高频电子仿真实验教程(Multisim)

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该例与《EDA 技术及实验》第三章第三节单管放大器实例比较可知，不同的晶体管其频 率特性可能存在很大的差异 ，对放大器的频响特性起关键性的作用 。
二、谐振电路仿真实验
1．实验目的 (1) 理解并联谐振电路的幅频特性和相频特性。 (2) 掌握谐振频率与 L、C 的关系。 (3) 了解回路 Q 值的测量方法，理解回路频率特性与 Q 值的关系。 (4) 了解耦合状态对双调谐回路频率特性的影响。 2．实验原理 并联谐振电路如图 2-4 所示。 (1)在高频电子线路中 ，小信号放大器和功率放大器均以并联谐振电路作为晶体管负载 ， 放大后的输出信号从回路两端取出，因此研究并联回路的频率特性具有重要的实际意义。 (2)并联谐振电路具有选频作用 ，其频率特性可由幅频特性、相频特性曲线体现。 (3)谐振电路的谐振频率取决于电感和电容的值： f 0 (4)品质因数 Q 的测量可借助公式 Q
的幅频特性，参数设置如图 2-8 所示，图中输入方法用 0.5e-6、1.2e-6、2e-6，其单位是 H， e-6 的含义是 10 ，分析结果如图 2-9 所示；对电容进行参数扫描分析，电容量取值分别为 100pF、200pF、300pF（输入方法用 100e-12、200e-12、300e-12，单位是 F） ，结果如图 2-10 所示。
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（ 2 ）分别修改图 2-5 中 L、C 的值，计算ห้องสมุดไป่ตู้f o ，运行仿真分析，理解 L、C 与谐振频率 f o 的关系。
三、射频放大器
1.实验目的 （1）理解 RF(射频 、高频)放大器原理； （2）学习电路中注释的放置、编辑方法； （3）学习和巩固波特图示仪和示波器的使用方法 ； （4）学习如何用示波器观察有直流成分的信号波形 。 2.实验内容 （1）实验电路及仪器连接如图 2-14 所示，选择仪表工具条中的 放置于监测点，双击之，在弹出窗口 标签页的 （实时信号监测表）
修改标号（图中的 Input、Output） ；
鼠 标 指 鼠标指到 即显示注 释 到 即 显 示 实 时 监测表
图 2-14 （2）点击主菜单中 标，选择弹出式菜单中的
RF 放大器实验电路 （或在界面的空白处右击鼠
参考书目推荐：
1 ． 李良荣 罗伟雄 杨鲁平等 .《 EWB9 电子设计技术》 ，北京：机械工业出版社，2007.7 。 2 ． 李良荣 周骅 林洁馨等 . 《 EDA 技术及实验》 ，成都：电子科技大学出版社， 2008.8 。 3 ． 李良荣 罗伟雄 杨鲁平等 . 《现代电子设计技术》 ，北京：机械工业出版社， 2004.7 。
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所示
表 2-1
电容电感分析表 谐振频率 通频带 影响不大 影响不大 变宽 变窄 品质因数 Q 升高 降低 降低 提高
电感 L 减小 电感 L 增大 电容 C 减小 电容 C 增大
图 2-5
单调谐实验电路
图 2-6
单调谐回路的输出
波形分析：由图 2-6 中分析可知，输出信号幅度为 9.27V，频率为 10MHz，回路处于并联 谐振状态（输出幅度较大） 。 （2)频率特性的测试。对电路进行 “AC 小信号分析 ” ，设置频率参数 1MHz～100MHz，仿 真结果如图 2-7 所示幅频特性曲线。 波形分析：由 3-5-7 所示波特图中可见，谐振时，输出电压幅值达最大，且与电流源的 相位差为 O，该单调谐回路的谐振频率为 9.9MHz，此外，由幅频特性曲线还可测得通频带约
图 2-1
三极管高频特性分析电路
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4. 实验步骤 (1) f 和 f T 值的测量。 首先用示波器观察电路波形是否失真 。根据实验原理，对电路进行 AC 小信号分析 ，设置 如图 2-2 所示（Y 设置为 Decibel） ，结果如图 2-3 所示，点击 按钮，移动 1、2 号指针，
选择元器件工具条中每一个按钮都会弹出相应的元器件选择窗口，如图 1-3 所示是 器件系列有多个 Component （器件） 。
数据库 选择确定 电路符号 关闭窗口 元 器 件 选 元器件组 择窗口 功能描述 详细资料报表 模型数据报表 模型商 模型名 元件系列 封装商 封装类型 应用帮助 器件搜索
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（ 1） （ 2） 据表。 （ 3） 编辑。 （ 4） （ 5） （ 6） （ 7） （ 8） （ 9） （ 10 ） (11) （ 12 ） (13)
层次项目栏按钮 （ Toggle Project Bar ） ，用于设计管理器的开启 / 关闭。 层次电子数据表按钮 （ Toggle Spreadsheet view ） ，用于开关当前电路的电子数
升高 降低 升高 降低
（4）观察负载阻值(阻尼)变化对频率特性的影响。 对电阻进行参数扫描分析，电阻值分别取 0.5k、lk、1.5K，得到如图 2-13 所示的幅频特性。
图 2-13 对电阻 R1 的参数扫描分析 从图 2-13 中看到，负载阻值的改变会使幅频频特性曲线发生变化，具体表现为，阻值增 大时，通频带变窄、Q 值变大。在阻值较小时 ，这种变化尤为明显 。 双调谐回路本例不作介绍 。 思考： （ 1 ）在图 2-5 中，调整信号源的频率，会有什么效果？
元
件组的器件选择界面，其中一个 Group（元器件组）有多个 Family（元器件系列） ，每一个元
超连接
也叫封装名
图 1-3 通用器件选择窗口
3. 仪器工具条
仪表工具条如图 1-4 所示，它是进行虚拟电子实验和电子设计仿真的最快捷而又形象的 特殊工具，各仪表的功能名称与 Simulate 菜单下的虚拟仪表相同，如图 1-5 所示。
1 2 LC
。
f0 进行。 B
(5)品质因数 Q 反映 LC 回路的选择性：Q 越大，幅频特性曲线越尖锐 ，通频带越窄，选 择性越好；当 R 一定时，可通过减小回路 (L/C)比值来提高 Q 值，因为 Q
R L/C
。
Ui
Uo
Ui
Uo
李良荣 编著 （ a ）单调谐回路 （ b ）双调谐回路 项目来源：贵州省教育厅 2008 年教学质量与教学改革工程项目“EDA 教学电子资源的建设”
图 1-4
仪表工具条
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图 1-5 虚拟仪表名称
4. 设计窗口翻页
在窗口中允许有多个项目 ，点击如图 1-1 所示下部的翻页标签，可将其置于当前视窗 。
5. 设计管理器
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Multisim 10 基本应用
第一节 资源简介
1．Multisim 10 设计界面
设计界面如图 1-1 所示，
元器件工具条 系统工具条 主菜单
设计工具条 仿真开关 查看工具条 虚拟器件工具条 正在使用的元件列表
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图 2-4
LC 谐振回路
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3．实验步骤 单调谐回路的分析。 （1)按图 2-5 所示给定参数绘制单调谐回路，该谐振回路的谐振频率为
f0
1 2 LC
10 MHz
故加入 1A、10MHz 的激励源，R1 为负载。用示波器观察 U o 波形，如图 2-6 所示。
如图 1-1 所示左边的设计管理器可以将所有打开的设计项目中的任何一页置为当前设计 窗口，可以利用设计工具条中的 按钮开启/关闭。
6. 设计工具条
设计工具条如图 1-6 所示：
图 李良荣 1-6 设计工具条 编著 项目来源：贵州省教育厅 2008 年教学质量与教学改革工程项目“EDA 教学电子资源的建设”
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第二节 仿真实例
一、三极管的高频特性
1．实验目的 （1）理解晶体管的频率特性参数； （2）认识低频管和高频管的频响差异； 2．实验原理 晶体管频率特性主要指晶体管对不同频率信号的放大能力 ，表现为：在低频范围内 ，晶 体管的电流放大系数(α、β)基本上是恒定值 ，但频率升高到一定数值后，α和β将随频率 的升高而下降。 为定量比较晶体管的高频特性，工程上确定了几个频率参数 ：共基极截止频率 f ( 又称 α截止频率，是指α降低到其低频值的 0.707 ，即下降 3dB 时的频率 ) 、共发射极截止频率 f ( 又称β截止频率，是指β降低到其低频值的 0.707 时的频率 ) 、特征频率 f T ( 值β下降到 1 时所对应的频率 ) 、最高振荡频率 f max ( 功率增益为 1 时所对应的频率 ) 。 3. 实验电路 实验电路如图 2-1 所示。高频管 BF517 在元件工具条 内的 中选取。
仪表工具条
设计管 理窗口
设计工作窗口
设计翻页标签
图 1-1 Multisim10 的工作界面 2. 元件工具条 主数据库的元器件资源如图 1-2 所示。
图 1-2 元件库资源
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数据库按钮（ Database management ） ，可开启数据库管理对话框，对元件进行
元件编辑器按钮（ Create Component ） ，用于调整或增加 、创建新元件。 分析结果示窗按钮，其后的箭头下拉菜单选择分析命令。 后处理器窗口开 / 关，可以对已分析过的数据进行综合处理。 电气规则检查按钮。 屏幕捕捉器按钮 。 返回顶层按钮 。 由 Ultiboard 反注释到 Mutisim 。 注释到 Ultiboard 10 。 使用中的元件列表 ，列出了当前电路中用过的全部元件种类 。 Multisim 的帮助文件。
图 中 指 针 坐 标 约 为 y1 36dB 即 最 大 幅 值 ， 其 下 降 3dB 的 点 （ y 2 33dB ） ，这时的
x 2 394MHz 即是 f 。其特征频率（拖动指针，使 y 1 时的 x 值） f T 3.6GHz 。
图 2-2
AC 分析参数设置
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为 2MHz；利用公式 Q
f0 可算得 Q 值约为 4.9。 B
图 2-7
单调谐电路的波特图
（3）观察电感和电容取值变化对频率特性的影响。 对电感进行参数扫描分析（ ） ，电感量取值分别为 O.5μH、1.2μH、2μH
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摘 要
本教程涉及 Multisim10 在高频电子电路 教学中的应用。第一部分通过实例介绍常用仪器 仪表的测量方法和高级命令分析方法，主要应用了安培表 、伏特表、万用表 、信号发生器、 示波器、波特图示仪、失真度测量仪、网络分析仪、频谱分析仪等常用电子仪器 ；读者可依 据所选教材、侧重内容、学习进度适当取舍。
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图 2-8 设置扫描电感参数
图 2-9
对电感 L1 的参数扫描分析
图 2-10
对电容 C1 的参数扫描分析
结果表明：电感和电容的取值改变会使幅频特性曲线发生变化，具体变化情况见表 2-1