基于Multisim的单调谐放大器仿真分析实验报告

基于Multisim的单调谐放大器仿真分析实验报告一．实验目的高频调谐放大器是高频电子线路中的基本单元电路，广泛应用于广播、雷达、通信等接收设备中，调谐放大器可分为单调谐、双调谐和参差调谐放大器。电压增益、谐振频率、通频带、选择性等是调谐放大器的主要质量指标，单调谐放大器是分析谐振放大器的基础。本实验利用MultiSim10.0仿真技术来完成对高频单调谐放大器的测试及性能分析，以达到以下目的：1、熟悉谐振回路的幅频特性分析——通频带与选择性。2、熟悉和了解放大器动态范围及测量方法。3、熟练使用Multisim进行电路仿真与分析OUT二、实验电路OUT电路说明：本电路为共射单调谐放大器，回路中心频率约等于10.7MHz。三、实验内容1.静态工作点的测量通过点击Simulate菜单中的Analyses／DCOperatingPointAnalysis，将所需测量的静态工作点从Variablesincircuit(Allvariables)添加到Selectedvariablesfor(Allvariables)中，然后点击Simulate，进行直流工作点的分析，其结果如下图所示。其中：Vb=V3=3.3966VVe=V1=2.59787VVc=V2=12VIc=Il2=2.57215mA计算:Vce=Vc-Ve=12-2.59787=9.40213VVbe=Vb-Ve=3.3966-2.5978=0.7988V分析：Vce>Vbe，所以三极管工作在放大区，静态工作点设置合理。2.谐振放大器频率特性分析分析电路的频率响应，包括幅频特性和相频特性。点击Simulate菜单，选择Analyses选项中AC

Analyses命令，设置Startfrequency为8

MHz，stop

frequency为15

MHz，以及其他相关项的设置。然后点击Simulate进行分析，结果如图3所示。此时电路参数设置同上电路原理图。将游标移到峰值，如上图所示，可以读出谐振频率。中心频率：由上图可以读出中心频率约为10.3384MHz，此时放大器增益最大，约为22.8611倍。也可以用波特图仪进行中心频率测量，如下图所示。测得中心频率约为10.397MHz，此时增益为27.231dB。通频带宽：最大增益下降到0．707处所对应的2个频率差值。通频带是用来衡量从实际信号中选择各有用频率分量的能力，通频带较窄，可对不需要的频率分量(也称为干扰)进行较大限度的抑制。3dB对应增益：0.707*Ymax=22.8920*0.707=16.1846用游标找到上边频和下边频，如下图所示读出游标对应的频率就可以计算出通频带宽通频带宽:BW=Fh-Fl=11.3340MHz-9.7464MHz=1.5876MHz相频特性分析：回路的电流或端电压对各个频率所产生的相移不同,因高频电路元件的非线性原因容易对不同频率的信号产生相位失真。相频特性描绘输出信号与输入信号之间相位差随信号频率变化而变化的规律,为避免在通频带范围内产生相位失真,相频曲线应满足负斜率的线性变化。3.瞬态特性分析瞬态分析是对选定节点的时域分析，即观察该节点在整个显示周期中每一时刻的电压波形，可以利用双踪示波器示波器同时观察输入、输出电压波形。波形如下图所示。图中蓝色波形为输入端电压波形，红色波形为输出端电压波形。用游标可以读出：输出电压Vo：电压峰值922.834mVTo=93.567nSfo=1/To=10.68MHz输入电压Vi:电压峰值98.873mVTi=94.542nSfi=1/Ti=10.58MHz故调谐放大器的增益为：Vo/Vi=922.834/98.873≈9.334.负载对电路的影响小信号谐振回路等效为并联谐振回路,如右图所示。有载品质因数公式为：QL=Qp/(1+Rp/Rs+Rp/RL)通频带公式为：BW=f0/QL。由品质因数公式可知RL越小QL越小,由通频带公式可知通频带与品质因数QL成反比由此得出结论:RL越小,QL越小,通频带加宽,选择性变差。以上为理论分析，下面利用Multisim参数扫描进行仿真。当只改变负载电阻R4,其他参数不变的情况下,进行参数扫描,R4分别取值470Ω,2KΩ,10KΩ,输出曲线如下图所示。由上图可知,自下而上，谐振曲线随负载电阻RL逐渐变大,输出增益变大,曲线变平尖锐,通频带越窄,品质因数变大,选择性变好。仿真结果与理论分析相吻合。5.动态范围选R=10K,Re分别取1K、500、2K。调节Vi由0.05伏变为0.8伏，逐点记录Vo电压。VI（p-p）（V）0.050.10.150.20.250.30.350.40.45VO(p-p)Re=1K0.4760.8971.2051.471.671.751.831.891.93Re=5000.6641.321.882.312.803.023.183.343.46Re=2K0.3050.5470.70.80.8730.9080.9270.9670.978由图可知Re越大，Vo关于Vi的曲线变化趋势越大，即在谐振点，Ic越小，动态范围越好。四、实验心得本次实验借Multisim10.0仿真平台方便地实现了对高频调谐放大电路搭建，并对准确地测量了该电路的增益、通频带、中心频率等主要参数指标，同时也对电路的动态范围、幅频、相频等特性曲线进入了研究分析。这种仿真技术可以省去安装元器件、调试电路的过程，以及避免高频电路实际环境带来的干扰等其他不利因素，对提高电路验证和设计效率有着重要的作用。我也会继续努力，借助这一平台更好的理解通信电子电路。

参考文献

[1]叶建威，仇润鹤通