Multisim在“锁相与频率合成”课程教学中的应用

樊孝明

(桂林电子科技大学信息与通信学院,广西桂林 541004)

0 引言

“锁相与频率合成”是我校通信工程和电子信息工程等专业的重要专业基础课,也是一门理论性与工程实践应用性很强的课程。根据教学改革要求,“锁相与频率合成”课程的教学时数已经大大压缩。这对于首次接触锁相环的学生而言,概念上比较抽象,理解和掌握上也比较困难。我们将Multisim软件应用到“锁相与频率合成”课程的课堂教学中,在讲解基本原理后,让学生在课堂上观察环路工作的动态过程,并改变模型中的元件参数观察前后环路工作的变化,通过观察,加强学生对锁相环路动态工作过程的理解。

Multisim 9软件具有如下特点[1,2]。

(1)Multisim提供了元器件编辑、选取、放置和电路图编辑绘制;电路工作状况测试、电路特性分析;电路图表输出和打印等功能。

(2)该软件是交互式Spice仿真,专用于原理图捕获、交互式仿真、电路板设计和集成测试。

(3)在Multisim仿真中,可以通过多种常用虚拟仪表观察电路的运行状态,以及电路的仿真结果。

(4)Multisim与NI公司的相关虚拟仪器软件的完美结合,提高了模拟及测试性能。

1 锁相环的基本工作原理

锁相环路(PLL)是一个能够跟踪输入信号相位的闭环自动控制系统,由鉴相器(PD)、环路滤波器(LF)和压控振荡器(VCO)三个基本部件组成,组成框图如图1所示[3,4]。

图1 PLL的基本构成

设输入信号为

输出信号为

式(1)和式(2)中Ui与U0是输入与输出信号的幅度,ω0是环内压控振荡器VCO的自由振荡角频率,θ1(t)与θ2(t)是瞬时相位为