基于Multisim的RC正弦波振荡电路仿真分析

基于Multisim的RC正弦波振荡电路仿真分析

作者：李咏红

来源：《数字技术与应用》2012年第11期

摘要：采用Multisim10为工作平台对RC桥式正弦波振荡电路进行了仿真分析，讨论起振条件、稳幅环节，并通过仿真示波器观察了起振过程和振荡波形，仿真的结果与理论分析结果一致，说明将Multisim软件应用在电子技术教学中，可使教学更生动形象，利于学生对抽象原理的理解，提高课堂理论教学的教学质量。

关键词：Multisim RC桥式振荡电路仿真分析

中图分类号：TN752 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2012）11-0206-02

振荡电路是在无外加输入信号的情况下，能自动产生一定波形、一定频率和振幅的交流信号的一类电路，按振荡波形可分为正弦波振荡电路和非正弦波振荡电路两大类[1]。正弦波振荡电路是一种基本的电子电路，广泛应用于量测、遥控、通讯、自动控制、热处理和超声波电焊等加工设备之中，也作为模拟电子电路的测试信号[2]。无论对于哪种振荡电路，用传统方法精确分析起振、振幅、振荡频率的大小都是十分困难的，而用Multisim软件则可灵活方便的进行仿真分析。下面用Multisim软件对RC桥式正弦波振荡电路进行仿真分析[3]。

1、Multisim软件的特点

随着计算机的飞速发展，以EDA技术已经成为电子学领域的重要学科。EDA工具摒弃了靠硬件调试来达到设计目标的繁琐过程，实现了硬件设计软件化。NI Multisim10是美国国家仪器公司推出的Multisim最新版本。

NI Multisim10为用户提供了一个集成一体化的设计实验环境，建立电路、仿真分析和结果输出在一个集成菜单中可以全部完成，仿真手段切合实际，元器件和仪器与实际情况非常接近。NI Multisim10元件库中不仅有数千种电路元器件、虚拟测试仪器可供选用，而且与较常用的电路分析软件PSPICE提供的元器件完全兼容。Multisim还提供了丰富的分析功能，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，尤其是新增了射频（RF）电路的仿真功能；因此功能强大的Multisim仿真软件非常适合电子类课程的教学和实验[4、5]。

2、RC正弦波振荡电路仿真分析

2.1创建仿真电路图

运行Multisim，在绘图编辑器中调入所需要元件和虚拟仪器[6]，创建RC桥式正弦振荡电路，如图1所示。

2.2起振条件的研究和起振过程的观察

在正反馈支路中，反馈系数为1/3。根据起振的幅值条件，在电路的起振过程中，由D1、D2、R3、R4、R5构成的负反馈的放大电路的电压增益须略大于3，即

通过调节电位器R5，可实现电路起振，若过小，则电路有可能停振；若过大，则无论二极管导通与否负反馈支路的反馈系数都小1/3，从而电路失去稳幅作用输出电压波形产生失真。

运行并双击示波器图标XSC1，可以看出电路慢慢地振荡起来，逐渐产生越来越大的振荡输出。利用二极管电流增大动态电阻减小的特性构成稳幅环节，从而得到稳定的正弦波输出，起振和稳幅过程如图2所示。

在实验中，当时，电压的输出波形较为理想（如图3所示），电路进入稳幅工作状态后，由示波器的读数，

，这与理论值是一致的。

2.3振荡周期的测量

调整示波器面板参数，将示波器水平灵敏度设置为5ms/Div，开启仿真开关，拖动垂直坐标线1和2，如图3所示，可测得2T=T2-T1=12.5ms，则振荡周期T=6.25ms，在测量误差范围内与理论值T=2πRC≈6.28ms是一致的。

2.4稳副环节的分析

图1中二极管D1和D2起稳幅作用。起振时，由于集成运放的输出电压很低，D1和D2接近于开路，R3，D1，D2并联电路的等效电阻近似等于R3，AF>1，电路产生振荡。随着输出电压的增大，当R3上的分压超过二极管的正向导通电压时，流过R3上的电流被分流，负反馈支路的反馈系数增大，迫使AF逐渐等于1，最终电路进入稳幅工作状态。若电路进入稳幅工作状态后闭合J1，则R3，D1，D2并联电路被短路，电路不满足振荡条件，振荡电路将会停止振荡，如图4所示。

3、结语

应用Multisim软件对RC振荡电路进行验仿真，通过设置和改变元器件参数、观测电路波形，可以进一步了解并掌握振荡电路的结构和工作原理。实践证明，利用Multisim软件进行辅助教学，可以让学生直观地理解和领会课本中抽象的内容，提高学习的兴趣和积极性，从而有效地提高课堂理论教学的教学质量并达到改善教学效果的目的。

参考文献

[1]华成英主编.模拟电子技术基础教程[M].北京：清华大学出版社，2006.

[2]熊旭军.基于Multisim的RC桥式正弦波振荡电路仿真分析[J].喀什师范学院学报，2008，（6）：39-40.

[3]胡维.基于Multisim进行波形变换器的设计[J].实验技术与管理，2007，（12）：82-84.

[4]冯国强.基于Multism的波形产生电路的分析与仿真.湖北第二师范学院学报，2009，（2）：19-21.

[5]蒋伟丽，苏丹.Multisim7在模电实验设计中的应用.实验科学与技术，2009，（2）：61-63.

[6]Multisim在电子电路与单片机中的应用[M].北京：清华大学，2008.