基于Multisim 10的负反馈放大电路的分析

杨莲红 杨 奇 王 超

(1，2，3.昌吉学院物理系 新疆 昌吉 831100)

基于Multisim 10的负反馈放大电路的分析

杨莲红1杨 奇2王 超3

(1，2，3.昌吉学院物理系 新疆 昌吉 831100)

本文介绍了Multisim 10仿真软件的功能及特点，并在教学中引入Multisim 10仿真软件。利用该软件以电压串联负反馈放大电路为例，阐述对负反馈放大电路进行定性与定量相结合的分析方法，将课程中难以理解的现象及结论，利用仿真软件即时地以图形、数字或曲线的形式来显示，从而帮助学生加深对知识的理解和掌握。

Multisim 10;负反馈;电路分析

1 引言

《模拟电子技术》是电子类、控制类等工科专业重要的专业基础课程，是一门概念性、实践性、工程性很强的课程。课堂教学作为《模拟电子技术》课程学习的一个关键环节，在课堂教学中引入EDA仿真技术，利用Multisim 10仿真软件即时地以图形、数字或曲线的形式来显示课程中那些难以用语言、文字表达或难以理解的现象、复杂的变化过程及结论，从而通过直观的认识，加深学生对于电子电路本质的理解，大大提高了课堂教学的效果。

2 Multisim 10仿真软件的功能和特点

Multisim 10是美国NI公司推出的Multisim新版本，Multisim 10用软件的方法虚拟电子与电工元器件以及电子与电工仪器和仪表，通过软件将元器件和仪器集合成为一体。它是一个原理电路设计、电路功能测试的虚拟仿真软件。Multisim 10的元器件库提供了数千种电路元器件供实验选用。同时也可以新建或扩展已有的元器件库，而且建库所需的元器件参数可以从生产厂商的产品使用手册中查到，因此可很方便地在工程设计中使用。Multisim 10的虚拟测试仪器、仪表种类齐全，有一般实验用的通用仪器，如:万用表、函数信号发生器、双踪示波器等，还有一般实验室少有或者没有的仪器。如:波特图仪、逻辑分析仪、失真仪等。Multisim 10具有较为详细的电路分析功能，可以完成电路的瞬态分析、稳态分析等各种电路分析方法，以帮助设计人员分析电路的性能，它还可以设计、测试和演示各种电子电路。该软件还具有强大的Help功能，其Help系统不仅包括软件本身的操作指南，更重要的是包含有元器件的功能说明。Help中这种元器件功能说明有利于使用Multisim 10进行CAI教学。

利用Multisim 10进行仿真设计与虚拟实验，与传统的电子电路设计与实验方法相比，具有如下特点:设计与实验可以同步进行，可以边设计边实验，修改调试方便;设计和实验用的元器件及测试仪器仪表齐全，可以完成各种类型的电路设计与实验;可以方便地对电路参数进行测试和分析;可以直接打印输出实验数据、测试参数、曲线和电路原理图;实验中不消耗实际的元器件，实验所需元器件的种类和数量不受限制，实验成本低，实验速度快，效率高，易学易用［1］。

3 基于Multisim 10的负反馈放大电路分析举例

负反馈放大电路是《模拟电子技术》中一个非常重要的知识点，在放大电路中引入负反馈后可以提高电路放大倍数的稳定性、减小非线性失真、展宽频带、同时改变放大电路的输入电阻和输出电阻。这些结论在有些教材中是用定量计算的方法分析得到的，但是定量分析的过程比较复杂繁琐，在有些教材中仅有定性的分析，这都会在一定程度上影响学生对知识较为全面系统的理解与掌握。利用Multisim 10仿真软件，可以分别对放大电路引入负反馈前后的输入、输出信号以及放大电路的截止频率等参数做比较，引导学生通过虚拟实验的手段形象、直观地得出引入负反馈前后放大电路性能指标的定量关系，从而比较深入地理解相关知识，为知识的灵活应用打下良好的理论基础。下面以电压串联负反馈为例，说明基于Multisim 10的负反馈放大电路性能分析的方法及具体过程。

3.1 开闭环仿真测试电路

3.2 测试结果

利用Multisim 10中的毫伏表、波特图示仪、示波器等仪器可测得下表所示数据。

表1

在信号源电压为4mv的条件下，观察到的电路开闭环时的输出波形如图3、图4所示。

3.3 数据分析

根据《模拟电子技术》中的负反馈放大电路性能指标的定义及电路分析可得以下公式:

(1)闭环电压放大倍数为:Avf=

(2)开环电压放大倍数为:Av=

(3)输出电阻为:ro=－1)RL，其中Uot、Uo分别是空载时的输出电压和带负载时的输出电压。

利用以上公式计算可得电压串联负反馈放大电路开闭环时的一系列性能指标，具体数值如表2所示。

表2

3.4 结论

通过Multisim 10仿真软件对电压串联负反馈放大电路进行仿真、测试、观察，并对实验结果进行分析可得以下结论:

(1)引入电压串联负反馈，使得放大电路的电压放大倍数下降了，=6.59;

(2)引入电压串联负反馈，使得放大电路的输入电阻增大了，=6.43;

(3)引入电压串联负反馈，使得放大电路的输出电阻减小了，=5.96;

(5)引入电压串联负反馈，使得放大电路的波形失真减小了。

根据电路所给参数可得该电路的反馈深度1+AVFV≈6，故可以得到以下定量关系式:

以上定量关系式的得出使得学生在了解了引入负反馈前后开闭环量的定性的结论之后，通过一种直观易理解的方式进一步了解了开闭环量之间定量关系，得出负反馈对放大电路性能的影响程度均与反馈深度有关。

4 结 语

本文利用Multisim 10对负反馈放大电路进行了定量与定性相结合的分析，实现了计算机仿真设计与虚拟实验，并能够引导学生通过虚拟实验的手段形象、直观地得出引入负反馈前后放大电路性能指标的定量关系，从而比较深入地理解相关知识，为知识的灵活应用打下良好的理论基础。利用Multisim 10仿真软件用同样的分析方法引导学生可对其它三种组态的负反馈放大电路进行分析，从而得出一系列开闭环量之间的定量关系，以巩固、加深学生对知识的理解与掌握。

［1］聂典，丁伟.Multisim 10计算机仿真软件在电子电路中的应用［M］.北京:电子工业出版社.

［2］康华光.电子技术基础模拟电路部分(第四版)［M］.北京:高等教育出版社，2000.

［3］付家才.电子实验与实践［M］.北京:高等教育出版社，2004.

［4］崔建明.电工电子EDA仿真技术［M］.北京:高等教育出版社，2004.

TN710/79

A

1671－6469(2011)05－0082－05

2011－09－27

昌吉学院教学研究项目(10jyyb011)

杨莲红(1969－)，女，新疆吐鲁番市人，昌吉学院物理系，副教授，研究方向:电子技术教学及宽带隙半导体器件。

(责任编辑:马海燕)