基于Multisim12.0的RC文氏桥振荡器仿真分析

先进进 张涛 李艳 徐仁伯

（南昌工学院 江西省南昌市 330108）

模拟电子技术是电子、电气类专业必修课程，本课程理解性和实践操作性较强，而且其内容丰富，且知识领域运用较为广泛。该课程基本内容包括：半导体器件及其电路分析、放大电路，信号的产生与转换，低频功率放大电路等。虽然书本上的理论知识全面，但相对于初学者来说还是比较抽象，学习起来也比较复杂，难以理解。当学生学习理论知识，再实际做电路测试时，总感觉理论与实际相差很大，不知如何下手，若加入学习模拟电路的新思路，将电子电路分析与设计仿真软件 Multisim 教学结合，使电路中的问题变得容易理解。本文使用了Mulitisim12.0 软件对RC 文氏桥振荡器原理进行仿真分析，清晰完整地展示了RC 文氏桥振荡器的相关性能。

1 Multisim12.0 简介

Multisim 12.0 是美国NI 公司开发的一款仿真软件，是目前Multisim 前几代版本的升级和替代后的产品。该软件功能强大，不仅可以进行弱电，强电，低频，高频等诸多方面电路的仿真与设计，而且仿真软件的虚拟仿真与现实电路功能也非常相似。这使得在实验中易于学习，且操作方便，学习效率高，需要实际操作的电路可以运用仿真软件对其进行验证，极大地加深了我们对于应用模拟电路的基本理解与应用认识,而且提高了模拟电路课堂中老师的理论教学质量，提升了学生对理论知识学习的兴趣以及效率。将该软件与教学实验相结合，不仅创新了教学方式，而且对于学生的学习方式也会有一定的影响。

2 RC文氏桥振荡器仿真分析

RC 文氏桥振荡器电路可以产生和输出稳定的周期信号，它与信号发生器的功能相同；可用于产生高频、中频和低频信号的设备，可以实现从直流到交流的电能转换。 RC 文氏桥振荡器在生活中运用广泛，无线电广播，卫星通信等电子设备中都有涉及。输出周期性信号的正弦波振荡电路由起振、选频放大、限幅、平稳输出四个阶段组成工作的基本环节。RC 文氏振荡器通常称为文氏振荡器或文氏桥式正弦波振荡器,是由一种基本正弦波振荡器对电路中的信号进行了深层次的模拟和转换后仿真的正弦波振荡器电路。

图1：RC 文桥式振荡器

图2：振荡器起振阶段仿真波形

图3：振荡器稳定波形

图4：振荡器输出波形频率分析图

在Multisim12.0 仿真软件中搭建的振荡器模拟电路如图1 所示，由电阻R1、电容C1 进行串联的选频网络和电阻R2、电容C2 进行并联的正反馈网络构成桥路，并且将其加入电压串联负反馈。

由理论知识进行振荡器输出频率的计算：

由上式可知，调节振荡频率可通过改变串并联选频网络中的R1 或C2 来实现。

通过multisim12.0 仿真软件中示波器的功能来更精确地观察振荡器工作时输出的信号波形,并在周期曲线图中精确地测量每一个振荡器的工作周期，再由周期算出振荡器的输出频率。振荡器最大的特点是有输出信号，但没有输入信号。而输出信号波形也是从无到有，最后达到平稳的过程，起振阶段仿真波形如图2。

成功起振后，振荡器的输出波形开始慢慢出现，达到一定时间后输出波形开始趋于平稳，其波形如图3 所示。

运用Multisim 仿真软件中的示波器中的两个测试指针可以测量出振荡器输出波形的周期。将指针T1 拉到一个波形的起始点，将指针T2 拉到这个波形的终点。具体如图4 所示。

根据图4 的波形，可测量出振荡器输出波形周期为：

由此可根据振荡器输出波形周期来计算此振荡器输出振荡频率：

对比理论计算的振荡频率值（884Hz）和利用Multisim 12.0 仿真软件测试出的测量值（893Hz），Multisim 的仿真结果验证了相关的理论结果。

3 结束语

Multisim 多功能虚拟仿真软件可用于电路测试、设计和调试，且操作方便，效率高，可对电路进行高效仿真验证。本文使用了Mulitisim 软件对RC 文氏桥振荡器原理进行了仿真分析，剖析检测振荡器输出的波形图，清晰完整地展示了RC 文氏桥振荡器的相关性能，导出了电路的可创新应用之处，激发了学生对学习模拟电路的积极性。将学习中的理论难点与多个应用的学习结合，尤其是这类似实际应运行较强的学科，不仅使得学习效果有所增殖，也使得学习效率有所提升。对于学生学习应用性强的学科而言，理解与实践是至关重要的。因此这不仅要求有较大的知识储备，也要求有创新思维能力，正如前文所介绍，将软件运用于学习实验中，不仅是对教学方式的升华，也是学生更好理解课程的需要。用不同于普通教学的方式，可以促进学生在学习中的思维发散能力，提升其理解能力和学习效率。