基于Multisim12.0的RC文氏橋振蕩器仿真分析

先進進 張濤 李艷 徐仁伯

（南昌工學院 江西省南昌市 330108）

模擬電子技術是電子、電氣類專業必修課程，本課程理解性和實踐操作性較強，而且其內容豐富，且知識領域運用較為廣泛。該課程基本內容包括：半導體器件及其電路分析、放大電路，信號的產生與轉換，低頻功率放大電路等。雖然書本上的理論知識全面，但相對于初學者來說還是比較抽象，學習起來也比較復雜，難以理解。當學生學習理論知識，再實際做電路測試時，總感覺理論與實際相差很大，不知如何下手，若加入學習模擬電路的新思路，將電子電路分析與設計仿真軟件 Multisim 教學結合，使電路中的問題變得容易理解。本文使用了Mulitisim12.0 軟件對RC 文氏橋振蕩器原理進行仿真分析，清晰完整地展示了RC 文氏橋振蕩器的相關性能。

1 Multisim12.0 簡介

Multisim 12.0 是美國NI 公司開發的一款仿真軟件，是目前Multisim 前幾代版本的升級和替代后的產品。該軟件功能強大，不僅可以進行弱電，強電，低頻，高頻等諸多方面電路的仿真與設計，而且仿真軟件的虛擬仿真與現實電路功能也非常相似。這使得在實驗中易于學習，且操作方便，學習效率高，需要實際操作的電路可以運用仿真軟件對其進行驗證，極大地加深了我們對于應用模擬電路的基本理解與應用認識,而且提高了模擬電路課堂中老師的理論教學質量，提升了學生對理論知識學習的興趣以及效率。將該軟件與教學實驗相結合，不僅創新了教學方式，而且對于學生的學習方式也會有一定的影響。

2 RC文氏橋振蕩器仿真分析

RC 文氏橋振蕩器電路可以產生和輸出穩定的周期信號，它與信號發生器的功能相同；可用于產生高頻、中頻和低頻信號的設備，可以實現從直流到交流的電能轉換。 RC 文氏橋振蕩器在生活中運用廣泛，無線電廣播，衛星通信等電子設備中都有涉及。輸出周期性信號的正弦波振蕩電路由起振、選頻放大、限幅、平穩輸出四個階段組成工作的基本環節。RC 文氏振蕩器通常稱為文氏振蕩器或文氏橋式正弦波振蕩器,是由一種基本正弦波振蕩器對電路中的信號進行了深層次的模擬和轉換后仿真的正弦波振蕩器電路。

圖1：RC 文橋式振蕩器

圖2：振蕩器起振階段仿真波形

圖3：振蕩器穩定波形

圖4：振蕩器輸出波形頻率分析圖

在Multisim12.0 仿真軟件中搭建的振蕩器模擬電路如圖1 所示，由電阻R1、電容C1 進行串聯的選頻網絡和電阻R2、電容C2 進行并聯的正反饋網絡構成橋路，并且將其加入電壓串聯負反饋。

由理論知識進行振蕩器輸出頻率的計算：

由上式可知，調節振蕩頻率可通過改變串并聯選頻網絡中的R1 或C2 來實現。

通過multisim12.0 仿真軟件中示波器的功能來更精確地觀察振蕩器工作時輸出的信號波形,并在周期曲線圖中精確地測量每一個振蕩器的工作周期，再由周期算出振蕩器的輸出頻率。振蕩器最大的特點是有輸出信號，但沒有輸入信號。而輸出信號波形也是從無到有，最后達到平穩的過程，起振階段仿真波形如圖2。

成功起振后，振蕩器的輸出波形開始慢慢出現，達到一定時間后輸出波形開始趨于平穩，其波形如圖3 所示。

運用Multisim 仿真軟件中的示波器中的兩個測試指針可以測量出振蕩器輸出波形的周期。將指針T1 拉到一個波形的起始點，將指針T2 拉到這個波形的終點。具體如圖4 所示。

根據圖4 的波形，可測量出振蕩器輸出波形周期為：

由此可根據振蕩器輸出波形周期來計算此振蕩器輸出振蕩頻率：

對比理論計算的振蕩頻率值（884Hz）和利用Multisim 12.0 仿真軟件測試出的測量值（893Hz），Multisim 的仿真結果驗證了相關的理論結果。

3 結束語

Multisim 多功能虛擬仿真軟件可用于電路測試、設計和調試，且操作方便，效率高，可對電路進行高效仿真驗證。本文使用了Mulitisim 軟件對RC 文氏橋振蕩器原理進行了仿真分析，剖析檢測振蕩器輸出的波形圖，清晰完整地展示了RC 文氏橋振蕩器的相關性能，導出了電路的可創新應用之處，激發了學生對學習模擬電路的積極性。將學習中的理論難點與多個應用的學習結合，尤其是這類似實際應運行較強的學科，不僅使得學習效果有所增殖，也使得學習效率有所提升。對于學生學習應用性強的學科而言，理解與實踐是至關重要的。因此這不僅要求有較大的知識儲備，也要求有創新思維能力，正如前文所介紹，將軟件運用于學習實驗中，不僅是對教學方式的升華，也是學生更好理解課程的需要。用不同于普通教學的方式，可以促進學生在學習中的思維發散能力，提升其理解能力和學習效率。