Multisim 10在电工电子设计性实验中的应用

周爱华

（四川理工学院 自动化与电子信息学院，四川 自贡643000）

Multisim 10在电工电子设计性实验中的应用

周爱华

（四川理工学院 自动化与电子信息学院，四川 自贡643000）

探讨利用Multisim10软件实现虚拟电工电子实验教学改革的方法。以具体实例说明利用仿真技术，便于完成电路参数的测试和调试，分析电路性能。实践证明：将Multisim应用到电工电子设计性实验教学中，可以提高学生独立思考与处理问题的能力，弥补了现场实验中的不足，是一种实现电工电子设计性实验研究型教学的有效办法。

Multisim 10；设计性实验；仿真；虚拟仪器

电工电子实验课程是电工电子课程理论知识的重要补充，可分为基础性实验、提高性实验、综合性设计实验。综合设计性实验有助于提高学生积极思考和动手能力，但在实践教学中发现，学生设计的电路考虑不周全，元件选择不符合要求，甚至出现短路的设计，如直接用实际元件连接实验，常会造成对元件、设备的损害。提高学生综合性设计实验的能力不仅要从加强基础性实验出发，也应该探索新的教学方法与手段。Multisim仿真软件具有丰富的元件库和强大的虚拟仪器仪表，工作界面直观，便于直接观察、测试电路中各点波形和参数。将其应用于电工电子设计性实验，不仅可以提高实际电路设计的效率，还可以解决元件、设备不足带来的局限。通过在设计好的电路上设置故障，加深学生对电路原理的认识，提高学生分析故障、排除故障和独立思考的能力。

1 Multisim 10软件的特点

Multisim 10软件包是加拿大 IIT公司在推出 EWB5.0的基础上再次推出的一款更新、更高版本的电路设计与仿真软件，可以对模拟、数字和混合电路进行电路的性能仿真和分析。Multisim 10具有以下特点：

(1)全面集成化的设计环境，完成从原理图设计输入、电路仿真到电路功能测试等工作。

(2)图形工作界面友好、易学、易用、操作方便。采用直观的图形界面创建电路,在计算机屏幕上模拟仿真实验室的工作台，绘制电路图需要的元器件，电路仿真需要的测试仪器均可直接从屏幕上选取。

(3)丰富的元件库，从无源器件到有源器件，从模拟器件到数字器件，从分立元件到集成电路，还有微机接口元件，射频元件等。

(4)虚拟电子设备齐全，有示波器、万用表、函数发生器、频谱仪、失真度仪和逻辑分析仪等。这些仪器和实物外形非常相似，输出格式保存方便。

(5)全面的分析工具，既有常规的交、直流分析、瞬态分析、失真分析，又有如灵敏度分析、噪声指数分析等高级分析工具，尤其是蒙特卡罗分析，考虑元件参数的分散性，对电路性能的分析更加接近实际电路。

2 单管共射放大电路设计的应用实例

本文设计的单管共射放大电路以晶体管9013作为核心元件， 已知条件有：VCC=+12V,RL=2kΩ，ui=10～18mV,RS=600Ω。 性能指标要求：电压放大倍数 Au≥80，Ri＞1kΩ，R0＜3kΩ，fL＜100Hz，fH＞100kHz，电路稳定性好。

2.1 电路方案的确定

采用广泛使用的静态工作点稳定的共射放大电路。根据电路特点和稳定工作点的电流、电压条件选择偏置电阻RB1和RB2的值，再根据上下限频率选择耦合电容C1、C2的值，最后利用在IB=40～60μA的工作状态确定Re和射极旁路电容Ce的值。在Multisim元件库中选择所需元件，构成如图1所示的单管共射放大电路。

2.2 仿真分析

调整基极偏置电阻阻值，建立合适的静态工作点，静态工作点参数分别为IB=50μA,IC=6.15mA,Vc=6.5V改变输入信号的幅值和频率，得到的波形及参数如表1所示：

图1 单管共射放大电路

表1 仿真输出参数

由表1可见，设计的单管共射放大电路在额定输入下的电压放大倍数均大于100，且较稳定，而在频率下限fL=100Hz的电压倍数Au=78.5和在频率上限的fH=100kHz的电压倍数Au=99.8，也满足设计要求。2.3故障分析

在输入信号选择ui=15mVfs,=10kHz时，设置三种故障，分别是静态工作点过低、过高，射极旁路电容开路，测试电路参数，结果见表2：

表2 故障电路参数

分析表2数据可见，静态工作点过低时，电压放大倍数明显下降，为7.79，波形发生截止失真；静态工作点过高时，电压放大倍数下降不大，但输出波形有明显饱和失真；而在射极旁路电容Ce开路时，输出很小，仅为17.795 mV，这是由于射极电阻Re上的交流压降使得减小过多，大大降低放大倍数。

3 结 论

通过对单管共射放大电路的设计、仿真分析，可以看出，利用Multisim虚拟电子实验平台，能方便地调节电路参数，测试设计电路的特征参数，观察波形，验证设计电路的性能。对故障电路的分析有助于提高学生独立思考的能力。在实验教学中，应用Multisim仿真软件，学生可以分析研究各种电路，不受实验场所、实验设备的限制，充分发挥主观能动性，提高分析问题和解决问题的能力，培养学生自主创新精神。

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Application of Multisim 10 in the Design Experiment of Electric and Electronic

ZHOU Aihua
(School of Automation and Electronic Information,Sichuan University of Science&Engineering,Zigong Sichuan 643000,China)

The paper describes a way of electric and electronic experiment teaching with most advanced electronic design software multisim10.In specific example,the virtual instruments were used to observe and test the parameters of the circuit,further analysis was carried out in the case of component parameters change.It has been proved that virtual experiment can improve students’independent thinking and problem-solving skills,and make up for deficiency in experiments.It is indeed a kind of effective ways to implement experiment of circuit study teaching。

multisim10；design experiment；simulation；virtual instruments

TM33

A

1674－5787（2010）02－0165－02

2010-01-15

周爱华（1977—），女，四川人，硕士研究生，四川理工学院教师，研究方向为电工理论与新技术和智能信息处理。

责任编辑 王荣辉