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摘要：Multisim 14.0是一款功能强大的模拟和数字电路仿真软件，广泛用于教育、研究和行业应用中。Multisim 14.0可用于设计、分析和验证各种电子电路，包括模拟电路、数字逻辑电路和混合信号电路等。基于该软件进行单管共射极实验的仿真研究，学会放大电路静态工作点的调试方法，分析静态工作点对放大器性能的影响，掌握放大器电压放大倍数、以及最大不失真电压的测试方法。

关键词：共射极放大器；仿真实验；Multisim14.0

一、Multisim14.0及其特点

（一）Multisim 14.0 的介绍

Multisim 14.0是一种电子电路仿真软件，由美国的电子设计自动化软件公司National Instruments开发。该软件可以模拟和分析模拟和数字电路，使工程师和学生能够设计、测试和验证其电路设计[1]。

Multisim 14.0具有直观的界面，轻松添加、删除和连接元件，支持多种元件、设备和布局选项，并提供先进的分析和优化功能。它还包括了电路仿真的主要功能，如直流、交流分析、传输函数分析、傅立叶/拉普拉斯/射频分析、噪声分析等等[2，3]。

（二）Multisim 14.0的特点

1、电路仿真功能：Multisim 14.0提供强大的电路仿真功能，用户可以使用集成的示波器、函数发生器、信号发生器等工具，对电路进行仿真分析。它支持模拟和数字电路仿真。

2、访问库：Multisim 14.0内置了13个行业标准库，包括基本元件、运算放大器、模拟器件、数字器件、传感器等等。

3、设计验证：Multisim 14.0可以验证电路设计是否满足某些性能要求，例如电路是否达到了预期增益或幅度响应。此外，它还提供了设计自动化，可让您快速设计和验证原型电路。

4、仿真效率：Multisim 14.0具有高效的仿真引擎，可以有效地模拟大型和复杂的电路，并且可以进行多次仿真以比较不同的设计方案。同时它也支持多线程，可以利用现代多核处理器提高仿真效率。

5、仿真结果可视化：Multisim 14.0可以在仿真过程中实时显示电路的运行状态，并提供多个可视化工具来呈现电路性能指标，例如波形图、频谱图、Bode图等等

二、实验仿真

（一）实验原理

晶体三极管具有电流放大作用，可构成共射、共基、共集三种组态放大电路。为了保证放大电路能够不失真地放大信号，电路必须要有合适的静态工作点，信号的传输路径必须畅通，而且输入信号的频率要在电路的通频带内

（二）设计仿真电路

1. 创建电路图：首先运行 Multisim 14.0 仿真软件，打开一个空白的电路文件； 选择新建电路图。在电路图编辑器中，可以从元件库中拖拽元件到电路图中，并使用导线连接元件

2.设置元件参数：双击电路图中的元件，可以打开元件属性对话框，对元件的参数进行设置。

3. 添加电源和信号源：在电路图编辑器中，选择电源/信号源工具栏，可以添加电源和信号源到电路中。

4. 运行仿真：在仿真工具栏中选择开始仿真按钮，软件将根据设置的仿真参数对电路进行仿真。

5. 观察仿真结果：在仿真过程中，用户可以在仿真结果窗口中观察电路的电压、电流、功率等参数的变化情况。

（三）共射极放大器静态工作点的分析

执行“SimuLate”命令，弹出“Analyses and Simulation”窗口，在选项区中选择“DC Operating  Point”，打开直流工作点分析对话框，如图2所示。

此时我们可以看出，集电极电流ICQ = I（R3） ≈ 1.39mA， 压降VCE=V（2）-V（3）=7.81462-2.97120=4.8434V，在电源电压为12V时，该放大电路的静态工作点合适

（四）放大电路动态分析仿真

4.1电压放大倍数测量

在交互仿真分析下运行仿真，双击示波器图标，单管共射放大电路输入/输出波形如图3所示

由图3可知，输入/输出信号相反，且输出波形没有失真，电压放大倍数AV=输出-90.79/4.8≈-19.8

4.2输入电阻测量

1）删除示波器XSC1，在放大电路的输入回路串联电流表XMM1、并联XMM2，在放大器的输入端串联R7=1kΩ的电阻模拟信号源的内阻，如图4所示

2）由仿真结果可得：输入电阻Ri=Vi /Ii=366.565nV/-61.743pA≈5.93kΩ.但在实际的测量电路中，由于电压表和电流表都不是理想的仪表，通常采用间接测量的方法。

4.3输出电阻测量

1）输出电阻的测量采用外接激励法。删去信号发生器，增加内阻R7，负载R6开路，在输出端外接峰值1000mV、频率1kHZ的正弦交流电电压源，串接电流表和电压表。如图5所示

3）双击电流表，选择电流档，双击电压表，选择交流电压档，在交互仿真分析下仿真，由仿真结果可得：输出电阻R0 =V0/I0≈2.80kΩ

4.4观察静态工作点对输出波形失真的影响

在仿真过程中，学生可任意改变器件参数设置，multisim仿真电路模拟和实际理论值基本吻合。虚拟仿真消除了学生在实验过程中损坏仪器的顾虑，使同学们对仪器的使用更加印象深刻。在实际情况下，由于元器件的温度值是不断变化的，在搭建的实际电路时还会存在电路干扰、电路接触不良等因素，最后造成测量的结果误差较大。因此在实际操作实验之前先进行仿真，有助于同学们找出电路中的问题，例如电路连接错误和器件选择不合适等，进而能够更加顺利地完成实验。

三、教学效果

通过基于Multisim14.0进行共涉及放大器仿真实验，其仿真结果与实际测量值非常接近，且Multisim14.0有丰富的元器件库，使搭建电路和调试非常方便，节约实验成本的同时也提高了容错率。传统的差动放大器理论讲解内容多为复杂抽象，学生很难有立体的直观感受，增加基于Multisim14.0仿真实验课，学生可在实验开始之前通过仿真仿真软件自主学习和预习相关电路的搭建和运行原理。基于mulitism14.0软件学生可以直接观察实验过程的各个参数变化和仿真结果，可以大大激发学生们的学习兴趣。

结束语

基于Multisim14.0仿真软件进行实验后，通过相关模拟电子技术课程的实践，收到了意想不到的教学效果。仿真模拟实验与理论课堂教学优势相互补，既能快速掌握理论知识，又大大提高了学习兴趣，并且仿真实验可以弥补操作实验的不足，也拓展了教学的手段，推进了教学实践操作的内涵式发展。

参考文献：

[1]李良荣，李震，顾平.NI Multisim电子设计技术[M].北京：机械工业出版社，2016.

[2] 杨京渝，彭丽，蔡振华.新工科下虚拟仿真技术平台在电气类专业中的应用探讨[J].科技风， 2021（29）：111-113.

[3] 岳祥楠，贺小星，马飞虎等.虚拟仿真技术在测绘工程实践教学中的应用[J].测绘工程，2021， 30（01）：76-80.

作者简介：王玉（1988.10-）  男  河南省南阳市  汉族  硕士研究生  实验师  研究方向：机械电子