基于Multisim13 的高频电子线路实验设计与仿真

2020-11-27徐佳

科学技术创新 2020年33期

徐佳

(大连科技学院，辽宁大连116052)

1 概述

随着高校教育理念不断从知识教育转变为素质教育，实验教学成为培养学生创新能力的重要途径。传统的高频电路实验教学中存在许多的弊端，比如，学生人数多但实验场地和仪器设备数量有限；学生对实验仪器的功能不熟悉，在操作中会造成仪器损坏，干扰实验的正常进行，降低实验效率；在仿真过程中对电容电感的精度调试比较困难；随着电子技术的推陈出新，实验室原有的仪器设备不能适应新的实验教学等。而将美国国家仪器NI 有限公司推出的Multisim 引入高频电路实验教学能很好的解决这些问题[1]。

基于Multisim 的高频电路实验设计与仿真主要是通过一台计算机和一个仿真软件完成的。它不受时间地点的限制，随时随地都能仿真；实验环境是在虚拟条件下进行的，使用的元器件和虚拟仪器设备也不会损坏，而且仿真结果能准确、真实、形象地体现出实验的本质；由于软件可以随时更新到最新版本，其中的元器件库和虚拟仪器设备都能适应最新的仿真[2]。所以，设计研究基于Multisim 的高频电路实验设计与仿真有着一定的实践指导意义。

2 Multisim13 软件简介

Multisim 13 拥有一个非常大的虚拟元件数据库，能根据原理图仿真出一些实际实验的效果，具有丰富的仿真分析能力。具有如下特点[3]：

（1）直观的图形界面；（2）丰富的元器件：根据种类型号的不同可以分为26000 多种，也可以用现有数据库中的元器件去建立封装一些新的元器件；（3）丰富的测试仪器：比如高频电路测试中常用的函数发生器、示波器、逻辑分析仪、频谱分析仪、波特图示仪、失真度分析仪等等；（4）详细的电路分析功能：不仅能够提供时域的分析、而且还能提供频谱特性和失真度的分析以及元器件线性和非线性的分析等；（5）强大的MCU 模块：具有很好的编程调试仿真功能；（6）完善的后处理：可以对分析的结果进行多种数学运算；（7）详细的报告；（8）兼容性好的信息转换：可以将仿真结果输出到LabVIEW 中去，可以通过互联网共享文件，可以将输出原理图到PCB 布线等。

3 基于Multisim13 的高频电子线路实验研究实例

3.1 基于Multisim13 的基础性高频实验仿真- 模拟乘法器AM调幅电路

3.1.1 调幅原理

调幅是用需传送的信息（调制信号）去控制高频载波的振幅，使其随调制信号的规律而变化。若载波信号为 = ，调制信号为。则普通调幅波的振幅为：式中，ka是一个与调幅电路有关的比例常数。称为包络函数，它反映了的变化规律。因此，调幅波的数学表达式为：

3.1.2 设计思路及仿真电路

a. 在sources 组中的power-sources 系列下选择两个信号源V1、V2，其中，V1 作为载波信号，V2 作为调制信号；在sources 组中的control-function-blocks 系列下选择乘法器；在虚拟仪表中选择示波器；在确定完所有元器件后，在Multisim 13 仿真电路窗口建立模拟乘法器实现信号调幅原理电路图如图1 所示。画完电路图后设置参数，载波信号V1 的电压幅值设置为1V，频率设置为20KHz；调制信号V2 的电压幅值设置为1V，频率设置为1000Hz；电压源VCC 设置为2V，此时调幅指数就为0.5。仿真输出调幅波形如图2 所示。