原创《Multisim在单管共射放大电路分析中的应用》
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摘 要：放大电路的分析是模拟电子技术课程中的主要教学内容之一,单管共射放大电路是课程中接触的第一种放大电路,也是最简单、最基本的放大电路,其电路特性及分析方法是教学重点内容.教学中利用Multisim软件对电路参数及产生的波形进行仿真,可以帮助学生理解和掌握理论教学内容,同时为实验教学打下基础,并且克服实验条件受时间、地点和设备限制的困难.
关键词：Multisim仿真；单管共射放大电路；理论教学；实验教学
中图分类号：G642.41 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2018）48-0188-02
一、Multisim简介
Multisim是加拿大IIT公司推出的基于Windows的电路仿真软件,由于采用交互式的界面,比较直观,操作方便,具有丰富的元器件库和品种繁多的虚拟仪器,以及强大的分析功能等特点,因此得到了广泛的应用[1].
二、单管共射放大电路的教学
单管共发射极放大电路（简称单管共射放大电路）是模拟电子技术课程中接触到的第一种类型的放大电路,对共射放大电路的分析方法有：估算法、图解法、微变等效电路法.
理论教学中,用图解法对其进行静态和动态分析时,学生可以比较直观地看到参数变化对静态工作点的影响,但作图烦琐,学生理解起来需要一定过程.
在实验教学中,由于单管共射放大电路的参数测量和电路调试是模拟电子技术课程中接触的第一个较大的实验,用到的电子测试仪器如模拟示波器、毫伏表、实验箱等都是首次接触,学生在实验中首先需要熟悉以上仪器,其次要对放大电路的特点了然于胸,而这些要求学生往往难以达到,在短暂的实验时间内无法完成实验内容.
在教学中通过Multisim软件辅助教学可以较好地解决以上问题,通过仿真使学生能够充分理解教学内容,并为实验操作打下良好的基础,收到很好的教学效果.
三、用Multisim对电路进行分析
1.理论教学中,可以通过Multisim软件仿真来观察参数变化对静态工作点的影响.用Multisim软件对如图1所示单管共射放大电路进行仿真,并改变个别参数,观察仿真波形的变化,记录数据结果并进行比较.
图1中,XSC1为双踪示波器,用来观察输入信号和输出信号的波形,XMM1和XMM2为交流电压表,分别测量输入电压和输出电压.当电路中各元件参数如图1所示时,仿真后示波器显示波形如图2所示,其中红色为输入电压波形,蓝色为输出电压波形,可以通过T2—T1时间段内电压的变化量计算出电压放大倍数.仿真后由XMM1和XMM2得到输入电压和输出电压的有效值如图3所示,也可通过此值计算电压放大倍数.
图1中增大Rc的值,使Rc等于10KΩ,其他参数不变,对电路进行仿真,仿真后输入输出波形如图4所示,由图可见,增大Rc可使输出波形产生饱和失真（也叫底部失真）,增大图4中滑动变阻器的阻值,再次仿真,得到波形图如图5所示,由图可见,增加Rb电阻的阻值可以改善输出波形的饱和失真情况.仿真结果与理论教学内容相符.
同样的方法可以改变图1中直流电源VCC和三极管的β值,再对新的电路进行仿真,通过仿真得到的波形与理论教学知识进行比较,从而巩固所学知识.还可以预设三极管发生短路、开路等故障,对仿真结果进行分析,以便在实验中出现问题时进行快速处理.
通过仿真,可以使学生对理论知识理解更加透彻,掌握更加牢固,并且为实验中出现、分析、解决类似问题打下良好的基础,同时提高学生分析问题、解决问题的能力,培养独立思考的学习习惯,锻炼动手操作能力,缩短实验时间.
2. 实验教学中,通过Multisim仿真,可以预先测量某一静态工作点的值.若实验中波形发生失真,先通过以上所述方法进行调整,直到输出波形不失真时,记录静态工作点的数值.
（1）静态工作点的测量.对图1给定电路进行仿真,调整滑动变阻器的阻值,当输出波形不失真时,可通过图6所示电路进行静态工作点的测量,仿真结果如表1所示.
（2）电压放大倍数的测量.静态工作点测量完毕之后,利用1中所述仿真及计算方法,仿真并计算放大电路的电压放大倍数.由图2和图3可得：
（3）输入电阻、输出电阻的测量.用图7所示电路仿真动态参数：输入电压Ui、输入电流Ii、3KΩ负载两端电压Uo、空载时输出电压Uo´,测量结果如表2所示.由表2可得：
四、总结
Multisim作为模拟电子技术教学过程中的辅助手段,它的功能是非常强大的,对于单管共射放大电路还可以进行频谱测量、温度扫描分析等,对于课程中其他章节涉及到的众多电路同样可以进行仿真.
Multisim仿真过程利于学生理解和掌握理论教学内容,预设可能出现的问题并仿真结果,也可以帮助学生查找实验过程中出现的问题,在今后的教学中,应加大Multisim仿真的应用.
电路论文参考资料：
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