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摘要：针对高频电路实验教学的特点，阐述了软件仿真研究的可行性和必要性。并将Multisim 软件应用于高频小信号谐振放大器实验的仿真研究中，尤其是LC并联谐振回路的特性分析中。研究表明Multisim软件平台克服了传统实验设备的不足，使实验更加灵活，也更有利于提高学生的自学能力和创新意识。
关键词：高频实验;Multisim;高频小信号放大器
1.引言
《高频电子线路》是无线电技术类专业的一门主要技术基础课，是理论和实践性都很强的课程。传统的实验模式为使用高频试验箱，以功能模块的形式进行实验。每个或几个模块可完成一个验证性的实验。模块内部的电路已经搭建好，不能修改。这样的高频实验箱只能进行验证性的实验，大大的限制了学生的创新性。另外，传统实验过程中还会遇到元件虚焊或损坏、仪器缺乏、性能不稳定等棘手问题，浪费有限的实验课时间，影响实验的正常进行及学生实践的积极性。
本文首先介绍了Multisim软件的主要功能及特点，然后具体阐述高频小信号放大器的软件仿真研究，最后对高频小信号放大器的电压增益、通频带、矩形系数等主要技术指标进行分析。
2.Multisim的主要功能及特点
Multisim是美国国家仪器（NI）有限公司推出的以Windows为基础的仿真工具，适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。可以方便的使用Multisim交互式地搭建电路原理图，并对电路进行仿真。可以很好的解决理论教学与实际动手实验相脱节的这一老大难问题。
利用Multisim强大的仿真功能，在计算机上进行电子线路的实验，有着它独特的优势，它不受时间、地点、设备的限制。通过Multisim的仿真，可使每位学生亲自动手动脑进行电路连接、元件参数的选择、分析各元器件参数变化对电路带来的影响和作用，通过仿真把理论和实践结合起来，从而加深学生对电路的认识。
3.高频小信号放大器的仿真
高频小信号放大器是通信设备中常用的功能电路。主要实现对微弱的高频信号进行不失真的放大。若输入信号为，则输出电压，其中为放大器的电压增益。从信号所含频谱来看，输入信号频谱与放大后输出信号的频谱是完全相同的。
3.1以电阻作为负载的高频小信号放大器
如图1所示，它是由共发射极组态的晶体管和负载电阻组成。其直流偏置由来实现，为高频旁路电容，为耦合电容。输入信号加在晶体管Q1的b、e之间，而放大器的输出电压取至Q1的c与e之间。
图1 负载为电阻的高频小信号放大器
为了模拟高频小信号的输入电压，本论文中以V1、V2、V3、V4四个交流电压源串联模拟，四个电压源的参数如图所示。其中V1为待放大的信号，频率为10.6MHz;V2、V3、V4为干扰信号。仿真后得到的信号波形如图2所示，
图2 输入、输出波形
由此可见电阻作为负载时没有滤波作用。为了将有用信号提取出来需要在负载端加入滤波电路，因此常常将LC并联谐振回路作为放大器的负载，实现带通滤波。
3.2 LC并联谐振回路
如图3所示，根据电路理论可知，并联谐振回路谐振频率为，可得MHZ，借助Multisim软件的的波特测试仪可方便的查看到对应的频率响应，如图4所示，改变电阻R2 的阻值为10KΩ，则得到的波特图如图5所示，显然谐振回路的电阻对谐振网络的滤波效果有很大的影响，电阻越大曲线越尖锐。
图3 LC并联谐振回路 图4 波特图1
图5波特图2
3.3单调谐高频小信号放大器
将图3的LC并联谐振回路作为放大器的负载即在图1中的电阻R3两端并联上一个56pF的电容和一个4?H的电感，即得到单调谐的放大器。同样的输入信号，则得到输出波形如
图7所示。
图6 单调谐高频小信号放大器输入、输出波形
3.3.1 电压增益
从图6的仿真结果可知：输入信号依然为多个高频信号的叠加，有效值为1mV;输出为10.6MHz的单一频率信号，有效值为210mV。通过输入信号和输出信号的比较可知该电路可以完成选频功能，根据电压增益公式，可得，负号说明输出电压与输入电压极性相反，这一点从图2中可明显看出。显然该电路有选频放大功能。
3.3.2 通频带
通频带的定义是放大器的电压增益下降到最大值的0.707倍时所对应的频带宽度，常用表示。由图5可知，增益最大值为0.64，当电压增益下降到最大值的0.707倍即0.452时对于的频率为11.1MHz，如图7所示。由此，可求得MHz。
图7波特图3 图8 波特图4
3.3.3矩形系数
矩形系数是表征放大器选择性好坏的一个参量。理想的频带放大器的频率响应曲线应是矩形。但是，实际放大器的频率响应曲线与矩形有较大的差异。矩形系数用来表示实际曲线形状接近理想矩形的程度，通常用
表示，其定义为。由图8可知，因而求得，与理论计算值9.99相差不大，都远大于1。由此可见单调谐回路放大器的谐振曲线与矩形相差较远，选择性差。
4.结束语
通过上面的仿真分析，对高频小信号谐振放大器的作用一目了然，尤其是谐振回路的滤波作用。借助Multisim仿真平台把抽象复杂的概念和理论简单化、形象化，使复杂的电路分析变得简单易懂。
参考文献：
关键词：高频实验;Multisim;高频小信号放大器
1.引言
《高频电子线路》是无线电技术类专业的一门主要技术基础课，是理论和实践性都很强的课程。传统的实验模式为使用高频试验箱，以功能模块的形式进行实验。每个或几个模块可完成一个验证性的实验。模块内部的电路已经搭建好，不能修改。这样的高频实验箱只能进行验证性的实验，大大的限制了学生的创新性。另外，传统实验过程中还会遇到元件虚焊或损坏、仪器缺乏、性能不稳定等棘手问题，浪费有限的实验课时间，影响实验的正常进行及学生实践的积极性。
本文首先介绍了Multisim软件的主要功能及特点，然后具体阐述高频小信号放大器的软件仿真研究，最后对高频小信号放大器的电压增益、通频带、矩形系数等主要技术指标进行分析。
2.Multisim的主要功能及特点
Multisim是美国国家仪器（NI）有限公司推出的以Windows为基础的仿真工具，适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。可以方便的使用Multisim交互式地搭建电路原理图，并对电路进行仿真。可以很好的解决理论教学与实际动手实验相脱节的这一老大难问题。
利用Multisim强大的仿真功能，在计算机上进行电子线路的实验，有着它独特的优势，它不受时间、地点、设备的限制。通过Multisim的仿真，可使每位学生亲自动手动脑进行电路连接、元件参数的选择、分析各元器件参数变化对电路带来的影响和作用，通过仿真把理论和实践结合起来，从而加深学生对电路的认识。
3.高频小信号放大器的仿真
高频小信号放大器是通信设备中常用的功能电路。主要实现对微弱的高频信号进行不失真的放大。若输入信号为，则输出电压，其中为放大器的电压增益。从信号所含频谱来看，输入信号频谱与放大后输出信号的频谱是完全相同的。
3.1以电阻作为负载的高频小信号放大器
如图1所示，它是由共发射极组态的晶体管和负载电阻组成。其直流偏置由来实现，为高频旁路电容，为耦合电容。输入信号加在晶体管Q1的b、e之间，而放大器的输出电压取至Q1的c与e之间。
图1 负载为电阻的高频小信号放大器
为了模拟高频小信号的输入电压，本论文中以V1、V2、V3、V4四个交流电压源串联模拟，四个电压源的参数如图所示。其中V1为待放大的信号，频率为10.6MHz;V2、V3、V4为干扰信号。仿真后得到的信号波形如图2所示，
图2 输入、输出波形
由此可见电阻作为负载时没有滤波作用。为了将有用信号提取出来需要在负载端加入滤波电路，因此常常将LC并联谐振回路作为放大器的负载，实现带通滤波。
3.2 LC并联谐振回路
如图3所示，根据电路理论可知，并联谐振回路谐振频率为，可得MHZ，借助Multisim软件的的波特测试仪可方便的查看到对应的频率响应，如图4所示，改变电阻R2 的阻值为10KΩ，则得到的波特图如图5所示，显然谐振回路的电阻对谐振网络的滤波效果有很大的影响，电阻越大曲线越尖锐。
图3 LC并联谐振回路 图4 波特图1
图5波特图2
3.3单调谐高频小信号放大器
将图3的LC并联谐振回路作为放大器的负载即在图1中的电阻R3两端并联上一个56pF的电容和一个4?H的电感，即得到单调谐的放大器。同样的输入信号，则得到输出波形如
图7所示。
图6 单调谐高频小信号放大器输入、输出波形
3.3.1 电压增益
从图6的仿真结果可知：输入信号依然为多个高频信号的叠加，有效值为1mV;输出为10.6MHz的单一频率信号，有效值为210mV。通过输入信号和输出信号的比较可知该电路可以完成选频功能，根据电压增益公式，可得，负号说明输出电压与输入电压极性相反，这一点从图2中可明显看出。显然该电路有选频放大功能。
3.3.2 通频带
通频带的定义是放大器的电压增益下降到最大值的0.707倍时所对应的频带宽度，常用表示。由图5可知，增益最大值为0.64，当电压增益下降到最大值的0.707倍即0.452时对于的频率为11.1MHz，如图7所示。由此，可求得MHz。
图7波特图3 图8 波特图4
3.3.3矩形系数
矩形系数是表征放大器选择性好坏的一个参量。理想的频带放大器的频率响应曲线应是矩形。但是，实际放大器的频率响应曲线与矩形有较大的差异。矩形系数用来表示实际曲线形状接近理想矩形的程度，通常用
表示，其定义为。由图8可知，因而求得，与理论计算值9.99相差不大，都远大于1。由此可见单调谐回路放大器的谐振曲线与矩形相差较远，选择性差。
4.结束语
通过上面的仿真分析，对高频小信号谐振放大器的作用一目了然，尤其是谐振回路的滤波作用。借助Multisim仿真平台把抽象复杂的概念和理论简单化、形象化，使复杂的电路分析变得简单易懂。
参考文献：
[1]张肃文.高频电子线路[M].北京：高等教育出版社，2005.
[2]阳昌汉.高频电子线路[M].北京：高等教育出版社，2006.
[3]康华光.电子技术基础模拟部分（第五版）[M].北京：高等教育出版社，2005.
[4]孙俊卿，罗云林，黄建宇.基于 Multisim的高频电路实验教学研究[J].实验技术与管理2010，27（6）：80-83.