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Multisim 10與Protel相比具有更加形象直觀(guān)的人機交互界面。阻容耦合兩級放大電路是模擬電路中比較經(jīng)典的電路，文章采用實(shí)驗法，借助Multisim 10仿真平臺，分析阻容耦合兩級放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)和動(dòng)態(tài)參數，將實(shí)際焊接測量的數據與仿真結果對比，探索電路最大不失真波形的特點(diǎn)，這在實(shí)際設計電路時(shí)具有深遠的現實(shí)意義。 0引言 近年來(lái)，電子技術(shù)的發(fā)展日新月異，隨著(zhù)計算機技術(shù)的迅速發(fā)展，EDA技術(shù)促進(jìn)了電子線(xiàn)路的設計和應用。本文借助Multisim 10的仿真平臺，采用實(shí)驗法，分析了阻容耦合兩級放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)和動(dòng)態(tài)參數，將實(shí)際焊接測量的數據與仿真結果對比，探索電路最大不失真波形的特點(diǎn)，這在實(shí)際設計電路時(shí)具有深遠的現實(shí)意義。 1 Multisim仿真軟件與特點(diǎn) Multisim軟件是加拿大圖像交互技術(shù)公司IIT公司推出的專(zhuān)門(mén)用于電路仿真和設計的電子設計自動(dòng)化軟件。其前身是電子工作平臺EWB，從EWB6.0版本開(kāi)始，公司對軟件做了大規模的改動(dòng)，升級后軟件功能更為強大，被美國NI公司收購后，更名為NI Multisim，而V10.0是其(即NI公司)最新推出的Multisim新版本。相對于Protel等其它EDA軟件，它具有更加形象直觀(guān)的人機交互界面，特別是其儀器儀表庫中的各儀器儀表與操作真實(shí)實(shí)驗中的實(shí)際儀器儀表完全沒(méi)有兩樣，但它對模數電路的混合仿真功能卻毫不遜色，幾乎能夠100%地仿真出真實(shí)電路的結果。 2 Multisim仿真阻容耦合兩級放大電路 2.1理論分析 單級放大電路的電壓放大倍數一般只能達到幾十至幾百倍，要將輸入的微弱信號放大到能推動(dòng)負載工作的程度，往往要通過(guò)多個(gè)單級放大電路連續多次地放大。因此，實(shí)用放大電路通常是由兩級或兩級以上單級基本放大電路組成的。 阻容耦合是將前級與后級之間通過(guò)電容相連，所以各級的直流電路互不相通，每一級的靜態(tài)工作點(diǎn)都相互獨立、互不影響。這樣就給分析、設計和調試帶來(lái)了很大的方便。而且，只要耦合電容選得足夠大，就可以做到前一級的輸出信號在一定的頻率范圍內幾乎不衰減地加到后一級的輸入端上，使信號得到了充分的利用。 2.2實(shí)踐與仿真分析 如圖1所示，阻容耦合兩級放大電路焊接實(shí)物圖，使用信號發(fā)生器通入1kHz、5mV的正弦信號，在示波器觀(guān)察不失真放大情況下用萬(wàn)用表測試兩級放大電路的靜態(tài)工作情況，用示波器觀(guān)察最大不失真放大波形，使用晶體管毫伏表測量?jì)杉壏糯蟮碾妷悍糯蟊稊怠?br /> 圖1 印刷電路板焊接圖 將元器件按照電路圖搭建，將虛擬信號發(fā)生器、示波器連線(xiàn)后調節到適合的檔位。圖2所示是阻容耦合兩級放大仿真的電路圖。 圖2 阻容耦合兩級放大仿真電路圖 啟動(dòng)DC Operating Point Analysis，添加要分析的節點(diǎn)，點(diǎn)擊Simulate，分析結果如圖3所示。由各點(diǎn)的電壓值可以判斷晶體管工作在放大區。 圖3 直流工作點(diǎn)仿真圖 由表1得出測量靜態(tài)工作點(diǎn)的目的是檢測晶體管的工作狀態(tài)，從仿真測量值看，雖然理論值與測量值有一定的誤差，但是還是能正確地分析得出該放大電路處于正常放大工作狀態(tài)。 為了得到最佳放大效果，應將靜態(tài)工作點(diǎn)調在交流負載線(xiàn)的中點(diǎn)位置。為此在放大器正常工作情況下，逐漸增大輸入信號的幅度，用示波器觀(guān)察輸出電壓，當輸出波形同時(shí)出現削底和縮頂現象時(shí)，說(shuō)明靜態(tài)工作點(diǎn)已調至交流負載線(xiàn)的中點(diǎn)位置。然后反復調整輸入信號，使波形輸出幅度最大，且無(wú)明顯失真的時(shí)候，然后用交流毫伏表測出U0有效值。 逐漸增大信號發(fā)生器的輸入電壓，觀(guān)察示波器使第一級和第二級輸出波形達到最大不失真，這是本次實(shí)驗的難點(diǎn)，需要熟練使用信號發(fā)生器、示波器等儀器，并且對于最常見(jiàn)的三種失真類(lèi)型：飽和失真、截至失真、削波失真有清晰的了解。經(jīng)過(guò)實(shí)踐操作，當輸入電壓為10mV時(shí)，波形達到最大不失真情況。學(xué)生觀(guān)察波形后可以發(fā)現：采用多級電路以后能使電路輸入信號獲得比較大的放大，但不足之處是隨著(zhù)級數增多，輸出的波形容易產(chǎn)生失真，需要反復調試體會(huì )。如圖4和圖5為實(shí)際示波器測量出的第一級和兩級放大后的波形波形。 圖4 示波器測得的第一級放大波形 圖5 示波器測得的第二級放大波形 圖6所示為仿真出的、當輸入電壓為10mV、波形為最大不失真時(shí)的第一級放大的波形。 圖6 仿真的第二級放大波形 根據電壓放大倍數定義：Au=u0/ui，有：u0=Au2ui2=Au2u01，而u01=Au1ui， 故：：u0=Au1Au2ui，即Au=u0/ui=Au1Au2，因此可推廣到n級放大電路的電壓放大倍數為：Au=Au1Au2…Aun 得到如圖7所示的輸入和輸出的波形，輸入波形為正弦波在A(yíng)通道電壓峰峰值： -6.607mV，輸出波形為明顯放大的正弦波在B通道電壓峰峰值-1.446V，就是經(jīng)過(guò)放大器放大以后輸出的信號幅值。 圖7 所示的輸入和輸出兩級放大仿真圖 該放大電路電壓的兩級放大倍數 將測量的電壓放大倍數為值的219倍和仿真值的216倍相比，在誤差允許的范圍內。 3結束語(yǔ) 識別電路板中各部分元件，熟悉電路模型，將課堂教學(xué)、仿真實(shí)驗中的抽象符號電路具體化、實(shí)物化，再由具體到抽象的過(guò)程是認知的第二個(gè)飛躍。運用Multisim軟件展開(kāi)實(shí)驗教學(xué)，通過(guò)操作的實(shí)踐與仿真的數據分析，知識在實(shí)踐中傳遞，實(shí)踐將理論實(shí)體化，理論和實(shí)踐得到有機結合，是提高電子技術(shù)教學(xué)的強大武器。 |
