基于Multisim的放大器電路設計

[摘 要] 把Multisim仿真軟件融入電子技術課堂教學中，利用Multisim仿真軟件進行放大器設計，給出設計方法。將課堂理論教學與仿真技術相結合，使講授的理論知識能夠直觀、形象地展現給學生，有效改善了傳統教學效果，增強了學生對知識學習的興趣，使學生能有效地掌握放大器電路的設計思路。

[關 鍵 詞] 放大器；電路設計； Multisim仿真；理論教學

[中圖分類號] TP391 [文獻標志碼] A [文章編號] 2096-0603（2016）33-0118-02

一、引言

基本放大器電路是電子電路中的基本單元電路，為滿足電路性能，常常需要對電路參數進行設計。通常，電子電路設計包括擬定性能指標、原理電路的預設計、實驗和修改四個環節。實驗時采用的方法是試驗設計法。

在總體方案預設計完成后，傳統設計方法是采用萬能板搭接實驗電路來完成。在這一過程中，往往需要經過反復調試，直到設計出符合性能指標要求的電路。隨著計算機EDA技術的發展，借助先進的計算機技術，可以在EDA設計環境下利用計算機來完成電路的系統綜合設計、搭接并完成電路仿真，驗證電路功能。目前常用的EDA技術軟件有Multisim、Protel、Pspice等，其中Multisim軟件具有界面直觀、操作方便、元器件和儀表圖形與實物外形接近等特點。

二、Multisim軟件簡介

Multisim是美國國家儀器公司推出的交互式SPICE仿真和電路分析軟件，它包含了電路原理圖的圖形輸入、電路硬件描述語言輸入方式，具有豐富的仿真分析能力，是特別適合電子技術教學的一款EDA工具軟件。

該軟件提供了完備的元器件庫、靈活方便的電路圖輸入工具、虛擬儀器測試和分析功能，支持微控制器仿真，具備仿真后處理器等功能。軟件的操作界面就如同一個真實的電子實驗工作臺。將電路所需元器件和仿真所需的測試儀器直接拖放到屏幕上，輕點鼠標即可用導線將它們連接起來。儀器的控制面板和操作方式都與實物相似，測量數據、波形和特性曲線與真實儀器上看到的完全一致。

三、放大器電路的設計

☆設計方法一：選定合適工作點，設計電路參數

在設計基本放大器時，電路中晶體管的工作點（Q點）的位置是否合適決定了電路能否正常工作。

首先用伏安特性分析儀（IV-Analyzer）測試所用三極管的輸出特性曲線。

1.被測元件類型選擇（Components）

選用Q1-“2N4401”，用伏安特性分析儀（IV-Analyzer）測試所用三極管的輸出特性曲線。

2.顯示范圍設置

設置電流范圍（Current range）和電壓范圍（Voltage range）。

3.仿真參數設置

單擊Simulate Parameters按鈕。

在V-ce選擇區中設置三極管CE極間的掃描起始電壓、終止電壓和掃描增量；I-b選擇區中設置三極管基極電流掃描的起始電流、終止電流和步長。單擊Normalize Data復選框表示測量結果將以歸一化方式顯示。

4.圖形和數據顯示

5.參數計算法設計電路如下

（1）在輸出特性曲線（圖1）上選擇合適的Q點。

（2）根據Q點，設計電路參數如下：

當VCC=15V時，由圖可知

RC==600Ω

IC=13.34mA

VCE=6.98V

其中RC包括RC、RE1和RE2，取RC=300Ω，RE1=20Ω，則RE2=280Ω。再由VE確定VB，得到RB1=6700Ω，RB2=3300Ω。

（3）在Multisim平臺上，建立分壓式偏置電路。

（4）輸入10mV，1KHZ正弦波信號，單擊仿真開關運行動態分析。

☆設計方法二：利用電路設計向導設計共射極BJT放大器

1.在菜單欄的Tools菜單下選擇Circuit Wizards→CE BJT Amplifier Wizard命令。

2.配置對話框。使其增益為100、β=125、VCC=15V。

3.單擊Verify按鈕驗證設計參數，如果沒有問題，再單擊Build Circuit按鈕即可在工作區內建立相應的電路圖。

4.按照實際元器件調整電路各個數值，并保持電路增益在100上下10%范圍內。雙擊每一個元器件可以改變其數值。

5.輸入10mV，1KHZ，正弦波信號，單擊仿真開關運行動態分析。

找出無失真的最大允許輸入。

四、結束語

該仿真軟件，可以增加學生對電路的感性認識，放大器電路設計過程直觀簡潔，有效解決了課堂教學環節中存在的難題。通過借助Multisim仿真的設計方式，提高了學生學習的積極性，有利于學生對設計步驟、設計內容的理解，能夠幫助學生掌握常用電路工作原理和基本電路設計，提高學生分析和解決問題的能力，更好地培養學生在電子電路綜合設計與實踐動手方面的能力。

參考文獻：

[1]張志友.Multisim在電工電子課程教學中的典型應用[J].實驗技術與管理，2012，29（4）：108-110.

[2]李雪梅，何光譜，張建平，等.改革“電子技術課程設計”教學，培養“3CE”應用型創新人才[J].實驗技術與管理，2011，28（3）：148-150.

[3]萬志平.仿真軟件在電類課程教學中的應用[J].實驗技術與管理，2009，26（4）：76-79.