基于multisim8的负反馈放大电路的仿真分析

摘要：配合理论课程在实验中增加了EDA仿真软件用于电子电路辅助教学，通过运用multisim8对负反馈放大电路进行虚拟仿真实验，研究了引入负反馈对交流放大电路性能的影响。仿真实验结果与理论分析结果相一致。实践证明在电子电路实验教学中应用multisim8的可行性，对高校学生实际操作能力的提高有重大的意义。

关键词：负反馈；放大电路；虚拟仿真；multisim8

中图分类号：TP391.9 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2014）25-5947-03

Simulation Analysis of Negative Feedback Mplifying Circuit Based on Multisim8

SUN Jian-fen

（College of Information Engineering， Taizhou College of Nanjing Normal University， Taizhou 225300， China）

Abstract： EDA simulation software for electronic circuit teaching were added to the experiments in order to meet the theory course. Through the use of Multisim8 on virtual simulation experiment of negative feedback amplifying circuit， the influence of AC amplification circuit performance intuitively were researched due to the introduction of negative feedback. The result of simulation is consistent with the conclusion of theoretical analysis. The practice has proved that the feasibility of application of multisim8 in the electronic circuit experiment teaching， thereby has great significance to improve students" practical ability.

Key words： negative feedback； amplification circuit； virtual simulation； multisim8

模拟电子技术中，负反馈[1-2]放大电路占有非常重要的地位，在科学领域中有着广泛的应用。采用负反馈是以牺牲放大电路增益为代价的，它可以改善放大电路的性能，如提高放大电路的稳定性、抑制非线性失真、拓展频带，改变输入/输出电阻，因此探究负反馈放大电路是非常有必要的。在实验教学过程中，往往采用已经设计制作完成的电路实验板来实现，但实验板上因元件型号和参数调节的限制，不可能全部反馈类型都能实现。相比传统的模拟电路实验板，采用Multisim，学生可以将负反馈的各种组态对放大电路性能的影响及其输出结果动态直观地展现，有利于促进学生在自主学习中探索。

Multisim8[3-4]是一种功能强大的电子电路仿真软件，采用图形方式构建电路，提供万用表、示波器等多种虚拟仪器模拟实际电路进行测量和观察，使电路设计与仿真同步，修改参数简单，且不损耗实际元件和测量仪器，这些是很多电子实验室所无法比拟的。因此，应用multisim8对两级负反馈放大电路进行仿真分析，可以准确形象地测试负反馈对放大电路性能的影响。

1 创建电路

启动multisim8，依据实验内容，把两级负反馈放大电路所需的相关virtual元件、虚拟仪器拖放到工作区中，按电路布局放置，并连接各线路和设置元件参数。创建的虚拟仿真电路如图1所示，该电路为级间反馈的阻容耦合放大电路，通过R10支路把输出电压引回到晶体三极管Q1的发射极，在发射极电阻R5上形成反馈电压。根据反馈判断法可知，当开关J2闭合，电路引入电压串联负反馈（闭环）；开关J2断开，则为无反馈的开环放大电路。

2 静态工作点设置

对于放大电路的最基本要求，一是不失真，二是能够放大[1]。因此，设置合适的静态工作点，以保证放大电路不产生失真是很有必要的。仿真电路采用阻容耦合连接，因此各级的静态工作点相互独立。在每一级的输出端3、9接入示波器，通过键盘按键D、E分别调节亟亟偏置电阻Rp1和Rp2，使得各级输出波形达到最大不失真状态，此时Rp1和Rp2分别达到可调电阻总容量的85%和70%，这才算最佳的静态工作点。

单击simulate→analyses→DC Operating Point→Output分析静态工作点，选择节点2、3、5、8、9、13作为输出节点，对开环和闭环电路仿真得到相同的输出结果（如图2所示）。

3 负反馈对交流放大电路的影响

在实用放大电路中，几乎都要引入各种反馈以改善放大电路的性能。放大电路中引入负反馈后，稳定性、非线性失真、通频带等性能都将有所改善，而且还能根据需要采用不同组态的负反馈来达到改变输入输出电阻的目的[5]。

3.1 放大电路稳定性分析

在电路输入端4、输出端7同时接入交流电压表和虚拟双踪示波器，按B键选择有无引入负反馈，按A键选择有无负载电阻R9接入，可以构成四种组合电路。单击simulate→run，两个电压表上的显示值分别为四种状态下的输入输出电压。表1给出了四种情况的实验数据，通过计算得到相应电压放大倍数Au，从表中可知，基本放大电路的放大倍数很高，引入负反馈后放大倍数大大降低，从而稳定了电压放大倍数。此外，基本放大电路在空载和负载状态下，得到的输出电压相差很大，而接入负反馈后，负载接入与否对输出电压影响很小。

（a）无反馈频率特性 （b）负反馈频率特性

图4 频率特性曲线

打开J2开关，选择simulate→analyses→AC Analysis，在弹出的对话框的“Prequency Parameters”选项卡中将“开始频率”和“终止频率”分别设置为1Hz和1GHz，在“Output”选项卡中选择输出节点7进行仿真，得到无反馈的频率特性。同理，开关J2闭合接入负反馈，对参数进行同样设置后进行交流频率仿真。两组分析结果如图4所示，可以看出引入负反馈后放大电路的增益大幅下降，而通频带却明显拓宽了。

3.4 输入/输出电阻分析

在放大电路中引入负反馈，输入电阻和输出电阻将随反馈组态不同而发生变化。输入电阻大小由反馈信号与外加输入信号连接方式（串联or并联）来决定；反之，放大电路输出端的采样方式（电压or电流）不同将对输出电阻产生不同的影响。因此，实验中引入电压串联和电流并联两种负反馈来对输入/输出电阻进行分析。电压串联负反馈连接如图1所示，若把R10反馈支路接在节点2和节点13两端就构成了电流串联负反馈。

3.4.1 输入电阻

将交流电压表和电流表接在输入端， 测得开环时的Ui和Ii，则输入电阻Ri =Ui /Ii ，按B键闭合开关J2，同理分别测得引入两种负反馈后的Ui和Ii，计算得到闭环时的Ri如表2所示，引入串联负反馈，输入电阻增大；而并联负反馈使输入电阻减小。

5 结论

通过multisim8的仿真分析，直观形象地反映了放大电路引入负反馈后降低了放大倍数， 但放大电路的输出稳定性、非线性失真、通频带、输入/输出电阻等性能都得到了很大改善。实践表明，在实验教学中引入multisim8仿真软件，可以加深学生对电路原理和性能的理解，对于培养学生自主学习能力、提高教师教学质量有着积极深远的影响。

参考文献：

[1] 华成英，童诗白.模拟电子技术基础[M].4版.北京：高等教育出版社，2006.

[2] 康华光.电子技术基础（模拟部分）[M].5版.北京：高等教育出版社，2006.

[3] 陈新华.EDA技术与应用[M].北京：机械工业出版社，2008.

[4] 李慧，行小帅.基于Multisim 8的电压串联负反馈放大电路仿真分析[J].山西电子技术，2009，（6）：43-45.

[5] 王成华，潘双来，江爱华.电路与模拟电子学[M].2版.北京：科学出版社，2007.