Multisim 2001電路仿真軟件在功放電路教學(xué)中的應(yīng)用

　　【摘 要】《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》是五年制高職電子技術(shù)應(yīng)用專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，它的教學(xué)任務(wù)是使學(xué)生獲得模擬電路方面的基本理論知識(shí)、培養(yǎng)學(xué)生的基本技能，在整個(gè)專業(yè)課程體系中起著至關(guān)重要的作用。本文將Multisim 2001仿真軟件運(yùn)用到功放電路教學(xué)過程中，通過虛擬環(huán)境讓每個(gè)學(xué)生都親自動(dòng)手接觸電路，在對(duì)電路的測(cè)試分析中， 發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，從而加深功放電路組成與原理的理解，極大地調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，取得了很好的教學(xué)效果。
　　【關(guān)鍵詞】模擬電子技術(shù)；功率放大器；Multisim 2001
　　
　　《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》是五年制高職電子技術(shù)應(yīng)用專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，這門課程既有抽象的理論知識(shí)又有具體的實(shí)踐知識(shí)，其教學(xué)質(zhì)量的好壞將直接影響該專業(yè)后續(xù)課程的學(xué)習(xí)。而由于職校學(xué)生基礎(chǔ)較差，學(xué)習(xí)主動(dòng)性不強(qiáng)，在教學(xué)過程中，學(xué)生普遍感到原理枯燥難懂，厭學(xué)情緒較為明顯。為此，筆者將Multisim 2001仿真軟件運(yùn)用到課堂教學(xué)過程中，結(jié)合理論教學(xué)，通過虛擬環(huán)境讓每個(gè)學(xué)生都親自動(dòng)手接觸電路，進(jìn)行元器件的選擇、參數(shù)設(shè)定。在對(duì)電路的測(cè)試分析中，學(xué)生自己發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，從而加深了理論知識(shí)的學(xué)習(xí)，極大地調(diào)動(dòng)了學(xué)習(xí)的積極性 。本文以功率放大器為例，介紹如何使用Multisim 2001軟件進(jìn)行功放電路的教學(xué)。
　　1.甲類功率放大器特點(diǎn)的驗(yàn)證
　　甲類功率放大器是功放電路教學(xué)中首先要接觸到的電路，它有兩個(gè)特點(diǎn)：第一、波形無失真，第二、效率低。啟動(dòng)Multisim 2001后，首先作出甲類功放電路原理圖（如圖l所示），然后引導(dǎo)學(xué)生觀察示波器輸出的波形（如圖2所示），由圖中可以看出，波形為一個(gè)完整的無失真的正弦波，由此得出甲類功率放大器的第一個(gè)特點(diǎn)：波形無失真。接著將信號(hào)源V1的電壓由原先的2V改為0V，將輸入端調(diào)整為無信號(hào)輸入狀態(tài)，觀察此時(shí)負(fù)載上的功率（如圖3），由圖可知，功率為99.895mW，這個(gè)數(shù)值較大，且全部為無信號(hào)輸入時(shí)損耗的功率，由此得出甲類功放的第二個(gè)特點(diǎn)：效率低。
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　　2.乙類單管功率放大器特點(diǎn)的驗(yàn)證
　　在甲類功放（圖1）的基礎(chǔ)上將基極偏置電阻R1、R2拿掉，便得到了乙類單管功率放大器（圖4）。乙類單管功率放大器也有兩個(gè)特點(diǎn)：第一、波形失真嚴(yán)重，第二、效率高。引導(dǎo)學(xué)生觀察其輸出波形（圖5）和無輸入時(shí)負(fù)載上的功率（圖6），由圖5圖6可以看出，輸出信號(hào)只剩下半個(gè)周期的波形，而負(fù)載上的功率很小，只有υW數(shù)量級(jí)，由此得出乙類功放波形失真嚴(yán)重和效率高的特點(diǎn)。
　　3.乙類推挽功率放大器特點(diǎn)的驗(yàn)證
　　乙類單管功率放大器波形之所以嚴(yán)重失真是由于三極管只在半個(gè)周期內(nèi)導(dǎo)通造成的，為了解決這個(gè)問題，可以由一只三極管增加為兩只，使它們?cè)谛盘?hào)的正負(fù)半周輪流導(dǎo)通，從而在負(fù)載上形成一個(gè)合成的完整波形，這樣便得到了乙類推挽功率放大器（圖7）。通過對(duì)其輸出波形（圖8）的觀察，可以看出輸出波形為完整的正弦波，由此可知該電路的確能夠解決乙類單管功放存在的僅能輸出半個(gè)周期波形的問題，但同時(shí)又出現(xiàn)了新的問題：在波形越過橫軸與橫軸相交處出現(xiàn)了失真，即交越失真。
　　4.甲乙類推挽功率放大器的設(shè)計(jì)與驗(yàn)證
　　交越失真是由三極管的死區(qū)電壓引起的，由于信號(hào)在克服三極管的死區(qū)電壓后才能導(dǎo)通，所以在輸入信號(hào)V1小于死區(qū)電壓（0.5V）時(shí)，兩只三極管都處于截止?fàn)顟B(tài)，因此負(fù)載R1上無電流通過，從而造成此時(shí)的輸出電壓為0。針對(duì)以上原因，引導(dǎo)學(xué)生思考克服交越失真的方法，即只要在無信號(hào)時(shí)先在兩個(gè)三極管的基極間加一個(gè)電壓，此電壓近似等于兩管死區(qū)電壓之和（約為1.4V），就可以克服交越失真 。
　　克服交越失真最簡(jiǎn)單的方法是在兩個(gè)三極管的基極間加一個(gè)1.4V的電源（圖9），觀察輸出端波形（圖10）可知交越失真被消除，說明此方法確實(shí)解決了交越失真問題。
　　上述方法雖然解決了交越失真，在理論上是可行的，但這種引入電源的方法在實(shí)際中不可行。因此繼續(xù)引導(dǎo)學(xué)生通過電阻分壓的方法（圖11），即采用三只電阻串聯(lián)分壓得到1.4V電壓的方法解決問題。
　　由輸出波形（同圖10）可以看出電阻分壓法也能消除交越失真。但是由于電阻上分壓不穩(wěn)定，所以此電路效果也不好。
　　
　　繼續(xù)引導(dǎo)學(xué)生思考能否在兩個(gè)三極管基極用兩只二極管正向串聯(lián)得到1.4V電壓（圖12）。觀察輸出信號(hào)波形（圖10）可知，此法也能消除交越失真，且電壓穩(wěn)定，效果好。
　　最后引導(dǎo)學(xué)生將以上三種電路的輸出波形與乙類推挽功放的輸出波形做比較，由于此三個(gè)電路中靜態(tài)時(shí)三極管均處于微導(dǎo)通狀態(tài)，所以波形均在乙類推挽功放（圖8）的基礎(chǔ)上有所上移，由此可見電路均工作在甲乙類狀態(tài)，因此該電路被稱為甲乙類推挽功率放大器。
　　以上教學(xué)過程層層深入，學(xué)生在分析和解決問題的過程中深刻地理解了甲乙類推挽功率放大器的電路組成和工作原理，學(xué)生興趣濃厚，學(xué)習(xí)積極性很高。由此可以看出，利用Multisim 200l仿真軟件學(xué)習(xí)模擬電子技術(shù)，既可做驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，又可嘗試進(jìn)行電路的改進(jìn)和電路的設(shè)計(jì)，使學(xué)生加深了對(duì)電路的理解，提高了應(yīng)用能力，而且這種方法沒有任何元件、輔料的消耗，儀表也不會(huì)被損壞，大大降低了教學(xué)成本，是一種極方便、有效的教學(xué)手段，值得同行們研究與推廣。
　　
　　參考文獻(xiàn)：
　　[1]陳敏.Multisim 2001在電子教學(xué)中的應(yīng)用.銅陵職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2009年第8卷第1期
　　[2]張勇，郝寧眉.Multisim在單管放大電路分析教學(xué)中的應(yīng)用.電腦知識(shí)與技術(shù)，2009年第5卷第31期