基于MultisimRC正弦波振荡电路仿真研究
摘要：采用Multisim10为工作平台对RC桥式正弦波振荡电路进行了仿真分析，讨论起振条件、稳幅环节，并通过仿真示波器观察了起振过程和振荡波形，仿真的结果与理论分析结果一致，说明将Multisim软件应用在电子技术教学中，可使教学更生动形象，利于学生对抽象原理的理解，提高课堂理论教学的教学质量。
关键词：MultisimRC桥式振荡电路仿真分析
中图分类号：TN752文献标识码：A文章编号：1007-9416(2012) 11-0206-02
振荡电路是在无外加输入信号的情况下，能自动产生一定波形、一定频率和振幅的交流信号的一类电路，按振荡波形可分为正弦波振荡电路和非正弦波振荡电路两大类［1］。正弦波振荡电路是一种基本的电子电路，广泛应用于量测、遥控、通讯、自动控制、热处理和超声波电焊等加工设备之中，也作为模拟电子电路的测试信号［2］。无论对于哪种振荡电路，用传统方法精确分析起振、振幅、振荡频率的大小都是十分困难的，而用Multisim软件则可灵活方便的进行仿真分析。下面用Multisim软件对RC桥式正弦波振荡电路
进行仿真分析［3］。 |
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1、Multisim软件的特点
随着计算机的飞速发展，以EDA技术已经成为电子学领域的重要学科。EDA工具摒弃了靠硬件调试来达到设计目标的繁琐过程，实现了硬件设计软件化。NIMultisim 10是美国国家仪器公司推出的Multisim最新版本。
NI Multisim10为用户提供了一个集成一体化的设计实验环境，建立电路、仿真分析和结果输出在一个集成菜单中可以全部完成，仿真手段切合实际，元器件和仪器与实际情况非常接近。NIMultisim10元件库中不仅有数千种电路元器件、虚拟测试仪器可供选用，而且与较常用的电路分析软件PSPICE提供的元器件完全兼容。Multisim还提供
了丰富的分析功能，可对模拟电路或数字电路分别进行仿真，也可进行数模混合仿真，尤其是新增了射频（RF）电路的仿真功能；因此功能强大的Multisim仿真软件非常适合电子类课程的教学和实验［4、5］。
2、RC正弦波振荡电路仿真分析
2.1创建仿真电路图
运行Multisim,在绘图编辑器中调入所需要元件和虚拟仪器［6］,创建RC桥式正弦振荡电路，如图1所示。
2.2起振条件的研究和起振过程的观察
在正反馈支路中，反馈系数为1/3O根据起振的幅值条件，在电路的起振过程中，由DI、D2、R3、R4、R5构成的
负反馈的放大电路的电压增益须略大于3,即
通过调节电位器R5,可实现电路起振，若过小，则电路有可能停振；若过大，则无论二极管导通与否负反馈支路的
反馈系数都小1/3,从而电路失去稳幅作用输出电压波形产生失真。
运行并双击示波器图标XSC1,可以看出电路慢慢地振荡起来，逐渐产生越来越大的振荡输出。利用二极管电流增大动态电阻减小的特性构成稳幅环节，从而得到稳定的正弦波输出，起振和稳幅过程如图2所示。
在实验中，当时，电压的输出波形较为理想（如图3所 示），电路进入稳幅工作状态后，由示波器的读数，
,这与理论值是一致的。
2.3振荡周期的测量
调整示波器面板参数，将示波器水平灵敏度设置为5ms/Div,开启仿真开关，拖动垂直坐标线1和2,如图3所示,可测得2T=T2-T1=12.5ms,则振荡周期T=6.25ms,在测量误差范围内与理论值T=2n RC~6. 28ms是一致的。
2.4稳副环节的分析
图1中二极管D1和D2起稳幅作用。起振时，由于集成运放的输出电压很低，D1和D2接近于开路，R3,DI, D2并联电路的等效电阻近似等于R3,AF>1,电路产生振荡。随着输出电压的增大，当R3上的分压超过二极管的正向导通电
压时，流过R3上的电流被分流，负反馈支路的反馈系数增大，迫使AF逐渐等于1,最终电路进入稳幅工作状态。若电路进入稳幅工作状态后闭合J1,则R3,DI, D2并联电路被短路，电路不满足振荡条件，振荡电路将会停止振荡，如图4所示。
3、结语
应用Multisim软件对RC振荡电路进行验仿真，通过设置和改变元器件参数、观测电路波形，可以进一步了解并掌握振荡电路的结构和工作原理。实践证明，利用Multisim软件进行辅助教学，可以让学生直观地理解和领会课本中抽象的内容，提高学习的兴趣和积极性，从而有效地提高课堂
理论教学的教学质量并达到改善教学效果的目的。
参考文献
[1]华成英主编•模拟电子技术基础教程[M].北京：清华大学出版社，2006.
[2] 熊旭军.基于Multisim的RC桥式正弦波振荡电路仿真分析[J].喀什师范学院学报，2008,(6)：39-40.
[3]胡维.基于Multisim进行波形变换器的设计[J].实验技术与管理，2007,(12)：82-84.
[4]冯国强.基于Multism的波形产生电路的分析与仿真.湖北第二师范学院学报，2009,(2)：19-21.
[5]蒋伟丽，苏丹.Multisim7在模电实验设计中的应
用.实验科学与技术,2009,(2)：61-63.
[6] Multisim在电子电路与单片机中的应用[M].北京:
清华大学，2008.