基于Multisim的放大器電路設(shè)計(jì)

[摘 要] 把Multisim仿真軟件融入電子技術(shù)課堂教學(xué)中，利用Multisim仿真軟件進(jìn)行放大器設(shè)計(jì)，給出設(shè)計(jì)方法。將課堂理論教學(xué)與仿真技術(shù)相結(jié)合，使講授的理論知識(shí)能夠直觀、形象地展現(xiàn)給學(xué)生，有效改善了傳統(tǒng)教學(xué)效果，增強(qiáng)了學(xué)生對(duì)知識(shí)學(xué)習(xí)的興趣，使學(xué)生能有效地掌握放大器電路的設(shè)計(jì)思路。

[關(guān) 鍵 詞] 放大器；電路設(shè)計(jì)； Multisim仿真；理論教學(xué)

[中圖分類號(hào)] TP391 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] A [文章編號(hào)] 2096-0603（2016）33-0118-02

一、引言

基本放大器電路是電子電路中的基本單元電路，為滿足電路性能，常常需要對(duì)電路參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)。通常，電子電路設(shè)計(jì)包括擬定性能指標(biāo)、原理電路的預(yù)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)和修改四個(gè)環(huán)節(jié)。實(shí)驗(yàn)時(shí)采用的方法是試驗(yàn)設(shè)計(jì)法。

在總體方案預(yù)設(shè)計(jì)完成后，傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法是采用萬能板搭接實(shí)驗(yàn)電路來完成。在這一過程中，往往需要經(jīng)過反復(fù)調(diào)試，直到設(shè)計(jì)出符合性能指標(biāo)要求的電路。隨著計(jì)算機(jī)EDA技術(shù)的發(fā)展，借助先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)，可以在EDA設(shè)計(jì)環(huán)境下利用計(jì)算機(jī)來完成電路的系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)、搭接并完成電路仿真，驗(yàn)證電路功能。目前常用的EDA技術(shù)軟件有Multisim、Protel、Pspice等，其中Multisim軟件具有界面直觀、操作方便、元器件和儀表圖形與實(shí)物外形接近等特點(diǎn)。

二、Multisim軟件簡介

Multisim是美國國家儀器公司推出的交互式SPICE仿真和電路分析軟件，它包含了電路原理圖的圖形輸入、電路硬件描述語言輸入方式，具有豐富的仿真分析能力，是特別適合電子技術(shù)教學(xué)的一款EDA工具軟件。

該軟件提供了完備的元器件庫、靈活方便的電路圖輸入工具、虛擬儀器測試和分析功能，支持微控制器仿真，具備仿真后處理器等功能。軟件的操作界面就如同一個(gè)真實(shí)的電子實(shí)驗(yàn)工作臺(tái)。將電路所需元器件和仿真所需的測試儀器直接拖放到屏幕上，輕點(diǎn)鼠標(biāo)即可用導(dǎo)線將它們連接起來。儀器的控制面板和操作方式都與實(shí)物相似，測量數(shù)據(jù)、波形和特性曲線與真實(shí)儀器上看到的完全一致。

三、放大器電路的設(shè)計(jì)

☆設(shè)計(jì)方法一：選定合適工作點(diǎn)，設(shè)計(jì)電路參數(shù)

在設(shè)計(jì)基本放大器時(shí)，電路中晶體管的工作點(diǎn)（Q點(diǎn)）的位置是否合適決定了電路能否正常工作。

首先用伏安特性分析儀（IV-Analyzer）測試所用三極管的輸出特性曲線。

1.被測元件類型選擇（Components）

選用Q1-“2N4401”，用伏安特性分析儀（IV-Analyzer）測試所用三極管的輸出特性曲線。

2.顯示范圍設(shè)置

設(shè)置電流范圍（Current range）和電壓范圍（Voltage range）。

3.仿真參數(shù)設(shè)置

單擊Simulate Parameters按鈕。

在V-ce選擇區(qū)中設(shè)置三極管CE極間的掃描起始電壓、終止電壓和掃描增量；I-b選擇區(qū)中設(shè)置三極管基極電流掃描的起始電流、終止電流和步長。單擊Normalize Data復(fù)選框表示測量結(jié)果將以歸一化方式顯示。

4.圖形和數(shù)據(jù)顯示

5.參數(shù)計(jì)算法設(shè)計(jì)電路如下

（1）在輸出特性曲線（圖1）上選擇合適的Q點(diǎn)。

（2）根據(jù)Q點(diǎn)，設(shè)計(jì)電路參數(shù)如下：

當(dāng)VCC=15V時(shí)，由圖可知

RC==600Ω

IC=13.34mA

VCE=6.98V

其中RC包括RC、RE1和RE2，取RC=300Ω，RE1=20Ω，則RE2=280Ω。再由VE確定VB，得到RB1=6700Ω，RB2=3300Ω。

（3）在Multisim平臺(tái)上，建立分壓式偏置電路。

（4）輸入10mV，1KHZ正弦波信號(hào)，單擊仿真開關(guān)運(yùn)行動(dòng)態(tài)分析。

☆設(shè)計(jì)方法二：利用電路設(shè)計(jì)向?qū)гO(shè)計(jì)共射極BJT放大器

1.在菜單欄的Tools菜單下選擇Circuit Wizards→CE BJT Amplifier Wizard命令。

2.配置對(duì)話框。使其增益為100、β=125、VCC=15V。

3.單擊Verify按鈕驗(yàn)證設(shè)計(jì)參數(shù)，如果沒有問題，再單擊Build Circuit按鈕即可在工作區(qū)內(nèi)建立相應(yīng)的電路圖。

4.按照實(shí)際元器件調(diào)整電路各個(gè)數(shù)值，并保持電路增益在100上下10%范圍內(nèi)。雙擊每一個(gè)元器件可以改變其數(shù)值。

5.輸入10mV，1KHZ，正弦波信號(hào)，單擊仿真開關(guān)運(yùn)行動(dòng)態(tài)分析。

找出無失真的最大允許輸入。

四、結(jié)束語

該仿真軟件，可以增加學(xué)生對(duì)電路的感性認(rèn)識(shí)，放大器電路設(shè)計(jì)過程直觀簡潔，有效解決了課堂教學(xué)環(huán)節(jié)中存在的難題。通過借助Multisim仿真的設(shè)計(jì)方式，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，有利于學(xué)生對(duì)設(shè)計(jì)步驟、設(shè)計(jì)內(nèi)容的理解，能夠幫助學(xué)生掌握常用電路工作原理和基本電路設(shè)計(jì)，提高學(xué)生分析和解決問題的能力，更好地培養(yǎng)學(xué)生在電子電路綜合設(shè)計(jì)與實(shí)踐動(dòng)手方面的能力。

參考文獻(xiàn)：

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