基于Multisim8的电压串联负反馈放大器仿真

习大力

(铁岭师范高等专科学校理工学院，辽宁铁岭 112000)

1 Multisim8软件介绍

Multisim8软件是加拿大IIT公司推出的用于电子电路仿真的代表性软件，它挑战了传统电子产品设计受实验室条件限制的局限性，用计算机仿真虚拟元件，搭建所设计的电路，用虚拟仪器仪表完成各项参数和性能指标的测试，利用它可以完成整个实验的全过程，其软件界面直观、操作方便、系统高度集成。该软件在计算机屏幕上模拟实验室的工作台，用屏幕抓取的方式绘制电路图、选取所需的元器件、创建电路和连接测试仪器，操作方法简单易学。支持电路基础、模拟电子技术、数字电子技术、模拟数字混合电路、射频电路和PLC控制电路的仿真与设计，尤其适合复杂电路系统的分析和设计［1］。可以完成电路的瞬态和稳态分析、器件的线性和非线性分析、失真分析等［2］。

1.1 理论分析

(1)电压串联负反馈静态工作点理论计算。

如图1所示的电压串联负反馈电路中，Q1和Q2为三极管9013，β=100，因为硅管Vbe1=0.7 V，有:

即Q2的静态工作点为6.10 V。

(2)负反馈可以减小非线性失真。

根据闭环增益方程

求Af对A的导数，得

即闭环的相对变此式表明，闭环增益的相对变化只有开环增益相对变化量的1/(1+AF)。即引入负反馈后，虽然放大倍数下降到了A的1/(1+AF)，但其稳定性却提高到原来的(1+AF)倍。

图1 电压串联负反馈放大电路

(3)负反馈可以扩展通频带。在电压串联负反馈放大电路中，当信号在低频区和高频区时，其放大倍数均要下降，如图2所示。由于负反馈具有稳定放大倍数的作用，因此在低频区和高频区的放大倍数下降的速度减慢，相当于通频带展宽了。在通常情况下，放大电路的增益带宽积为一常数，即

Af(fHf－fLf)=A(fH－fL)，一般情况下，fH≫fL所以AfHf≈AfH，表明有反馈后，电压放大倍数下降为几分之一，通频带就扩展几倍(互为倒数)，即引入负反馈能扩展通频带，但其放大倍数减小了。

图2 开环与闭环的幅频特性

1.2 电压串联负反馈放大电路仿真分析

创建电路，选择信号源、直流电压源、三极管、电阻创建电路，如图1所示，并标出电路中的节点编号。反馈网络由Rf和Re1组成。

(1)静态工作点分析仿真分析。

选择 Simulate中的Analysis命令，然后选择 DC Operating Point，分析静态工作点，选择节点 2、3、4、5、6作为输出节点分析，仿真结果如图3所示。

图3 电压串联负反馈放大电路静态工作点

由仿真数据可得:对于晶体管Q2，Uce2=V5－V6=7.437 37－1.384 64=6.05 V，可见静态工作点合适，与理论计算相符。

2 电路放大倍数仿真分析

运行并双击示波器图标，可得到如图4所示的输入输出电压波形，可以看到输入输出同相位，波形基本无失真。

图4 电压串联负反馈放大电路输入输出波形

3 电路对放大性能的仿真分析

(1)负反馈能拓展电路同频带。

选择 Simulate中的Analysis命令，然后选择 AC Analysis，在弹出的对话框中，Frequency Parameters选项卡采用默认设置，Output Variables选项卡中选择7作为分析结点，单击Simulate，得到频率特性的仿真如图5所示，而断开反馈环后得到的频率特性仿真如图6所示。

表1 测试数据

(2)负反馈对波形失真的影响。

图1所示电路中，断开反馈电阻Rf，运行并双击示波器图标，可得到如图7所示的无反馈时的输入输出电压波形。

图7 无反馈时放大电路输入输出电压波形

可见，无反馈时出现明显的相位和波形失真，放大倍数明显增大当减小信号幅值时，无反馈时才会出现无明显的波形失真。即不加负反馈时放大倍数较大，但可能出现较大的波形和相位失真，而加上负反馈后，放大倍数虽然减小，但可以大幅改善相位和波形失真，使非线性失真明显减少。通过这种动态实时的仿真，说明引入负反馈可以改善波形失真，使非线性失真明显减少。

4 结束语

应用Multisim8仿真软件，对电压串联负反馈放大电路的主要性能进行了仿真分析，这种分析方法即形象又直观，对比引入电压串联负反馈前后的频率特性、输出、输入波形进行仿真分析，可加深理解电压串联负反馈电路，对模拟电子技术课程的后续学习提供了较好的学习方法。实践证明，利用Multisim8软件做电压串联负反馈放大电路实验，不仅加强了学生基础理论知识的掌握和理解，还可以启发和加深对物理概念的理解，是实现模拟电子技术实验研究型教学的一种有效的办法，是实验教学改革的一种新途径。

［1］周雪.模拟电子技术［M］.西安:西安电子科技大学出版社，2005.

［2］从宏寿，程卫群.Multisim8仿真与应用实例开发［M］.北京:清华大学出版社，2008.

［3］宋冬萍.基于Multisim7的负反馈放大电路的仿真分析［J］.南宁职业技术学院学报，2009(3)95 －97.

［4］任艳玲.基于Multisim8高频单调放大电路仿真分析［J］.理论与方法，2007(3)26－30.

［5］李慧，行小帅.基于Multisim8的负反馈放大电路仿真分析［J］.山西电子技术，2009(6)43－45.