通信电子线路的multisim设计及仿真.doc

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1、目 录一、课程设计目的及要求4 二、工具软件的学习与应用6三、设计方案及运行结果7（一）单调谐高频小信号放大电路的仿真分析1. 单调谐高频小信号放大电路的电压放大作用（1）创建电路（2）仿真分析（输入输出、幅频特性、结果分析）2单调谐高频小信号放大电路的选频特性信号源换成矩形波，观察单调谐高频小信号放大电路的选频特性如何体现？（二）双调谐高频小信号放大电路的仿真分析*（选作）（1）创建电路（2）仿真分析（输入输出、幅频特性、结果分析）四、课程设计心得体会16五、参考资料.17一、 设计题目：1. 题目名称 通信电子线路的multisim设计及仿真2. 题目来源 自拟 原始资料：1. 高频电子线

2、路；2. 通信电子线路实验与课程设计。二、 设计说明书应包括的内容：目的：通过课程设计，使学生加强对高频电子技术电路的理解，学会查寻资料方案比较，以及计算参数、设计仿真等环节。进一步提高分析解决实际问题的能力，创造一个动脑动手独立开展电路实验的机会，锻炼分析解决高频电子电路问题的实际本领，真正实现由课本知识向实际能力的转化；通过典型电路的设计与制作，加深对基本原理的了解，增强学生的实践能力。设计说明书应包括的内容：（至少三千字）1. 封面2. 目录（标题和页次）3. 设计任务书4. 课程设计目的及要求5. 工具软件的学习与应用6. 设计方案及运行结果（包含仿真电路设计、仿真结果与其理论数值比较

3、、实验结果分析。）7. 课程设计心得体会8. 参考文献。三、 主要参考资料：通信电子线路教材；multisim仿真教程等。五、进度要求：课程设计时间：共5天1、准备阶段， 收集资料 1天 2、设计电路，选择参数 1天3、运行仿真，生成报告，3天六、成绩评定标准：1. 优：正确独立完成仿真设计，结果正确，且实验报告出色。2. 良及格：能较好地完成设计任务，结果基本正确，报告比较全面、系统，依据实际情况定成绩。 3. 不及格： 抄袭他人，或内容有明显错误，或未参加设计时间在全部时间的三分之一以上；或没有进行课程设计，或无课程设计报告者。 二、工具软件的学习与应用 NI Multisim 10是美国

4、国家仪器公司（NI，National Instruments）最新推出的Multisim最新版本。 目前美国NI公司的EWB的包含有电路仿真设计的模块Multisim、PCB设计软件Ultiboard、布线引擎Ultiroute及通信电路分析与设计模块Commsim 4个部分，能完成从电路的仿真设计到电路版图生成的全过程。Multisim、Ultiboard、Ultiroute及Commsim 4个部分相互独立，可以分别使用。Multisim、Ultiboard、Ultiroute及Commsim 4个部分有增强专业版（Power Professional）、专业版（Professional）

5、、个人版（Personal）、教育版（Education）、学生版（Student）和演示版（Demo）等多个版本，各版本的功能和价格有着明显的差异。 NI Multisim 10用软件的方法虚拟电子与电工元器件，虚拟电子与电工仪器和仪表，实现了“软件即元器件”、“软件即仪器”。NI Multisim 10是一个原理电路设计、电路功能测试的虚拟仿真软件。 NI Multisim 10的元器件库提供数千种电路元器件供实验选用，同时也可以新建或扩充已有的元器件库，而且建库所需的元器件参数可以从生产厂商的产品使用手册中查到，因此也很方便的在工程设计中使用。 NI Multisim 10的虚拟测试仪器

6、仪表种类齐全，有一般实验用的通用仪器，如万用表、函数信号发生器、双踪示波器、直流电源；而且还有一般实验室少有或没有的仪器，如波特图仪、字信号发生器、逻辑分析仪、逻辑转换器、失真仪、频谱分析仪和网络分析仪等。 NI Multisim 10具有较为详细的电路分析功能，可以完成电路的瞬态分析和稳态分析、时域和频域分析、器件的线性和非线性分析、电路的噪声分析和失真分析、离散傅里叶分析、电路零极点分析、交直流灵敏度分析等电路分析方法，以帮助设计人员分析电路的性能。 NI Multisim 10有丰富的Help功能，其Help系统不仅包括软件本身的操作指南，更重要的是包含有元器件的功能解说，Help中这种

7、元器件功能解说有利于使用EWB进行CAI教学。另外，NI Multisim10还提供了与国内外流行的印刷电路板设计自动化软件Protel及电路仿真软件PSpice之间的文件接口，也能通过Windows的剪贴板把电路图送往文字处理系统中进行编辑排版。支持VHDL和Verilog HDL语言的电路仿真与设计。 利用NI Multisim 10可以实现计算机仿真设计与虚拟实验，与传统的电子电路设计与实验方法相比，具有如下特点：设计与实验可以同步进行，可以边设计边实验，修改调试方便；设计和实验用的元器件及测试仪器仪表齐全，可以完成各种类型的电路设计与实验；可方便地对电路参数进行测试和分析；可直接打印输

8、出实验数据、测试参数、曲线和电路原理图；实验中不消耗实际的元器件，实验所需元器件的种类和数量不受限制，实验成本低，实验速度快，效率高；设计和实验成功的电路可以直接在产品中使用。 NI Multisim 10易学易用，便于电子信息、通信工程、自动化、电气控制类专业学生自学、便于开展综合性的设计和实验，有利于培养综合分析能力、开发和创新的能力。三、设计方案及运行结果高频小信号谐振放大电路的仿真分析电路基本原理 图3-1-1所示电路为共发射极接法的晶体管小信号调谐回路谐振放大器。它不仅要放大高频信号，而且还要有一定的选频作用，因此，晶体管的集电极负载为LC并联谐振回路。在高频情况下，晶体管本身的极间

9、电容及连接导线的分布参数会影响放大器的输出信号的频率或相位。晶体管的静态工作点由电阻RB1和RB2以及RE决定，其计算方法与低频单管放大器相同。 图3-1-13.2主要性能指标及测量方法 表征高频小信号谐振放大器的主要性能指标有谐振频率，谐振电压放大系数Avo，放大器的通频带BW及选择性（通常用矩形系数Kr0.1），采用3-2-1所示电路可以粗略测各项指标。 图3-2-1输入信号由高频小信号发生器提供，高频电压表，分别用于测量输入信号与输出信号的值。直流毫安表mA用于测量放大器的集电极电流的值，示波器监测负载两端输出波形。谐振放大器的性能指标及测量方法如下。1.谐振频率放大器的谐振回路谐振时所

10、对应的频率称为谐振频率。的表达式为：式中，L为谐振放大器电路的电感线圈的电感量；为谐路的总电容，的表达式为： 式中，为晶体管的输出电容；为晶体管的输入电容。 谐振频率的测试步骤是，首先使高频信号发生器的输出频率为，输出电压为几毫伏；然后调谐集电极回路即改变电容C或电感L使回路谐振。LC并联谐振时，直流毫安表mA的指示为最小（当放大器工作在丙类状态时），电压表指示值达到最大，且输出波形无明显失真。这时回路谐振频率就等于信号发生器的输出频率。 图3-2-2由BW得表达式可知： 通频带越宽的电压放大倍数越小。要想得到一定宽度的通频带，同时又能提高放大器的电压增益，由式可知，除了选用较大的晶体管外，还

11、应尽量减少调谐回路的总电容量。4.矩形系数3.3 电路的设计与参数计算3.3.1 电路的确定电路形式如图3-3-1所示。 图 3-3-1 3.3.2参数计算已知参数要求与晶体管3DJ6参数。 (3) 确定输入耦合回路及高频滤波电容高频小信号谐振放大器的输入耦合回路通常是 指变压器耦合的谐振回路。由于输入变压器Tri原边谐振回路与放大器谐振回路的谐振频率相等，也可以直接采用电容耦合，高频耦合电容一般选择瓷片电容。电路的仿真1. 单调谐高频小信号放大电路的电压放大作用(1)利用MULTISIM绘制出如图仿真1仿真实验电路 图仿真1 仿真电路(2) 按图设置各元件的参数，打开仿真开关，从示波器上两个

12、通道观察输出波形以及与输入信号的关系。如图仿真2所示。 仿真2 输出波形在无信号输入，仅有直流激励的情况下用电流表测量三极管发射极极电流，测得约为1mA。接入信号发生器，观察示波器输入输出波形，按照设计要求调节中周。利用仪器测得各指标如下：f0=10MHzvo34dB仿真数据分析：在误差允许范围里，仿真测量所得数据与理论值相等。2单调谐高频小信号放大电路的选频特性3 单元电路设计3.1小信号放大电路图（1） 静态工作点设置 设置静态工作点采用国产三极管3DG6,经万用表测得放大倍数为40倍，由于放大器是工作在小信号放大状态，放大器工作电流一般在0.82mA之间选取为宜，设计电路中取 ，设。因为

13、： 而 所以：Vbe = 4V;因为：(硅管的发射结电压为0.7V) 所以：Vbq = 4.7V;因为： 所以：因为： 而 取则： 考虑调整静态电流的方便，用10K电位器。3.2 选频网络图（2）选频网络选频网络参数设置采用固定电感调电容的方法来达到10.7MHZ的谐振频率。1） 回路中的总电感LL=4uh2） 回路电容的计算因为： 则: 采用以800pf的可调电容。3）求电感线圈N2与N1的匝数： 根据理论推导，当线圈的尺寸及所选用的磁心确定后，则其相应的参数就可以认为是一个确定值，可以把它看成是一个常数。此时线圈的电感量仅和线圈匝数的平方成正比，即： 式中：K-系数，它与线圈的尺寸及磁性材

14、料有关； N-线圈的匝数一般K值的大小是由试验确定的。当要绕制的线圈电感量为某一值时，可先在骨架上(也可以直接在磁心上)缠绕10匝，然后用电感测量仪测出其电感量，再用下面的公式求出系数K值： 式中： -为实验所绕匝数，由此根据和K值便可求出线圈应绕的圈数，即：实验中，L采用带螺纹磁芯、金属屏蔽罩的10S型高频电感绕制。在原线圈骨架上用0.08mm漆包线缠绕10匝后得到的电感为2uH。由此可确定要得到4 uH的电感，所需匝数为 匝 最后再按照接入系数要求的比例，来绕变压器的初级抽头与次级线圈的匝数。因有，而匝。则： 匝4仿真结果5 实物制作与测试测试结果：输入信号幅值：162mv;输出信号幅值：

15、1.70V。四、课程设计心得体会这次高频电子线路课程设计时间虽然很短暂，但让我收获颇多，首先，巩固和加深了对电子线路基本知识的理解，提高了综合运用所学知识的能力。其次，通过与实际电路方案的分析比较，设计计算，元件选取，安装调试等环节，让我们学会初步掌握了简单实用电路的分析方法和工程设计方法。我又一次重新温习了大二所学过的高频课程的主要内容，整个的知识体系。在课程设计过程中，我特别的学习和研究了高频小信号调谐放大器的设计方法，掌握高频单调谐放大器的等效电路、性能指标要求及分析设计，在实施课程设计的过程中我加深了对Multisim软件的使用，电路图的绘制以及仿真测试。在设计过程中也会遇到很多问题，

16、通过自己查阅资料和同组同学相互探讨，克服困难。最终，顺利的完成了课程设计。 本次课程设计的完成，最重要的是增强了动手能力和根据自己所学需要查阅资料的能力，以及自己分析和解决问题的能力。从电路的设计到文档的处理以及电路板的制作，我们小组成员们紧密合作让我感受到了团结的力量。 在这次课程设计过程中最深刻的感触是光有理论知识是远远不够的，还必须懂一些实践中的知识，比如，元器件的参数在设置时尽量选择与标称值相等或相近的（如电阻和电容值的选择）；总而言之，课程设计在我们努力下基本达到了预期目的，虽然尽大家的能力解决了一些，但还是存在一些缺陷，望老师谅解。五、参考资料高频电子线路Multisim 电路设计及仿真应用 清华大学出版社NI Multisim 10教程