基于LabVIEW的模擬電路實驗教學平臺設計

摘 要： 在此運用LabVIEW軟件仿真了模擬電路中的典型阻容耦合共發射極放大電路，此電路有放大狀態、飽和失真狀態和截止失真狀態。針對放大狀態給出了它的靜態工作點和正常的放大輸出波形；針對飽和失真狀態和截止失真狀態給出了相應的失真波形。在典型阻容耦合共發射極電路基礎上，設計了電壓串聯負反饋電路，驗證了負反饋對整個電路輸入/輸出電阻及放大倍數的影響。

關鍵字： 阻容耦合； LabVIEW； 電壓串聯負反饋電路； 實驗教學平臺

中圖分類號： TN964?34 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2013）12?0145?03

0 引 言

在大學電子類相關專業中，模擬電路是一門非常重要的專業基礎課程[1]，理論性和實踐性都很強，傳統的模擬電路教學中，教師由于實驗條件的限制，大多只注重理論知識的教授，對電路中實驗現象只做簡單的描述，這樣會導致學生在學習過程中學習效果的下降，不利于學生創造性思維的發揮，降低了學生的學習熱情，加大了這門課的學習難度。

本文設計了一個典型阻容耦合共發射極放大電路，并在這個電路的基礎上設計了電壓串聯負反饋電路，可以作為教學試驗平臺的一個探索。在阻容耦合共發射極電路中對電阻、電壓和信號的頻率、幅度設置相應的參數就可以知道靜態工作點和輸出的波形，在電壓串聯負反饋電路中[2]，設置電路中的電阻的阻值便可以知道電路中開環時的輸入電阻、輸出電阻、放大倍數和閉環時的輸入電阻、輸出電阻及放大倍數。

1 LabVIEW介紹

虛擬儀器是基于計算機的儀器[3]，計算機和儀器的密切結合是儀器今后的發展方向，籠統的說這種密切結合有幾種方式，其中一種是是將儀器裝入計算機中，以通用的計算機硬件及操作系統為依托，實現各種儀器的功能，這就是虛擬儀器。

虛擬儀器的的概念首先由美國國家儀器公司于20世紀80年代中期提出來的，隨著計算機技術和大規模集成電路的快速發展，虛擬儀器技術也得到了很快發展，LabVIEW是美國國家儀器有限公司最核心的產品，LabVIEW可以運用于多個領域如測試測量、控制、仿真、兒童教育、快速開發、快平臺等[4]，其中仿真這塊發展迅速[5?6]，國內外技術人員研究LabVIEW應用仿真這塊的成果是十分巨大的[7?8]。

2 典型阻容耦合共發射極電路靜態工作點仿真及計算

在模擬電路中，晶體管單管放大電路有3種基本接法，在模擬電路教學中，接觸較多的是共發射極單管放大電路，在共發射極電路中，常見的有直接耦合和阻容耦合方式，本文研究的是典型阻容耦合電路。在模擬電路的教學中有關于放大電路的問題，需要知道放大電路的靜態工作點，以便知道放大電路處于什么樣的工作狀態，輸出信號是怎樣的。本文用LabVIEW軟件來實現典型阻容耦合電路靜態工作點的計算和信號經過電路后的波形。在前面板上設置電路中的電阻的阻值，輸入信號的頻率和幅度，電壓源的電壓，三極管的放大倍數，三極管一些內部參數，便可得到靜態工作點和輸出波形。輸入和輸出的關系可以在程序框圖構建出來。

2.1 信號放大

輸出的結果是數字加上相應的單位，即電阻加上單位kΩ，電壓加上單位V，電流加上單位A，便是對應的結果。從理論上分析的結果和顯示的結果比較可知，理論的結果和仿真的結果是十分的吻合的。

2.2 信號的失真

由模擬電路知識可知，當電路中的參數設置不合理時會導致信號輸出的失真，信號失真可以分為飽和失真和截止失真，靜態工作點設置過高時會產生飽和失真，設置過低時會產生截止失真。

3 負反饋仿真

4 結 語

本文簡要介紹了用LabVIEW軟件來仿真模擬電路中的典型放大電路及其為基礎的負反饋電路。通過使用LabVIEW構建的虛擬教學實驗系統，可以直觀地觀察電路中的現象，與傳統的實驗箱相比，成本低廉，制作簡單，可以通過圖形編程的方式，可高效、直觀地仿真出結果。該平臺有益于充分發揮學生的積極性和創造性，培養他們的創造思維，可以更好地為教學服務，有利于新知識的掌握和教學效果的提高。

參考文獻

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