Multisim10层次化结构在高频电路仿真中的应用

谢汝生，蔡光卉，杨俊东

(云南大学　信息学院，昆明　650091)



Multisim10层次化结构在高频电路仿真中的应用

谢汝生，蔡光卉，杨俊东

(云南大学信息学院，昆明650091)

Multisim 10是基于Windows的电子电路仿真和设计的EDA软件，是电子电路实验教学的重要辅助手段。文中通过使用其层次化子电路结构功能，实现自构子电路仿真模型，解决某些仿真模型库中无法找到元器件电路仿真的问题。

Multisim 10软件；层次化结构及子电路；MC1496仿真模型；AM调制电路仿真

1　Multisim 10功能及特点概述

Multisim 10是加拿大IIT公司推出的基于Windows的专门用于电子电路仿真和设计的EDA软件，其丰富的元件库中提供了大量仿真模型电路组件，提供了包括信号源、示波器、频谱分析仪、网络分析仪等多达十余种的虚拟仪器；具有直流工作点分析、交流分析、瞬态分析、用户定义分析、噪声图形分析和射频分析等多种完备的分析手段，能够满足一般电子电路的分析设计要求；其界面形象直观、简单易用，既可对模拟电路或数字电路分别进行仿真，也可进行数模混合仿真，还具有射频(R F)电路的仿真功能[1]。

利用Multisim对高频电子线路实验进行仿真，学生可以调整电路中相应元器件的参数，观察相应的实验结果，并对理论进行验证。利用仿真软件对高频电路进行仿真分析不但可以帮助学生更好地理解理论知识，培养学生的分析能力和设计能力，还可以免受实验教学内容和仪器仪表的限制，丰富实验内容和实验种类，拓展实验教学的空间和时间，实现实验过程元器件和设备器材的零消耗，大大降低实验教学成本。

2　Multisim 10层次化设计功能

Multisim 10具有层次化电路设计及仿真功能，允许用户为内部电路建立层次，以增加子电路的可重复利用性和保证设计者们所设计电路的一致性[2]。

一个较为复杂的电路或系统不可能将其一次完成或在一份图纸中一次画出，更不可能由一个人单独完成。Multisim 10的层次化电路设计提供了一个很好的项目设计工作环境，允许将整个电路划分为多个功能模块，整个项目可以分层次并行设计及仿真，使电路设计进程大大加快；还允许用户把一个电路内嵌于另一个电路中。为了使电路的外观简化，被内嵌的电路称为子电路。子电路在主电路中只显示为一个符号，还可被保存为可编辑的略图文件。子电路与主电路的连接是一种活动连接，也就是说，如果把电路A作为电路B的子电路，可以单独打开A进行修改，而这些修改会自动反映到电路B中及其他用到电路A的电路中，从而实现电路的层次化设计与仿真。

3　基于Multisim 10的MC1496应用仿真模型库的局限性

在通信电子线路中，振幅调制、同步检波，混频、倍频、鉴频、鉴相等调制与解调过程，均可视为两个信号相乘或包含相乘的过程。模拟乘法器MC1496是对两个模拟信号(电压或电流)实现相乘功能的有源非线性器件，主要功能是实现两个互不相关信号的乘法运算，输出信号与两输入信号相乘成正比。所以，MC1496被广泛应用于通信电子线路中，目前国内高校通信工程专业开设的通信电子线路课程中，广泛讲授MC1496/1596模拟乘法器应用于AM调制及解调等电路中，或对自己设计的电路进行仿真实验[3]。

尽管Multisim 10有非常丰富的元器件仿真模型库，但在实际应用中，诸如MC1496等高校教材广泛使用的集成电路在Multisim10仿真模型库中无法找到，给学生的电路仿真实验、电路设计及应用带来不便。

4　Multisim 10层次化结构创建MC1496仿真模型

模拟乘法器MC1496集成电路的内部电路结构资料丰富，我们完全可以在Multisim 10中将其电路结构作为一个子电路绘制出来。然后，将该子电路封装成一个子电路模块，作为MC1496的仿真电路模型，应用于各种通信电子线路仿真实验中，完成各种基于MC1496模拟乘法器的通信电子线路的设计与仿真。

在电路中接入子电路之前，需要给出子电路，当子电路被嵌入主电路时，该结点会出现在子电路的符号上，以便设计者能够看到接线点。

在Multisim 10中先画出MC1496内部电路，再在其输入/输出及电源接口按照子电路的要求添加输入/输出结点及功能说明，得到MC1496子电路，如图1所示。

5　MC1496在AM调制电路中的应用仿真

在MC1496 AM调制电路中载入MC1496子电路，再在子电路模块基础上构建出MC1496模拟乘

图1　MC1496子电路

法器AM调幅电路，如图2所示[4]。图中RP1用来调节引出脚①、④之间的平衡，RP2用来调节⑧、⑩脚之间的平衡，三极管V为射极跟随器，以提高调幅器带负载的能力。

1)实现全载波调幅。

调节RP1使VAB=0.1 V，载波信号为VC(t)=20sin2π×105t(mV)，将低频信号Vs(t)=VSsin2π×103t(mV)加至调制器输入端IN2，测出VS=50 mV时的调幅波形如图3所示。

上下包络过零点相交，载波相位倒相180°，两侧载波过零点呈对称波，如图5所示。

图2　MC1496模拟乘法器AM调幅电路

图3　全载波调幅

图4　100调幅

图5　过调制调幅波

4)实现抑制载波的平衡调幅。

调节RP1使调制端平衡(VAB=0)，载波信号输入端in1加VC(t)=20sin2π×105t(mV)信号，调制信号输入端in2加VS(t)=100sin2π×103t(mV) 信号，得平衡调幅波，如图6所示。

图6　平衡调幅波

6　结束语

使用Multisim10的层次化电路设计及仿真功

能，可以将Multisim10仿真元件模型库中找不到的某些元器件，通过设计子电路的方式构建其子电路模块，并作为该元器件的仿真模型应用到各种仿真电路中，实现用这些特殊元器件构成的电路设计及应用仿真研究。

[1]熊伟.Multisim7电路设计及仿真应用[M].北京：清华大学出版社，2005:1-3.

[2]张新喜.Multisim10电路仿真及应用[M].北京:机械工业出版社，2010:67-69.

[3]侯丽敏，闫健.通信电子线路课程中集成电路的仿真与教学[J].电气电子教学学报，2010，32(2)：81-83.

[4]于洪珍.通信电子电路[M].北京：电子工业出版社，2002:114-122.

Application of the Multisim10 Hierarchical Structure in High Frequency Circuit Simulation

XIE RushengCAI GuanghuiYANG Jundong

(School of Information Science and Engineering，Yunnan University，Kunming 650091，China)

Multisim 10 is an EDA software dedicated to the electronic circuit simulation and design which is based on Windows.It is friendly，powerful and easy to use.The software contains rich simulation model components，various sources，more than 20 kinds of virtual testinstruments and dozens of analysis functions for circuit performance testing and analysis.So it is an important aid means for electronic circuit experiment teaching.Through the use of the layer circuit structure feature，it is able to implement a structural circuit simulation model and solve some circuit simulation problems of some device simulation model which can't be found in the Multisim 10 components simulation model library.

Multisim 10 software; hierarchical structure; MC1496 simulation model; AM modulation simulation

2014-09-29；修改日期: 2014-10-26

谢汝生(1965-)，男，学士，高级实验师，主要从事电子学与信息系统方面的研究。

TP319;TN710

A

10.3969/j.issn.1672-4550.2016.01.023