Multisim10在模擬電子技術(shù)教學(xué)中的探索與應(yīng)用

侯慧娜 徐小虎

摘 要 為了提高學(xué)員的學(xué)習(xí)積極性，加深學(xué)員對(duì)模擬電子技術(shù)的學(xué)習(xí)興趣和實(shí)踐能力，本文詳細(xì)介紹Multisim10在模擬電子技術(shù)中的具體應(yīng)用。通過(guò)結(jié)合基本放大電路教學(xué)案例對(duì)仿真內(nèi)容進(jìn)行設(shè)計(jì)，這一教學(xué)案例闡述Multisim10在教學(xué)過(guò)程中的具體應(yīng)用方法。

關(guān)鍵詞 Multisim10；模擬電子技術(shù)；仿真分析

模擬電子技術(shù)課程是一門(mén)實(shí)踐性很強(qiáng)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程，它也是介于基礎(chǔ)課和專(zhuān)業(yè)課之間的一門(mén)過(guò)渡課程，該課程的教學(xué)效果直接影響到后續(xù)專(zhuān)業(yè)課的學(xué)習(xí)。將Multisim10仿真軟件引入到課堂教學(xué)過(guò)程中，通過(guò)對(duì)課程中的不同內(nèi)容搭建仿真電路，根據(jù)仿真結(jié)果分析電路的各種特性。同時(shí)，在仿真時(shí)可以修改電路參數(shù)，演示電路參數(shù)的改變對(duì)電路輸出的不同影響。

1 Multisim10簡(jiǎn)介

Multisim10仿真軟件是美國(guó)國(guó)家儀器（NI）有限公司2007年推出的以Windows為基礎(chǔ)的仿真工具，適用于板級(jí)的模擬、數(shù)字電路板的設(shè)計(jì)工作[1]。它包含了直觀地圖形界面，豐富的元器件庫(kù)，功能強(qiáng)大的虛擬儀器，完善的分析功能，強(qiáng)大的仿真功能。測(cè)試儀器和仿真元器件與實(shí)物非常接近，操作方法也基本相同。

2 Multisim10在模擬電子技術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用實(shí)例

放大是對(duì)模擬信號(hào)最基本的處理，在大多電子系統(tǒng)中都包含有各種各樣的放大電路，其作用就是將微弱的模擬信號(hào)放大所需的數(shù)值。放大電路及其分析方法是構(gòu)成其他模擬電路的基本單元和基礎(chǔ)，是模擬電子技術(shù)課程研究的主要內(nèi)容之一。雙極型三極管是放大電路的核心器件，具有“放大”和“開(kāi)關(guān)”兩種工作模式，不同工作模式是通過(guò)“靜態(tài)工作點(diǎn)”的設(shè)置實(shí)現(xiàn)的。很多學(xué)員對(duì)“靜態(tài)工作點(diǎn)”的作用和設(shè)置理解不夠，同時(shí)構(gòu)成的放大電路需要分析“放大倍數(shù)，輸入電阻和輸出電阻”，這些概念對(duì)于學(xué)員而言太過(guò)抽象，在實(shí)際授課過(guò)程中通過(guò)建立電阻分壓式工作點(diǎn)穩(wěn)定放大電路，可以幫助學(xué)員加深理解這些抽象概念。

2.1 創(chuàng)建Multisim10仿真電路

在Multisim10工作區(qū)中建立電阻分壓式工作點(diǎn)穩(wěn)定的單管放大電路。在放大器的輸入端加入輸入信號(hào)，三極管選用2N222A。

2.2 靜態(tài)分析

對(duì)放大電路進(jìn)行靜態(tài)分析，就是確定放大電路中的靜態(tài)工作點(diǎn)Q值（IBQ、ICQ、IEQ、UBEQ、UCEQ）這些值可以用估算法得到。根據(jù)所選用三極管，UBEQ取0.7V，β取220。根據(jù)電路，經(jīng)估算：

估算這部分可以和學(xué)員一起根據(jù)電路特點(diǎn)進(jìn)行，估算完畢后，可以求取UEQ=1.14V，UCQ=9.72V。估算結(jié)果符合發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏，三極管工作在放大狀態(tài)。為了加強(qiáng)效果。依據(jù)搭建電路進(jìn)行仿真，在仿真分析中選取直流靜態(tài)工作點(diǎn)分析按鈕。在彈出的對(duì)話(huà)框中選擇所需仿真節(jié)點(diǎn)，單擊仿真，即可得到分析結(jié)果。

仿真結(jié)果和估算值進(jìn)行比較：仿真結(jié)果UCQ=9.68V，UEQ=1.17V，UBQ=1.79V。由此也可以看出，這個(gè)分析結(jié)果和估算的非常接近。改變電阻值，重新仿真，可以觀察每個(gè)阻值對(duì)靜態(tài)工作點(diǎn)的影響，可以幫助學(xué)員了解不同元件對(duì)電路特性的影響。

2.3 動(dòng)態(tài)分析

動(dòng)態(tài)分析一般分析放大電路的放大倍數(shù)，輸入電阻，輸出電阻。

這三個(gè)參數(shù)的求取一般借助于圖解法或者微變等效電路法。這兩種方法理解計(jì)算起來(lái)均比較抽象。運(yùn)算過(guò)程也比較繁瑣，例如：如果根據(jù)

微變等效電路法，先要畫(huà)出微變等效電路，在估算這三個(gè)值：分別為

經(jīng)過(guò)復(fù)雜的計(jì)算后，學(xué)員看到的是一個(gè)個(gè)數(shù)值，對(duì)于共射電路所實(shí)現(xiàn)的反向電壓放大，并沒(méi)有很具體認(rèn)識(shí)。這時(shí)可以借助Multisim10仿真，點(diǎn)7和節(jié)點(diǎn)6連入示波器的A，B通道。

學(xué)員可以清晰地看到輸入輸出信號(hào)的電壓關(guān)系和相位關(guān)系。

根據(jù)所選值峰值，計(jì)算，即電壓放大倍數(shù)為30.8倍。

這個(gè)采用微變等效電路分析的結(jié)果相似。為了加深理解靜態(tài)工作點(diǎn)，對(duì)輸出信號(hào)的影響，可以通過(guò)調(diào)節(jié)基極電阻R6來(lái)實(shí)現(xiàn)，調(diào)節(jié)R6=10KΩ，靜態(tài)工作點(diǎn)分析為可以看出三極管工作在飽和區(qū)，輸出講出現(xiàn)飽和失真，通過(guò)示波器觀察輸出，可以看到輸出底部被削平，放大已經(jīng)失去意義。除了飽和失真，放大電路還存在截止失真，調(diào)節(jié)基極電阻，R6=90KΩ，此時(shí)，通過(guò)直流工作點(diǎn)分析，可以看到，基極電壓為1.1V，靜態(tài)工作點(diǎn)有點(diǎn)偏低，通過(guò)仿真，可以看到輸出波形，頂部已經(jīng)被削波，電路產(chǎn)生了截止失真。

3 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)在電子技術(shù)基礎(chǔ)課堂中長(zhǎng)期運(yùn)用Multisim10仿真軟件，深切體會(huì)到這種模式可以把相對(duì)比較難以理解的理論和概念更直接地表達(dá)出來(lái)，使理論更加生動(dòng)，使學(xué)員更加有興趣，也使得教學(xué)方式不再單一，進(jìn)而提高的教學(xué)效果。

參考文獻(xiàn)

[1] 謝白玉，宋蕊.Multisim10仿真軟件在模擬電路實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用[J].辦公自動(dòng)化，2012，（10）：44-46.