習(xí)大力

(鐵嶺師范高等?？茖W(xué)校理工學(xué)院，遼寧鐵嶺 112000)

1 Multisim8軟件介紹

Multisim8軟件是加拿大IIT公司推出的用于電子電路仿真的代表性軟件，它挑戰(zhàn)了傳統(tǒng)電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)受實(shí)驗(yàn)室條件限制的局限性，用計(jì)算機(jī)仿真虛擬元件，搭建所設(shè)計(jì)的電路，用虛擬儀器儀表完成各項(xiàng)參數(shù)和性能指標(biāo)的測(cè)試，利用它可以完成整個(gè)實(shí)驗(yàn)的全過程，其軟件界面直觀、操作方便、系統(tǒng)高度集成。該軟件在計(jì)算機(jī)屏幕上模擬實(shí)驗(yàn)室的工作臺(tái)，用屏幕抓取的方式繪制電路圖、選取所需的元器件、創(chuàng)建電路和連接測(cè)試儀器，操作方法簡(jiǎn)單易學(xué)。支持電路基礎(chǔ)、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、模擬數(shù)字混合電路、射頻電路和PLC控制電路的仿真與設(shè)計(jì)，尤其適合復(fù)雜電路系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)［1］?？梢酝瓿呻娐返乃矐B(tài)和穩(wěn)態(tài)分析、器件的線性和非線性分析、失真分析等［2］。

1.1 理論分析

(1)電壓串聯(lián)負(fù)反饋靜態(tài)工作點(diǎn)理論計(jì)算。

如圖1所示的電壓串聯(lián)負(fù)反饋電路中，Q1和Q2為三極管9013，β=100，因?yàn)楣韫躒be1=0.7 V，有:

即Q2的靜態(tài)工作點(diǎn)為6.10 V。

(2)負(fù)反饋可以減小非線性失真。

根據(jù)閉環(huán)增益方程

求Af對(duì)A的導(dǎo)數(shù)，得

即閉環(huán)的相對(duì)變此式表明，閉環(huán)增益的相對(duì)變化只有開環(huán)增益相對(duì)變化量的1/(1+AF)。即引入負(fù)反饋后，雖然放大倍數(shù)下降到了A的1/(1+AF)，但其穩(wěn)定性卻提高到原來的(1+AF)倍。

圖1 電壓串聯(lián)負(fù)反饋放大電路

(3)負(fù)反饋可以擴(kuò)展通頻帶。在電壓串聯(lián)負(fù)反饋放大電路中，當(dāng)信號(hào)在低頻區(qū)和高頻區(qū)時(shí)，其放大倍數(shù)均要下降，如圖2所示。由于負(fù)反饋具有穩(wěn)定放大倍數(shù)的作用，因此在低頻區(qū)和高頻區(qū)的放大倍數(shù)下降的速度減慢，相當(dāng)于通頻帶展寬了。在通常情況下，放大電路的增益帶寬積為一常數(shù)，即

Af(fHf－fLf)=A(fH－fL)，一般情況下，fH?fL所以AfHf≈AfH，表明有反饋后，電壓放大倍數(shù)下降為幾分之一，通頻帶就擴(kuò)展幾倍(互為倒數(shù))，即引入負(fù)反饋能擴(kuò)展通頻帶，但其放大倍數(shù)減小了。

圖2 開環(huán)與閉環(huán)的幅頻特性

1.2 電壓串聯(lián)負(fù)反饋放大電路仿真分析

創(chuàng)建電路，選擇信號(hào)源、直流電壓源、三極管、電阻創(chuàng)建電路，如圖1所示，并標(biāo)出電路中的節(jié)點(diǎn)編號(hào)。反饋網(wǎng)絡(luò)由Rf和Re1組成。

(1)靜態(tài)工作點(diǎn)分析仿真分析。

選擇 Simulate中的Analysis命令，然后選擇 DC Operating Point，分析靜態(tài)工作點(diǎn)，選擇節(jié)點(diǎn) 2、3、4、5、6作為輸出節(jié)點(diǎn)分析，仿真結(jié)果如圖3所示。

圖3 電壓串聯(lián)負(fù)反饋放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)

由仿真數(shù)據(jù)可得:對(duì)于晶體管Q2，Uce2=V5－V6=7.437 37－1.384 64=6.05 V，可見靜態(tài)工作點(diǎn)合適，與理論計(jì)算相符。

2 電路放大倍數(shù)仿真分析

運(yùn)行并雙擊示波器圖標(biāo)，可得到如圖4所示的輸入輸出電壓波形，可以看到輸入輸出同相位，波形基本無失真。

圖4 電壓串聯(lián)負(fù)反饋放大電路輸入輸出波形

3 電路對(duì)放大性能的仿真分析

(1)負(fù)反饋能拓展電路同頻帶。

選擇 Simulate中的Analysis命令，然后選擇 AC Analysis，在彈出的對(duì)話框中，F(xiàn)requency Parameters選項(xiàng)卡采用默認(rèn)設(shè)置，Output Variables選項(xiàng)卡中選擇7作為分析結(jié)點(diǎn)，單擊Simulate，得到頻率特性的仿真如圖5所示，而斷開反饋環(huán)后得到的頻率特性仿真如圖6所示。

表1 測(cè)試數(shù)據(jù)

(2)負(fù)反饋對(duì)波形失真的影響。

圖1所示電路中，斷開反饋電阻Rf，運(yùn)行并雙擊示波器圖標(biāo)，可得到如圖7所示的無反饋時(shí)的輸入輸出電壓波形。

圖7 無反饋時(shí)放大電路輸入輸出電壓波形

可見，無反饋時(shí)出現(xiàn)明顯的相位和波形失真，放大倍數(shù)明顯增大當(dāng)減小信號(hào)幅值時(shí)，無反饋時(shí)才會(huì)出現(xiàn)無明顯的波形失真。即不加負(fù)反饋時(shí)放大倍數(shù)較大，但可能出現(xiàn)較大的波形和相位失真，而加上負(fù)反饋后，放大倍數(shù)雖然減小，但可以大幅改善相位和波形失真，使非線性失真明顯減少。通過這種動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)的仿真，說明引入負(fù)反饋可以改善波形失真，使非線性失真明顯減少。

4 結(jié)束語

應(yīng)用Multisim8仿真軟件，對(duì)電壓串聯(lián)負(fù)反饋放大電路的主要性能進(jìn)行了仿真分析，這種分析方法即形象又直觀，對(duì)比引入電壓串聯(lián)負(fù)反饋前后的頻率特性、輸出、輸入波形進(jìn)行仿真分析，可加深理解電壓串聯(lián)負(fù)反饋電路，對(duì)模擬電子技術(shù)課程的后續(xù)學(xué)習(xí)提供了較好的學(xué)習(xí)方法。實(shí)踐證明，利用Multisim8軟件做電壓串聯(lián)負(fù)反饋放大電路實(shí)驗(yàn)，不僅加強(qiáng)了學(xué)生基礎(chǔ)理論知識(shí)的掌握和理解，還可以啟發(fā)和加深對(duì)物理概念的理解，是實(shí)現(xiàn)模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)研究型教學(xué)的一種有效的辦法，是實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的一種新途徑。

［1］周雪.模擬電子技術(shù)［M］.西安:西安電子科技大學(xué)出版社，2005.

［2］從宏壽，程衛(wèi)群.Multisim8仿真與應(yīng)用實(shí)例開發(fā)［M］.北京:清華大學(xué)出版社，2008.

［3］宋冬萍.基于Multisim7的負(fù)反饋放大電路的仿真分析［J］.南寧職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2009(3)95 －97.

［4］任艷玲.基于Multisim8高頻單調(diào)放大電路仿真分析［J］.理論與方法，2007(3)26－30.

［5］李慧，行小帥.基于Multisim8的負(fù)反饋放大電路仿真分析［J］.山西電子技術(shù)，2009(6)43－45.