧振功率放大器是重要的組成部分，對于初入門的學(xué)習(xí)者來說其實(shí)際電路是較難調(diào)試的電路之一?，F(xiàn)利用Multisim軟件對實(shí)驗(yàn)電路進(jìn)行仿真調(diào)試和功能驗(yàn)證。

2.1 高頻諧振功率放大電路

在Multisim軟件中繪制的仿真電路及測試點(diǎn)如圖2.1所示。圖1由兩級功率放大器組成，晶體管Q1組成甲類功率放大器，工作在線性放大狀態(tài)。R2、R3、R9是基極偏置電阻，用來穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)；R4作為交流負(fù)反饋電阻，可以提高放大器的輸入阻抗以及穩(wěn)定增益。晶體管Q2組成丙類諧振功率放大器，導(dǎo)通角小于90°，基極偏壓采用發(fā)射極電流的直流分量IEO在發(fā)射極偏置電阻R6上產(chǎn)生所需要的VBB，輸出由變壓器耦合輸出，采用并聯(lián)可調(diào)電阻的方式進(jìn)行阻抗匹配。

圖1 高頻諧振功率放大電路

2.2 仿真過程與結(jié)果

首先對高頻功率放大電路進(jìn)行調(diào)諧。具體方法如下：運(yùn)行仿真電路，雙擊示波器SXC1觀察Q1的集電極輸出信號，在運(yùn)行的過程中微調(diào)C10（按下A鍵C10增大，按下Shift+A鍵C10減?。┦故静ㄆ鱏XC1中的波形最大且不失真，仿真結(jié)果如圖2（a）。雙擊示波器SXC2觀察Q2的集電極輸出信號，在運(yùn)行的過程中微調(diào)C2（按下C鍵C2增大，按下Shift+C鍵C2減小）使示波器SXC2中的波形最大且不失真，仿真結(jié)果如圖 2（b）。

圖 2（a）

圖 2（b）

接下來可以觀察電路的放大特性及負(fù)載特性，由于篇幅所限，已放大特性為例進(jìn)行說明仿真情況。在高頻功率放大器電路中，增大輸入信號的幅度，電路將從欠壓狀態(tài)進(jìn)入到臨界狀態(tài)，再到過壓狀態(tài)。運(yùn)行Multisim仿真軟件后，雙擊示波器SXC3觀察Q2的發(fā)射極電流的波形，由于IEQ≈ICQ，等同于觀測集電極最終輸出的電流波形。逐漸增大輸入信號源V1的幅度，可以觀測到欠壓、臨界、過壓三種工作狀態(tài)，如圖3所示。

從圖3可以看出，欠壓狀態(tài)和臨界狀態(tài)的電流波形都是尖頂余弦脈沖，臨界狀態(tài)的幅度最大；過壓狀態(tài)的電流波形是頂部出現(xiàn)下凹的尖頂余弦脈沖，隨著輸入幅度的增大，下凹程度隨之加深。

3 結(jié)束語

在高頻電子線路教學(xué)過程中，利用Multisim 11軟件平臺對實(shí)驗(yàn)電路板所采用的各個單元電路進(jìn)行性能測試和仿真分析，操作方便，測試結(jié)果直觀，培養(yǎng)學(xué)生興趣的同時，能夠提高學(xué)生的軟件仿真能力、實(shí)際操作能力及綜合分析能力[3]。

圖3 欠壓、臨界、過壓三種狀態(tài)下的電流波形

［1］林彌,劉國華.高校通信電子電路實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新性教學(xué)改革淺析[J].高校實(shí)驗(yàn)室工作研究,2011(9).

［2］熊偉，等.Multisim7電路設(shè)計(jì)及仿真應(yīng)用[M].北京：清華大學(xué)出版社,2005.

［3］李征明,叢偉波.NI Multisim10 在通信電子電路課程學(xué)習(xí)中的應(yīng)用[J].農(nóng)業(yè)網(wǎng)絡(luò)信息,2009(12).