论文部分内容阅读
【摘 要】 本文介绍了Multisim10在高职电子技术课程教学中的重要作用，以分压式偏置共射放大电路仿真分析为例，阐述了Multisim10在高职电子技术课程教学中的应用。
【关键词】 Multisim10；仿真；教学
【中图分类号】G642.41 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2013）24-00-02
一、引言
电子技术是高职电子类专业的一门核心课程，是一门实践性很强的课程。该课程的教学任务是使学生获得电子技术方面的基本理论、基本知识和基本技能，教学质量直接影响到该专业后续课程的学习以及学生的理论分析和实践能力。因此，在重视理论教学的同时，必须加强实验教学，并且实验教学要和实际问题结合起来。但由于受高职院校实验器材、实验场地、实验时间、实验经费等因素的限制，学生实践机会不多，从而对基本概念和基本分析方法缺乏直观的认识。将Multisim10引入电子技术课程教学，就能实现理论与实验的结合，增强教学的直观性，激发学生的学习兴趣，培养学生的创新能力，提高学生的实践动手能力。
二、Multisim10简介
Multisim10是美国NI公司开发的EWB仿真软件。该软件基于PC平台，采用图形操作界面虚拟仿真了一个与实际情况非常相似的电子电路实验平台，它几乎可以完成在实验室进行的所有的电子电路实验，已被广泛地应用于电子电路分析、设计、仿真等多项工作中，是目前世界上最为流行的EDA软件之一，已被广泛应用于国内外的教育界和电子技术界。
三、应用实例
放大电路及其基本分析方法是构成其他模拟电路的基本单元和基础，是模拟电子技术课程研究的主要内容之一。放大电路中的双极型三极管工作在线性放大状态时，必须设置合适的静态工作点，以使双极型三极管的发射结处于正向偏置、集电结处于反向偏置。现在我们通过Multisim10来创建分压式偏置共射放大电路。Rb1、Rb2、Rp为放大电路偏置电阻，其中电位器Rp用于调节放大电路的静态工作点，发射极电阻Re用于稳定放大器的静态工作点，Ce为发射极旁路电容。
1、创建电路原理图
图1 分压式偏置共射放大电路
2、静态分析
放大电路正常工作要设置合适的静态工作点，如果设置太高，放大器易产生饱和失真，设置过低，易产生截止失真。
（1）静点的估算
（用虚拟直流电压表测得UBEQ=0.62V）
取β=220，===5.6uA
UCEQ=VCC-ICQ（RC+Re）=12V-1.23mA×（2KΩ+1KΩ）=8.31V
（2）用虚拟直流电压表和直流电流表测静态工作点
图2 IBQ、ICQ、UCEQ的测试
由虚拟仪表可以读出：
IBQ=6.577uA，ICQ=1.171mA，UCEQ=8.483V
（3）用直流工作点分析法
单击Multisim10界面菜单Simulate/Analyses/DCOperatingPoint…按钮，在Output页中选择待分析的电路节点（节点2、4、5、8、9），单击“Simulate”按钮，系统自动显示分析结果，如图3所示：
图3 直流工作点分析结果图
由图可知：
VBQ=V81.798V，VEQ=V21.176V
UBEQ=VBQ-VEQ=0.62V
IBQ=
ICQ=
UCEQ=V9-V2=9.66V-1.176V8.48V
以上三种静态工作点的分析结果大致相同，但直流工作点仿真分析更简单。
3、动态分析
（1）电压放大倍数仿真测量
工程上，如果是大致估算电路的电压放大倍数AU，在设置合适静态工作点，使输出电压uo不失真的情况下，可用示波器进行测量。信号源使用频率为1KHz，幅值为14.14mV的正弦波信号。用虚拟示波器观察的输入输出电压波形，如图4所示：
图4 输入、输出电压峰值测量
取输出电压峰值较小的一组仿真测量数据，有AU=-=--40
（2）测试频率特性
单击Simulate/Analyses/ACanalysis，将弹出ACanalysis对话框，进入交流分析状态。在弹出的对话框FrequencyParameters选项卡，确定分析的起始频率为10Hz，扫描终点频率为100GHz，扫描方式为十倍程扫描，其余采用默认值。在Output选项中，选择待分析的输出电路节点V（6）。单击“Simulate”仿真按钮，即可得到被分析节点的幅频特性曲线和相频特性曲线。
4、失真分析
放大电路的静态工作点设置不合适，放大器会出现非线性失真。将虚拟示波器的A通道连接到信号源的输出端，信号源频率为1KHz，幅值为60mV的正弦波信号。将虚拟示波器的B通道连接到图1所示电路的输出端。在其他电路参数不变的情况下，将Rp减小，调整为15KΩ。启动仿真开关，如果输出电压波形的底部被削波，电路已产生了饱和失真。将Rp增大，调整为80KΩ。如果输出电压波形的顶部被削波，电路已产生了截止失真。
四、结束语
在电子技术课程中采用Multisim10进行辅助教学，不受元器件种类、数量、测试仪器以及实验场地的限制，使学生时时处处都可以进行电子电路的分析、设计、仿真。实验内容全面、硬件投入少、实验过程中安全、损耗小、与工程实践最为接近。但元器件的识别与检测、元器件的焊接、电子电路装配与调试等实际操作是Multisim10软件无法实现的，应将Multisim10软件与传统实践教学有机结合，取长补短，达到最佳教学效果。
参考文献
[1]王连英，基于Multisim10的电子仿真实验与设计，北京邮电大学出版社[M]. 2009年8月
【关键词】 Multisim10；仿真；教学
【中图分类号】G642.41 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2013）24-00-02
一、引言
电子技术是高职电子类专业的一门核心课程，是一门实践性很强的课程。该课程的教学任务是使学生获得电子技术方面的基本理论、基本知识和基本技能，教学质量直接影响到该专业后续课程的学习以及学生的理论分析和实践能力。因此，在重视理论教学的同时，必须加强实验教学，并且实验教学要和实际问题结合起来。但由于受高职院校实验器材、实验场地、实验时间、实验经费等因素的限制，学生实践机会不多，从而对基本概念和基本分析方法缺乏直观的认识。将Multisim10引入电子技术课程教学，就能实现理论与实验的结合，增强教学的直观性，激发学生的学习兴趣，培养学生的创新能力，提高学生的实践动手能力。
二、Multisim10简介
Multisim10是美国NI公司开发的EWB仿真软件。该软件基于PC平台，采用图形操作界面虚拟仿真了一个与实际情况非常相似的电子电路实验平台，它几乎可以完成在实验室进行的所有的电子电路实验，已被广泛地应用于电子电路分析、设计、仿真等多项工作中，是目前世界上最为流行的EDA软件之一，已被广泛应用于国内外的教育界和电子技术界。
三、应用实例
放大电路及其基本分析方法是构成其他模拟电路的基本单元和基础，是模拟电子技术课程研究的主要内容之一。放大电路中的双极型三极管工作在线性放大状态时，必须设置合适的静态工作点，以使双极型三极管的发射结处于正向偏置、集电结处于反向偏置。现在我们通过Multisim10来创建分压式偏置共射放大电路。Rb1、Rb2、Rp为放大电路偏置电阻，其中电位器Rp用于调节放大电路的静态工作点，发射极电阻Re用于稳定放大器的静态工作点，Ce为发射极旁路电容。
1、创建电路原理图
图1 分压式偏置共射放大电路
2、静态分析
放大电路正常工作要设置合适的静态工作点，如果设置太高，放大器易产生饱和失真，设置过低，易产生截止失真。
（1）静点的估算
（用虚拟直流电压表测得UBEQ=0.62V）
取β=220，===5.6uA
UCEQ=VCC-ICQ（RC+Re）=12V-1.23mA×（2KΩ+1KΩ）=8.31V
（2）用虚拟直流电压表和直流电流表测静态工作点
图2 IBQ、ICQ、UCEQ的测试
由虚拟仪表可以读出：
IBQ=6.577uA，ICQ=1.171mA，UCEQ=8.483V
（3）用直流工作点分析法
单击Multisim10界面菜单Simulate/Analyses/DCOperatingPoint…按钮，在Output页中选择待分析的电路节点（节点2、4、5、8、9），单击“Simulate”按钮，系统自动显示分析结果，如图3所示：
图3 直流工作点分析结果图
由图可知：
VBQ=V81.798V，VEQ=V21.176V
UBEQ=VBQ-VEQ=0.62V
IBQ=
ICQ=
UCEQ=V9-V2=9.66V-1.176V8.48V
以上三种静态工作点的分析结果大致相同，但直流工作点仿真分析更简单。
3、动态分析
（1）电压放大倍数仿真测量
工程上，如果是大致估算电路的电压放大倍数AU，在设置合适静态工作点，使输出电压uo不失真的情况下，可用示波器进行测量。信号源使用频率为1KHz，幅值为14.14mV的正弦波信号。用虚拟示波器观察的输入输出电压波形，如图4所示：
图4 输入、输出电压峰值测量
取输出电压峰值较小的一组仿真测量数据，有AU=-=--40
（2）测试频率特性
单击Simulate/Analyses/ACanalysis，将弹出ACanalysis对话框，进入交流分析状态。在弹出的对话框FrequencyParameters选项卡，确定分析的起始频率为10Hz，扫描终点频率为100GHz，扫描方式为十倍程扫描，其余采用默认值。在Output选项中，选择待分析的输出电路节点V（6）。单击“Simulate”仿真按钮，即可得到被分析节点的幅频特性曲线和相频特性曲线。
4、失真分析
放大电路的静态工作点设置不合适，放大器会出现非线性失真。将虚拟示波器的A通道连接到信号源的输出端，信号源频率为1KHz，幅值为60mV的正弦波信号。将虚拟示波器的B通道连接到图1所示电路的输出端。在其他电路参数不变的情况下，将Rp减小，调整为15KΩ。启动仿真开关，如果输出电压波形的底部被削波，电路已产生了饱和失真。将Rp增大，调整为80KΩ。如果输出电压波形的顶部被削波，电路已产生了截止失真。
四、结束语
在电子技术课程中采用Multisim10进行辅助教学，不受元器件种类、数量、测试仪器以及实验场地的限制，使学生时时处处都可以进行电子电路的分析、设计、仿真。实验内容全面、硬件投入少、实验过程中安全、损耗小、与工程实践最为接近。但元器件的识别与检测、元器件的焊接、电子电路装配与调试等实际操作是Multisim10软件无法实现的，应将Multisim10软件与传统实践教学有机结合，取长补短，达到最佳教学效果。
参考文献
[1]王连英，基于Multisim10的电子仿真实验与设计，北京邮电大学出版社[M]. 2009年8月