基于Multisim的高频功率放大器特性分析_任丹
基于MultiSim的高频调谐放大器的仿真分析
@引言
电子线路的设计要经过设计方案提出 $ 方案验证 和修改三个阶段 # 有时甚至需要经过多次反复 % 传统的 设计方法一般是采用搭接实验电路的方法进行 # 这种 方法费时 $ 费用高 $ 效率低 % 随着计算机技术水平的不 断 提 高 # 电 子 线 路 设 计 仿 真 软 件 迅 速 发 展 起 来 #!"# !!$%&’()*+& "%,+-* #.’)/0’+)* 电 子 设 计 自 动 化 " 技 术 应 运 而 起 #功 能 日 益 强 大 #运 行 速 度 快 #使 得 电 子 线 路 设计人员能在计算机上完成电路的功能设计 $ 逻辑设 计 $ 性能分析等 % !"# 技术的发 展 是 电 子 技 术 设 计 领 域的一场革命 #!"# 技术的推 广 极 大 地 推 动 了 电 子 工 业的发展 #!"# 技术是电子系统设计的技术潮流 %
菜单栏 )A+/.$0’% * 的 #*0$C,%, 仿真选项 # 选择相应的仿 真方式和仿真参数 # 点击相应的分析方法的对话框中 的 )A+/.$0’%* 按 钮 即 可 进 行 电 路 性 能 仿 真 以 及 观 察 和 分析波形 %
, A68:;B;7,--@ 软件的特点及功能介绍
!12 !!$%&’()*+&,1)(34%*&5 电 子 工 作 平 台 " 是 加
交流分析是分析电路的小信号频率响应 " 其分析 结果以幅频特性和相频特性两个图形显示" 点击
!"& 通频带与选择性的测量
由于实际应用中的调谐放大器所放大的一般都是 已调制的信号 ! 而已调制信号都包含一定的频谱宽度 ! 所以放大器必须有一定的通频带 ! 以便让必要的信号 中的频谱分量通过放大器 " 当放大器的负载是谐振回 路时 ! 放大器的谐振特性和谐振回路的谐振特性是一 致的 " 和谐振回路相同 ! 放大器的电压增益下降到最大 值 的 E=C 倍 % 即 >R<>R< & 时 ! 所 对 应 的 频 率 范 围 ! 称 为 放 大器的通频带 ! 用 <"HE=C 表示 " 因此 ! 若减小输入信号 的频率 ! 使之偏离谐振回路的谐振频率 ! 当输出电压增 益下降至最大值的 E=C 倍时记下此时输入 信 号 的 频 率
基于multisim的音频功率放大电路分析与设计
图 7 输出信号电压波形
信息技术与信息化 电子与通信技术
摘 要 关键词
网络安全监测装置的设计与应用
刘晓亮 * 杨广建 刘志国 许文波 LIU Xiao-liang YANG Guang-jian LIU Zhi-guo XU Wen-bo
电力作为关系国计民生的重要基础设施领域 , 已被不少国家视为“网络战”首选攻击目标，电力监控系 统的网络安全形势日益严峻。国家各部委及国家电网公司相继出台了相关的政策来要求及指导电力监控 系统网络安全管理体系的建设。本文首先对电力监控系统网络安全监测装置的建设背景进行介绍，并对 PNSMD-1000 装置整体设计及关键技术进行详细的分析。目前装置已在全国各地部署应用，运行结果验 证了装置的可行性及有效性。
，
，
，如图 3 所示。由于
电路对称
，则有
，
， 则有：
Q4 管静态工作点合适时，UCE 为电源电压的近一半，即 ，则有：
差分放大电路、恒流源电路的三极管可以选取 2N5551，
其参数为
,
，
，可以电
路满足要求。R8、R14、C2 组成级间负反馈网络，使电路频带展宽， 电路稳定性提高。
按照设计要求，通过以上电路设计、元器件的选取和
，则有：
1.1 电压激励电路的确定 电压激励级可以采用共射组态放大电路，差分放大电路
和集成运算放大电路。共射组态放大电路即能放大电压，也 能放大电流。差分放大电路采用对称的共射放大电路，射级 连接在一起，对抑制零点漂移起到了很好的作用，因此电路 性能稳定。集成运算放大电路内部采用差分放大电路、中间 电压放大电路、输出电路和偏置电路组成，电路性能稳定且 功率消耗小。对于该电路设计由于功率放大电路采用 OCL 电 路是双电源分立元件电路，故电压激励级采用双电源的差分 放大电路，前后级电路均为双电源，电路设计和应用较为方 便。
基于Multisim的高频功率放大器特性分析_任丹
中的应用 [ J] .实验科学与技术 , 2010 (2): 66 -69. [ 3] 侯丽敏 , 闫健 .“通 信电 子线 路 ” 课程 中集 成 电路 的
仿真与教学 [ J] .电气电 子教学学 报 , 2010 (2): 79 -8 1.
第 2期 任 丹 :基于 Multisim的高频功率放大器特性分析
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到了良好的效果 。这为高频电子电路的理论教学和 实验教学提供了一个很好的思路 , 也是一种实现以 学生为主体 , 教师为主导的教学理念的新的尝试 。
参考文献 : [ 1] 黄亚平 .高频电 子技术 :第 2版 [ M] .北京 :机 械工
1.4 外部特性 当放大器的集电极电源 、 基极偏置电压 、 输入
信号幅度以及负载四个参数中的一个发生改变 , 其
余三个参数不变的前提下 , 了解放大器输出电流 、
输出功率及效率的变化与参数之间的关系即为外部
特性 。 对应各个参数变化的外部特性分别称为集电
极调制 特性 、 基极调 制特性 、 振幅 特性和负载特
在项目化教学过 程中 , 不仅强 调知识点 的理 解 , 更强调师生之间的互动 。因而如何将教师讲授 转化为学生自主学习 , 提高学生学习兴趣 , 成为教 学改革的一个目标 。
文章从高频电子技术课程自身的特点出发 , 从 教学实际和学生的兴趣和接受能力考虑 , 力图减少 理论知识的枯燥性 , 在仿真电路的选取上 , 综合多 方因素考虑 , 仿真电路设计如图 1。 利用此仿真电 路 , 学生可以进行元件接线 , 参数设定 , 边连线 , 边测试 , 边修改 , 边分析 , 并与理论计算结果进行 对照 。为以后的电路分析 、 设计和优化提供了一个 新的平台 。
高频电路Multisim仿真实验二 高频功率放大仿真
实验二 高频功率放大器一、高频功率放大器原理仿真，电路如图所示：(Q1选用元件Transistors 中的 BJT_NPN_VIRTUAL)图2.1 高频功率放大器原理图1、集电极电流ic（1）设输入信号的振幅为0.7V ，利用瞬态分析对高频功率放大器进行分析设置。
要设置起始时间与终止时间，和输出变量。
（2）将输入信号的振幅修改为1V ，用同样的设置，观察i c 的波形。
（提示：单击simulate 菜单中中analyses 选项下的transient analysis...命令，在弹出的对话框中设置。
在设置起始时间与终止时间不能过大，影响仿真速度。
例如设起始时间为0.03s ，终止时间设置为0.030005s 。
在output variables 页中设置输出节点变量时选择vv3#branch 即可）（3）根据原理图中的元件参数，计算负载中的选频网络的谐振频率ω0，以及该网络的品质因数Q L 。
根据各个电压值，计算此时的导通角θc 。
（提示根据余弦值查表得出）。
srad LCw /299.61012610200116120=⨯⨯⨯==-- =Cθ87.80378.0299.61263000=⨯==Lw R Q L2、线性输出（1）要求将输入信号V1的振幅调至1.414V。
注意：此时要改基极的反向偏置电压V2=1V，使功率管工作在临界状态。
同时为了提高选频能力，修改R1=30KΩ。
（2）正确连接示波器后，单击“仿真”按钮，观察输入与输出的波形；输入端波形：输出端波形:（3）读出输出电压的值并根据电路所给的参数值，计算输出功率P0，PD，ηC；输出电压：12V ；∑==RI V I P m c cm m c 21102121 0C cc D I V P = Dc P P 0=η二、 外部特性1、调谐特性，将负载选频网络中的电容C1修改为可变电容（400pF ），在电路中的输出端加一直流电流表。
当回路谐振时，记下电流表的读数，修改可变电容百分比，使回路处于失谐状态，通过示波器观察输出波形，并记下此时电流表的读数；谐振时，C=200pF ，此时电流为：-256.371输出波形为：将电容调为90%时，此时的电流为-256.389mA 。
基于 Multisim 的高频放大器的设计与分析 精品
学校代码： 11059学号：0905076032Hefei University毕业论文（设计） BACHELOR DISSERTATI ON论文题目：基于Multisim的高频放大器的设计与分析学位类别：工学学士年级专业(班级)： 09通信工程（2）班作者姓名：洪伟导师姓名：顾涓涓完成时间： 2013年5月22日基于Multisim的高频放大器的设计与分析中文摘要我们知道，无线通信接收设备的接收天线接收从空间传来的电磁波并感应出的高频信号的电压幅度是（μV）到几毫伏（mV），而接收电路中的检波器（或鉴频器）的输入电压的幅值要求较高，最好在1V左右。
这就需要在检波前进行高频放大和中频放大。
为此，我们就需要设计高频小信号放大器，完成对天线所接受的微弱信号进行选择并放大，即从众多的无线电波信号中，选出需要的频率信号并加以放大，而对其它无用信号、干扰与噪声进行抑制，以提高信号的幅度与质量。
晶体管集电极负载通常是一个由LC组成的并联谐振电路。
由于LC 并联谐振回路的阻抗是随着频率变化而变化，理论上可以分析，并联谐振在谐振频率处呈现纯阻，并达到最大值。
即放大器在回路谐振频率上将具有最大的电压增益。
若偏离谐振频率，输出增益减小。
总之，调谐放大器不仅具有对特定频率信号的放大作用，同时也起着滤波和选频的作用。
本次设计以理论分析为依据，以实际制作为基础，用LC振荡电路为辅助，来消除高频放大器自激振荡和实现准确的频率选择；另加其它电路，实现放大器与前后级的阻抗匹配。
此次设计的指标为：输入中心频率为4MHZ的正弦波，通频带≥100KHZ，增益≥40dB。
关键词：高频小信号、谐振放大器、谐振频率、通频带、矩形系数、电压增益Design and analysis of high frequency amplifier based on MultisimABSTRACTWe know that the radio communication receiving apparatus receiving antenna electromagnetic waves coming from space, and senses the voltage amplitude of the high frequency signal is (μV) to several millivolts (mV), and the receiving circuit of the detector (or the frequency discriminator unit) of the input voltage amplitude higher, preferably about 1V. This requires high-frequency amplification and detection prior to the IF amplifier. To this end, we need to design high-frequency small-signal amplifier, the completion of the weak signal received by the antenna to select and amplify, from numerous radio wave signal, select the desired frequency signals to be amplified, and other unwanted signals, interference and noise suppression to improve the quality of the amplitude of the signal. The transistor collector load is typically composed of a parallel LC resonant circuit. Since the impedance of the LC parallel resonant circuit with frequency changes, can be analyzed in theory, at the resonant frequency of the parallel resonant presented purely resistive, and the maximum. The amplifier circuit has a resonant frequency will be the maximum voltage gain. If you deviate from the resonant frequency, the output gain is reduced. In short, the tuning amplifier only has the specific frequency signal amplification effect, but also plays the role of filtering and frequency selection.The design is based on a theoretical analysis, based on the actual production, with the LC oscillator circuit for the assistance, to eliminate high frequency amplifier to achieve self-oscillation and accurate frequency selection; plus other circuits to achieve impedance matching amplifier before and after class. The design of indicators: input 4MHZ center frequency sine wave pass-band 100KHZ, gain 40dB.KEY WORDS: High-frequency small-signal; The resonant amplifier; The resonant frequency; Pass-Band; Rectangular coefficient; Voltage gain目录第一章 绪论 (1)1.1 背景及意义 (1)1.2 Multisim 软件的简单介绍 (1)1.3 设计过程及工艺要求 (2)1.3.1 基本参数 (2)1.3.2 主要组成部分 (3)第二章 电路的基本原理和性能指标 (4)2.1总体设计电路方框图 (4)2.2高频小信号调谐放大器的原理分析 (4)2.3小信号调谐放大器的主要质量指标 (5)2.3.1谐振频率 (5)2.3.2谐振增益（V A ） (6)2.3.3通频带 (6)2.3.4选择性 (8)2.4晶体管高频小信号等效电路与分析方法 (8)第三章 电路设计方案的选择与参数计算 (12)3.1电路设计方案 (12)3.1.1方案一：单级谐振放大电路的设计 (12)3.1.2方案二：多级谐振放大电路的设计 (13)3.1.3方案选择 (15)3.2多级谐振放大电路的设计和分析 (15)3.2.1电路设计分析 (15)3.3电路参数的计算 (16)3.3.1设置静态工作点 (17)3.3.2谐振回路参数计算 (17)3.3.3确定耦合电容与高频滤波电容 (19)第四章高频谐振放大器电路测试结果分析 (20)4.1仿真测试结果分析 (20)4.1.1测量并调整放大器的静态工作点 (20)4.1.2谐振频率的调测与技术指标的测量 (21)4.2高频小信号谐振放大器的硬件实现 (23)4.2.1多级放大器的PCB图 (23)4.2.2电路元器件的安装 (23)4.2.3放大器的焊接 (25)4.3实际测试结果分析 (26)4.3.1放大器实际测试环境 (26)4.3.2放大器实际调试及结果分析 (27)第五章总结： (32)参考文献 (34)致谢 (35)附录1： (36)附录2： (39)第一章绪论1.1 背景及意义放大高频小信号（中心频率在几百KHZ到几百MHZ，频谱宽度在几KHZ到几十MHZ的范围内）的放大器，称为高频小信号放大器。
基于Multisim的高频谐振功率放大器仿真实验设计
1实验目的高频谐振功率放大器的主要功能是将微弱的电信号以足够大的功率发射出去，由于负载是LC 谐振回路，因此具有滤波的功能。
此外高频谐振功率放大器还可以构成调幅电路、倍频器电路，因此是组成无线发射机的重要电路，是“高频电子线路”课程的重点内容，也是电子信息类学生必须要掌握的知识。
然而这部分的内容理论性较强，涉及到的数学知识较多，教师采用传统的PPT 授课方法，对学生来说晦涩难懂[1]。
实验是检验理论最好的办法，但目前有些高校高频实验仪器单一、设备老旧，很难满足实验的需求。
仿真软件可以帮助我们较好地解决这个问题。
本文选用的Multisim 软件具有强大的仿真功能，除了拥有大量丰富的虚拟元件和多种虚拟测量仪器外，还提供完备的分析方法[2]。
只要将软件安装在电脑上，学生就可以在电脑上完成电路的设计、搭建、运行和测试的仿真练习。
为了帮助学生更好地掌握高频谐振功率放大器的工作过程，笔者总结多年的教学经验，借助Multisim 软件，设计了一套高频谐振功率放大器的仿真实验，包括验证实验和设计实验两部分，验证实验包括高频谐振功放工作状态分析、负载特性分析、调制特性分析，设计实验包括设计滤波匹配网络和倍频器，两部分实验逐渐推进。
希望通过实验仿真，解决理论教学中枯燥难懂的问题，帮助学生更深入地理解这部分知识。
2实验设计步骤2.1创建测试电路并分析电路组成要求学生使用Multisim 软件创建如图1所示的实验电路，引导学生观察分析该电路的组成，可以以填空题形式记录分析结果。
分析：在输入回路，用电感和电阻串联构成基极自偏置电路，保证晶体管Q 1工作在截止区。
而在输出回路，由直流电源V 1、电基于Multisim 的高频谐振功率放大器仿真实验设计【摘要】为了帮助学生更好地学习高频谐振功率放大器工作过程，设计了该电路仿真实验，内容包括工作状态分析、负载特性分析、调制特性分析、设计滤波匹配网络和倍频器。
借助Multisim 软件仿真了实验内容，仿真结果形象直观，与理论结果一致，可以有效调动学生学习积极性和创新主动性。
用Multisim分析高频谐振功率放大器
用Multisim分析高频谐振功率放大器【摘要】以Multisim为平台分析了高频谐振功率放大器的负载特性、调制特性和放大特性，仿真结果与理论分析结果一致，，说明了Multisim 在电子电路教学中具有非常重要的作用，并且比传统实验具有更多的优越性。
【关键词】Multisim;高频谐振功率放大器;特性;仿真Multisim10是专门用于电子电路仿真和设计的电子自动化软件，设计与仿真实验可以同步进行，边设计边实验，修改调试方便，实验中不消耗实际的元器件。
在计算机上做仿真实验，具有直观、方便、高效的优点。
并且可通过实际的电路，对最后的设计结果进行验证。
在电子技术教学中引入电路设计仿真软件设计电路，是提高学生电子电路设计水平和设计能力的有效方法，对于培养创新和实用人才、改革传统的实验教学模式，提高实验教学质量有重要的意义。
高频谐振功率放大器是无线电通信系统中的重要组成部分，在无线电信号发射时，要使发射的高频信号覆盖足够的范围，待发射的高频信号必须经过一系列的放大，以获得足够的功率，然后馈送到天线上辐射出去，因此必须采用高频谐振功率放大器，为了提高效率，谐振功率放大器工作在丙类状态。
利用Multisim 软件构建高频谐振功率放大器的仿真电路，分析其负载特性、调制特性和放大特性。
1.高频谐振功率放大器仿真电路的构建与仿真高频谐振功率放大器的仿真电路如图1所示，功率表1为输出功率，功率表2为直流电源提供的功率，示波器A通道波形为集电极电流波形，B通道为负载上的电压波形，函数信号发生器1产生的信号为输入的余弦波信号，频率为1.12MHz，振幅为0.8v，偏移量为-65mv。
图1 高频谐振功率放大器的仿真电路图打开仿真开关，双击示波器图标，可以得到集电极电流及负载上的电压波形如图2所示。
由图2可见，由于高频谐振功率放大器工作在丙类状态，在一个信号周期内，只有短时间内导通，集电极电流为尖顶余弦脉冲;由于谐振回路具有选频作用，输出为完整的余弦波。
基于Multisim的高频功率放大器仿真分析
实验效果。利用 Ｍ ｕ ｈ ｉ ｓ ｉ ｍ搭建的实验平台进行仿 真 分析 ，符 合 实验教 学 的要求 。
第 １ ２卷 第 １期 ２ ０ １ ４年 ２月
实验科学 与技术
Ｅｘ ｐ ｅ ｒ ｉ ｍｅ ｎ ｔ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｔｅ ｃ ｈｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ
Ｖｏ Ｌ １ ２ Ｎｏ ． １
Ｆｅ ｂ ． ２０１ ４
基 于 Ｍｕ ｈ ｉ ｓ ｉ ｍ 的 高 频 功 率 放 大 器 仿 真 分 析
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ａ ｔ ｙ ｐ ｉ ｃ ａ ｌ ｈ ｉ ｇ ｈ — ｆ ｒ ｅ ｑ ｕ ｅ ｎ ｃ ｙ ｒ ｅ ｓ ｏ ｎ ａ ｎ ｃ ｅ ｐ ｏ ｗ ｅ ｒ ａ ｍｐ ｌ ｉ ｉ ｆ ｅ ｒ ｗｈ ｉ ｃ ｈ ｉ ｓ ｔ ｈ ｅ ｃ ａ ｓ ｃ ａ ｄ ｅ ｃ ｏ ｎ ｎ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｃ ｌ ａ ｓ ｓ — Ａ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｃ ｌ ａ ｓ ｓ — Ｃ ｐ ｏ ｗ ｅ ｒ ａ ｍｐ ｌ ｉ ｉ ｆ ｅ ｒ ｉ ｓ ｂ ｕ ｉ ｈ ａ ｎ ｄ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｅ ｄ ｂ ｙ ｍｅ ａ ｎ ｓ ｏ ｆ ａ ｄ ｖ ａ ｎ ｃ ｅ ｄ ＲＦ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｏ ｆ Ｍｕ ｈ ｉ ｓ ｉ ｍ． Ｔ ｈ ｅ ｗ ｏ ｒ ｋ ｓ ｔ ａ ｔ ｅ ｏ ｆ ｃ ｌ ａ ｓ ｓ — Ａ ｐ ｏ ｗ ｅ ｒ ａ ｍｐ ｌ ｉ ｉ ｆ ｅ ｒ ， ｔ ｈ ｅ ｔ ｕ ｎ ｉ ｎ ｇ ｃ ｈ ａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｒ ｉ ｓ ｔ ｉ ｃ ｓ ｏ ｆ ｃ ｌ ａ ｓ ｓ — Ｃ ｐ ｏ ｗｅ ｒ ａ ｍｐ ｌ ｉ ｉ ｆ ｅ ｒ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｌ ｏ ａ ｄ ｃ ｈ ａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｒ ｉ ｓ ｔ ｉ ｃ ｓ ｏ ｆ ｃ ａ ｓ ｃ ａ ｄ ｅ ａ ｍｐ ｌ ｉ ｉ ｆ ｅ ｒ ａ ｒ ｅ ｇ ｉ ｖ ｅ ｎ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｆ ｏ ｒ ｍ ｏ ｆ ｇ ｒ ａ ｄ ｉ ｎ ｇ ｔ ｅ ｓ ｔ ａ ｎ ｄ ｃ ａ ｓ ｃ ａ ｄ ｅ ｔ ｅ ｓ ｔ ． Ｔ ｈ ｅ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ａ ｇ ｒ ｅ ｅ ｗｉ ｔ ｈ ｔ ｈ ｅ ｔ ｈ ｅ ｏ ｒ ｅ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ，ｗ ｈ ｉ ｃ ｈ ｐ ｒ ｏ ｖ ｉ ｄ ｅ ｄ ｓ ａ ｆ ｅ ｇ ｕ ａ ｒ ｄ ｏｒ ｆ ｔ ｈ ｅ ｐ ｒ ａ ｃ ｔ ｉ ｃ ｅ ｔ ｅ ａ ｃ ｈ ｉ ｎ ｇ ｏ ｆ ｈ ｉ ｇ ｈ
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[ 7] 庄海军 .基于软 件仿 真 的高 频功 率 放大 器设 计 [ J] . 电子工程师 , 2008 (11):33 -45.
第 2期 任 丹 :基于 Multisim的高频功率放大器特性分析
· 117·
到了良好的效果 。这为高频电子电路的理论教学和 实验教学提供了一个很好的思路 , 也是一种实现以 学生为主体 , 教师为主导的教学理念的新的尝试 。
参考文献 : [ 1] 黄亚平 .高频电 子技术 :第 2版 [ M] .北京 :机 械工
(上接第 104页 )
参考文献 : [ 1] 王雪梅 , 侯晓薇 , 王 永 智 .植物 紫 外吸 收剂 的 筛选 研
究 [ J] .日用化学工业 .2005, 35 (3):164 -166. [ 2] 赵 九 章 .高 空 大 气 物 理 学 [ M] .北 京 :科 学 出 社 ,
1996: 12 -13. [ 3] 陈毅挺 , 陈燕 , 林琪 .果皮 的紫 外 吸收 剂提 取 筛选 及
(1)
式中 , Ic0 表 示直 流 成分 ;ic1 表示 基 波频 率成 分 ;
ic2 、 icn分别表示二次谐波 、 n次谐波成分 ;ω表示
角 频 率 , 2ω、 nω分 别 表 示 角 频 率 的 2 倍 和 n
倍 [ 1] 。
利用集电极调谐电路的选频作用 , 让谐振回路
工作于基频 , 从而取ห้องสมุดไป่ตู้基频分量 , 使输出信号与输 入信号的频率成分相同 。
高频功率放大器是通过将直流输入功率转换化 为交流功率输出 , 以提高发射信号能量 , 便于接收 机接收电路 , 因而要求输 出功率大 、 效率高 , 同 时 , 输出中的谐波分量应该尽量小 , 以免对其他频
① 收稿日期 : 2011 -01 -20 作者简介 :任丹 (1973— ), 女 , 辽宁丹东人 , 讲师 , 研究方向 :电子与通信 。
优化复 配研 究 [ J] .光谱 实验 室 .2009, 26 (4): 837
[ 4] 李雅茹 .基于 Multisim2001的 DSB信 号的 调制 与解调 [ J] .机电技术 , 2009 (4): 44 -46 .
[ 5] 辛修芳 , 曾庆国 .计 算机仿 真在高频 电子 线路 教学中 的应 用 [ J] .佳 木 斯 大 学 学 报 :自 然 科 学 版 , 2010 (2): 190 -192.
业出版社 , 2009. [ 2] 颜芳 , 黄扬帆 , 刘晓 .Multisim10在高频电子线路教学
中的应用 [ J] .实验科学与技术 , 2010 (2): 66 -69. [ 3] 侯丽敏 , 闫健 .“通 信电 子线 路 ” 课程 中集 成 电路 的
仿真与教学 [ J] .电气电 子教学学 报 , 2010 (2): 79 -8 1.
在图 7中集 电极电源电压在 2 ～ 20 V之间变 化 , 输出电压逐渐增大 , 基本成线性增加 。
3 结论
文章利用 Multisim对高频功率放大器进行了电 路设计 , 并对其各项性能进行仿真分析 。仿真结果 表明放大器的各项性能与理论分析结果相一致 , 并 能够得到实际电子仪器设 备无法观测的图 形和曲 线 。 此仿真电路在高频电子技术的教学实践中也收
1 仿真电路的设计与分析
1.1 仿真软件简介 Multisim软件是一种基于 Windows操作界面的
电子仿真工作台 , 被誉为 “计算机里的电 子实验 室” , 其特点是图形界面操作 , 易学、 易用 , 快 捷 、 方便 , 真实 、 准确 , 广泛应用于电子电路的演 示和实验课程 。 它有 14 种电路分析功能 , 不仅可 以使用虚拟测试设备对原理电路进行分析 , 还可以 根据指定的条件生成直观的图形和报告 , 并能对可 能出现的故障进行仿真测试 。 1.2 高频功率放大器电路设计与参数选取
在项目化教学过 程中 , 不仅强 调知识点 的理 解 , 更强调师生之间的互动 。因而如何将教师讲授 转化为学生自主学习 , 提高学生学习兴趣 , 成为教 学改革的一个目标 。
文章从高频电子技术课程自身的特点出发 , 从 教学实际和学生的兴趣和接受能力考虑 , 力图减少 理论知识的枯燥性 , 在仿真电路的选取上 , 综合多 方因素考虑 , 仿真电路设计如图 1。 利用此仿真电 路 , 学生可以进行元件接线 , 参数设定 , 边连线 , 边测试 , 边修改 , 边分析 , 并与理论计算结果进行 对照 。为以后的电路分析 、 设计和优化提供了一个 新的平台 。
【机械与电子工程 】
基于 Multisim的高频功率放大器特性分析
任 丹①
(辽东学院 机电学院 , 辽宁 丹东 118003)
摘 要 :采用 Multisim仿真软件对高频功率放大器原理和特性进行仿真分析 , 实现了对高频功放电路 的几种外部特性的分析以及仿真测试 , 结果表明 , 仿真数据与理论数据一致 , 并且能显示出一些无法用电 子仪器设备显示的波形和曲线 , 使结果更直观 , 更易于理解 。
(责任编辑 :龙海波 )
CharacteristicsofHigh-frequencyPowerAmplifier:aMultisim -basedAnalysis
RENDan
(CollegeofMechanicsandElectronics, EasternLiaoningUniversity, Dandong118003, China) Abstract:PrincipleandcharacteristicsofhighfrequencypoweramplifierwereanalyzedwithMultisim.The resultsfitwellwiththetheoreticaldata.Besides, somewaveformsandcurvesthatcannotbedisplayedbyelectronicinstrumentswereobtained, thusmakingtheresultstobemoredirectlyandeasytobeunderstood. Keywords:Multisim;high-frequencypoweramplifier;simulationanalysis;
2.3 外部特性分析 改变放大器的外部参数 , 输出电压发生变化 。
利用 Multisim的参数扫描分析功能 , 可以将电压的 变化曲线在同一个图形中显示出来 , 曲线如图 6、 图 7所示 。 曲线幅值由小到大分别对应负载和集电 极电源电压 。
在图 6中负载较小时 , 输出信号出现失真 , 且 幅值较小 。 当负载大 小在 6 kΨ ～ 10 kΨ变 化时 , 幅度基本保持不变 , 说明放大器已经处于过电压状 态 。此时集电极电流出现失真 , 顶部出现凹陷 。这 种情况无法采用现有的仪器设备进行观测 , 而采用 Multisim的后处理即可得到电流曲线 (如图 8)。
关键词 :Multisim;高频功率放大器 ;仿真分析 ; 中图分类号 :TN722;TP337 文献标志码 :A 文章编号 :1673 -4939 (2011) 02 -0114 -04
电子技术类课程着重讲解基本概念 、 基本分析 能力和基本计算方法 , 着重培养学生分析问题和解 决问题的能力 、 理论 联系实际能力 和实际操作能 力 [ 1] 。这些能力的实 现主要靠 动手实践 , 只有大 量的接触元器件 、 连接电路 , 进而分析设计电路 , 才能打下坚实的基础 。而高频电子技术不同于其他 的电子类课程 , 高频实验电路容易受外界环境的干 扰 , 实验结果常常很不理想 。 用计算机仿真软件来 开展高频电路实验 , 可以降低高频 电路实验的难 度 , 加深学生对高频电路的理解 。对于仿真技术与 高频电子电路教育教学的有机结合 , 许多高校都进 行了探索与实践 , 主要集中在利用 Multisim软件进 行的仿真实验 、 分析与设计 。 利用 Multisim软件进 行的 仿 真 电 路 有 AM、 DSB信 号 调 幅 与 解 调 电 路 [ 2 -4] 、 小信号 调谐放大 器[ 5] 、 锁 相环电 路[ 6] 和 丙类功放电路 [ 7] 。 但对高频功放电 路的电流的时 域和频域分析 , 至今未见完整的报道 。文章主要对 高频功率放大电路的集电极电流进行了仿真分析 , 同时也对高频功放的输出电压 、 输出功率 、 集电极 效率和外部特性进行了仿真分析 , 并将仿真结果与 理论计算结果进行了比较 。
性。
2 仿真测试与结果分析
2.1 高频功率放大器工作状态的测试分析 调整高频功率放大器输入电压振幅为 200 mV,
通过示波器或仿真分析可得到输出信号的波形 , 如 图 2所示 。图 2中上面的波形为集电极输出信号 , 下面的波形为基极输入信号 。从图中可知二者频率 相同 , 相位相反 , 幅度得到一定程度的放大 。集电 极电流曲线 (图 3)无法直接从示波器中得到 , 在 Multisim可以通过相关电流经后处理后得到 。 电流 曲线为余弦脉 冲 , 频率成分 可由傅里叶分 析得到 (见图 4)。 由图 4 可知余弦 脉冲的频率成 分有直 流 、 基频和各次谐波 , 各个分量的幅度及相位数据 均可求出 。输出回路谐振于基频 , 因而输出信号的 频率为基频 。 由此可看出丙类功率放大器工作状态 的特点 。
1.4 外部特性 当放大器的集电极电源 、 基极偏置电压 、 输入
信号幅度以及负载四个参数中的一个发生改变 , 其
余三个参数不变的前提下 , 了解放大器输出电流 、
输出功率及效率的变化与参数之间的关系即为外部
特性 。 对应各个参数变化的外部特性分别称为集电
极调制 特性 、 基极调 制特性 、 振幅 特性和负载特