謝汝生，蔡光卉，楊俊東

(云南大學　信息學院，昆明　650091)

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Multisim10層次化結構在高頻電路仿真中的應用

謝汝生，蔡光卉，楊俊東

(云南大學信息學院，昆明650091)

Multisim 10是基于Windows的電子電路仿真和設計的EDA軟件，是電子電路實驗教學的重要輔助手段。文中通過使用其層次化子電路結構功能，實現(xiàn)自構子電路仿真模型，解決某些仿真模型庫中無法找到元器件電路仿真的問題。

Multisim 10軟件；層次化結構及子電路；MC1496仿真模型；AM調制電路仿真

1　Multisim 10功能及特點概述

Multisim 10是加拿大IIT公司推出的基于Windows的專門用于電子電路仿真和設計的EDA軟件，其豐富的元件庫中提供了大量仿真模型電路組件，提供了包括信號源、示波器、頻譜分析儀、網(wǎng)絡分析儀等多達十余種的虛擬儀器；具有直流工作點分析、交流分析、瞬態(tài)分析、用戶定義分析、噪聲圖形分析和射頻分析等多種完備的分析手段，能夠滿足一般電子電路的分析設計要求；其界面形象直觀、簡單易用，既可對模擬電路或數(shù)字電路分別進行仿真，也可進行數(shù)模混合仿真，還具有射頻(R F)電路的仿真功能[1]。

利用Multisim對高頻電子線路實驗進行仿真，學生可以調整電路中相應元器件的參數(shù)，觀察相應的實驗結果，并對理論進行驗證。利用仿真軟件對高頻電路進行仿真分析不但可以幫助學生更好地理解理論知識，培養(yǎng)學生的分析能力和設計能力，還可以免受實驗教學內容和儀器儀表的限制，豐富實驗內容和實驗種類，拓展實驗教學的空間和時間，實現(xiàn)實驗過程元器件和設備器材的零消耗，大大降低實驗教學成本。

2　Multisim 10層次化設計功能

Multisim 10具有層次化電路設計及仿真功能，允許用戶為內部電路建立層次，以增加子電路的可重復利用性和保證設計者們所設計電路的一致性[2]。

一個較為復雜的電路或系統(tǒng)不可能將其一次完成或在一份圖紙中一次畫出，更不可能由一個人單獨完成。Multisim 10的層次化電路設計提供了一個很好的項目設計工作環(huán)境，允許將整個電路劃分為多個功能模塊，整個項目可以分層次并行設計及仿真，使電路設計進程大大加快；還允許用戶把一個電路內嵌于另一個電路中。為了使電路的外觀簡化，被內嵌的電路稱為子電路。子電路在主電路中只顯示為一個符號，還可被保存為可編輯的略圖文件。子電路與主電路的連接是一種活動連接，也就是說，如果把電路A作為電路B的子電路，可以單獨打開A進行修改，而這些修改會自動反映到電路B中及其他用到電路A的電路中，從而實現(xiàn)電路的層次化設計與仿真。

3　基于Multisim 10的MC1496應用仿真模型庫的局限性

在通信電子線路中，振幅調制、同步檢波，混頻、倍頻、鑒頻、鑒相等調制與解調過程，均可視為兩個信號相乘或包含相乘的過程。模擬乘法器MC1496是對兩個模擬信號(電壓或電流)實現(xiàn)相乘功能的有源非線性器件，主要功能是實現(xiàn)兩個互不相關信號的乘法運算，輸出信號與兩輸入信號相乘成正比。所以，MC1496被廣泛應用于通信電子線路中，目前國內高校通信工程專業(yè)開設的通信電子線路課程中，廣泛講授MC1496/1596模擬乘法器應用于AM調制及解調等電路中，或對自己設計的電路進行仿真實驗[3]。

盡管Multisim 10有非常豐富的元器件仿真模型庫，但在實際應用中，諸如MC1496等高校教材廣泛使用的集成電路在Multisim10仿真模型庫中無法找到，給學生的電路仿真實驗、電路設計及應用帶來不便。

4　Multisim 10層次化結構創(chuàng)建MC1496仿真模型

模擬乘法器MC1496集成電路的內部電路結構資料豐富，我們完全可以在Multisim 10中將其電路結構作為一個子電路繪制出來。然后，將該子電路封裝成一個子電路模塊，作為MC1496的仿真電路模型，應用于各種通信電子線路仿真實驗中，完成各種基于MC1496模擬乘法器的通信電子線路的設計與仿真。

在電路中接入子電路之前，需要給出子電路，當子電路被嵌入主電路時，該結點會出現(xiàn)在子電路的符號上，以便設計者能夠看到接線點。

在Multisim 10中先畫出MC1496內部電路，再在其輸入/輸出及電源接口按照子電路的要求添加輸入/輸出結點及功能說明，得到MC1496子電路，如圖1所示。

5　MC1496在AM調制電路中的應用仿真

在MC1496 AM調制電路中載入MC1496子電路，再在子電路模塊基礎上構建出MC1496模擬乘

圖1　MC1496子電路

法器AM調幅電路，如圖2所示[4]。圖中RP1用來調節(jié)引出腳①、④之間的平衡，RP2用來調節(jié)⑧、⑩腳之間的平衡，三極管V為射極跟隨器，以提高調幅器帶負載的能力。

1)實現(xiàn)全載波調幅。

調節(jié)RP1使VAB=0.1 V，載波信號為VC(t)=20sin2π×105t(mV)，將低頻信號Vs(t)=VSsin2π×103t(mV)加至調制器輸入端IN2，測出VS=50 mV時的調幅波形如圖3所示。

上下包絡過零點相交，載波相位倒相180°，兩側載波過零點呈對稱波，如圖5所示。

圖2　MC1496模擬乘法器AM調幅電路

圖3　全載波調幅

圖4　100調幅

圖5　過調制調幅波

4)實現(xiàn)抑制載波的平衡調幅。

調節(jié)RP1使調制端平衡(VAB=0)，載波信號輸入端in1加VC(t)=20sin2π×105t(mV)信號，調制信號輸入端in2加VS(t)=100sin2π×103t(mV) 信號，得平衡調幅波，如圖6所示。

圖6　平衡調幅波

6　結束語

使用Multisim10的層次化電路設計及仿真功

能，可以將Multisim10仿真元件模型庫中找不到的某些元器件，通過設計子電路的方式構建其子電路模塊，并作為該元器件的仿真模型應用到各種仿真電路中，實現(xiàn)用這些特殊元器件構成的電路設計及應用仿真研究。

[1]熊偉.Multisim7電路設計及仿真應用[M].北京：清華大學出版社，2005:1-3.

[2]張新喜.Multisim10電路仿真及應用[M].北京:機械工業(yè)出版社，2010:67-69.

[3]侯麗敏，閆健.通信電子線路課程中集成電路的仿真與教學[J].電氣電子教學學報，2010，32(2)：81-83.

[4]于洪珍.通信電子電路[M].北京：電子工業(yè)出版社，2002:114-122.

Application of the Multisim10 Hierarchical Structure in High Frequency Circuit Simulation

XIE RushengCAI GuanghuiYANG Jundong

(School of Information Science and Engineering，Yunnan University，Kunming 650091，China)

Multisim 10 is an EDA software dedicated to the electronic circuit simulation and design which is based on Windows.It is friendly，powerful and easy to use.The software contains rich simulation model components，various sources，more than 20 kinds of virtual testinstruments and dozens of analysis functions for circuit performance testing and analysis.So it is an important aid means for electronic circuit experiment teaching.Through the use of the layer circuit structure feature，it is able to implement a structural circuit simulation model and solve some circuit simulation problems of some device simulation model which can't be found in the Multisim 10 components simulation model library.

Multisim 10 software; hierarchical structure; MC1496 simulation model; AM modulation simulation

2014-09-29；修改日期: 2014-10-26

謝汝生(1965-)，男，學士，高級實驗師，主要從事電子學與信息系統(tǒng)方面的研究。

TP319;TN710

A

10.3969/j.issn.1672-4550.2016.01.023