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Multisim2001电路仿真软件在功放电路教学中的应用

《模拟电子技术基础》是五年制高职电子技术应用专业的一门专业基

础课，这门课程既有抽象的理论知识又有具体的实践知识，其教学质量的

好坏将直接影响该专业后续课程的学习。而由于职校学生基础较差，学习

主动性不强，在教学过程中，学生普遍感到原理枯燥难懂，厌学情绪较为

明显。为此，笔者将Multisim2001仿真软件运用到课堂教学过程中，结

合理论教学，通过虚拟环境让每个学生都亲自动手接触电路，进行元器件

的选择、参数设定。在对电路的测试分析中，学生自己发现问题、解决问

题，从而加深了理论知识的学习，极大地调动了学习的积极性。本文以

功率放大器为例，介绍如何使用Multisim2001软件进行功放电路的教学。

1.甲类功率放大器特点的验证

甲类功率放大器是功放电路教学中首先要接触到的电路，它有两个特

点：第一、波形无失真，第二、效率低。启动Multisim2001后，首先作

出甲类功放电路原理图（如图l所示），然后引导学生观察示波器输出的

波形（如图2所示），由图中可以看出，波形为一个完整的无失真的正弦

波，由此得出甲类功率放大器的第一个特点：波形无失真。接着将信号源

V1的电压由原先的2V改为0V，将输入端调整为无信号输入状态，观察此

时负载上的功率（如图3），由图可知，功率为99.895mW，这个数值较大，

且全部为无信号输入时损耗的功率，由此得出甲类功放的第二个特点：效

率低。

2.乙类单管功率放大器特点的验证

在甲类功放（图1）的基础上将基极偏置电阻R1、R2拿掉，便得到了

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乙类单管功率放大器（图4）。乙类单管功率放大器也有两个特点：第一、

波形失真严重，第二、效率高。引导学生观察其输出波形（图5）和无输

入时负载上的功率（图6），由图5图6可以看出，输出信号只剩下半个周

期的波形，而负载上的功率很小，只有υW数量级，由此得出乙类功放波

形失真严重和效率高的特点。

3.乙类推挽功率放大器特点的验证

乙类单管功率放大器波形之所以严重失真是由于三极管只在半个周

期内导通造成的，为了解决这个问题，可以由一只三极管增加为两只，使

它们在信号的正负半周轮流导通，从而在负载上形成一个合成的完整波

形，这样便得到了乙类推挽功率放大器（图7）。通过对其输出波形（图8）

的观察，可以看出输出波形为完整的正弦波，由此可知该电路的确能够解

决乙类单管功放存在的仅能输出半个周期波形的问题，但同时又出现了新

的问题：在波形越过横轴与横轴相交处出现了失真，即交越失真。

4.甲乙类推挽功率放大器的设计与验证

交越失真是由三极管的死区电压引起的，由于信号在克服三极管的死

区电压后才能导通，所以在输入信号V1小于死区电压（0.5V）时，两只

三极管都处于截止状态，因此负载R1上无电流通过，从而造成此时的输

出电压为0。针对以上原因，引导学生思考克服交越失真的方法，即只要

在无信号时先在两个三极管的基极间加一个电压，此电压近似等于两管死

区电压之和（约为1.4V），就可以克服交越失真。

克服交越失真最简单的方法是在两个三极管的基极间加一个1.4V的

电源（图9），观察输出端波形（图10）可知交越失真被消除，说明此方

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法确实解决了交越失真问题。

上述方法虽然解决了交越失真，在理论上是可行的，但这种引入电源

的方法在实际中不可行。因此继续引导学生通过电阻分压的方法（图11），

即采用三只电阻串联分压得到1.4V电压的方法解决问题。

由输出波形（同图10）可以看出电阻分压法也能消除交越失真。但是

由于电阻上分压不稳定，所以此电路效果也不好。

继续引导学生思考能否在两个三极管基极用两只二极管正向串联得

到1.4V电压（图12）。观察输出信号波形（图10）可知，此法也能消除

交越失真，且电压稳定，效果好。

最后引导学生将以上三种电路的输出波形与乙类推挽功放的输出波

形做比较，由于此三个电路中静态时三极管均处于微导通状态，所以波形

均在乙类推挽功放（图8）的基础上有所上移，由此可见电路均工作在甲

乙类状态，因此该电路被称为甲乙类推挽功率放大器。

以上教学过程层层深入，学生在分析和