【摘 要】阐述了在电子技术课程设计引入EDA技术的必要性和优越性。介绍了应用EDA技术对电子技术课程设计进行的改革和实践,根据目前EDA电子设计自动化的应用现状，对传统电子技术课程设计中的不足进行了分析并对利用Multisim10进行电子技术课程设计提出了新的方法。
【关键词】课程设计；电子技术；Multisim；创新能力培养
０ 引言
电子技术课程设计是一门继模拟电子技术和数字电子技术之后的实践性和综合性很强的一门重要的课程。它要求学生在熟练掌握本专业所学的理论知识的基础上，进行实践应用，通过对小电子产品或电子系统的的部分功能的设计与开发[1]，既可以巩固电子技术方面的理论知识，又能够对提高电子电路的设计水平有所帮助，还可以提高综合分析问题和解决问题的能力。进一步培养学生的动手能力及实验技能，启发学生的创新意识和创新思维。为将来从事相关领域工程设计打好坚实的基础。
随着集成电路技术的日益发展及计算机技术的不断深入，电子电路的计算机辅助设计与分析(EDA)技术已经发展为电子电路系统分析及设计的重要工具，并已成为电子学领域的重要分支。与传统的设计方法相比较，借助EDA软件进行的电子技术课程设计，突出了以学生为中心的开放模式，通过激发学生想象能力并进一步尝试各种不同的设计方案、采用不同的集成元器件，来培养学生的创新意识。利用EDA技术进行电子技术课程设计，首先需要根据设计的要求和设计者的习惯选合适的择软件平台，Multisim10是在EWB的基础上发展起来的一款专业的仿真软件，它能真实地仿真分析实际电路的工作原理，它既是电子线路进行仿真实验的理想工具，更是迄今为止使用起来最直观、最方便的仿真软件之一。它增加了大量的VHDL元件模型,能够仿真更加复杂的数字元件,并且在保留了EWB形象直观等优点的基础上,大大地加强了软件的仿分析和测试的功能,大大的增加了元件库中的元件数目,尤其是扩充了大量与实际元件相对应的元件模型,因此使仿真设计的结果更加精确、更加可靠、也更加具有实用价值[3]。
1 Multisim10的主要功能和特点
Multisim10是加拿大图像交互技术公司（Interactive Image TechnoIigics）（简称IIT）公司在20世纪90 年代初推出的（Eiectronics Work Brnch）(简称EWB)后续版本，中文又称电子工程师仿真工作室。适用于板级的模拟/数字电路板方面的设计工作。通过Multisim及其虚拟仪器技术，电子学教育工作者跟PCB设计工程师可以完成一个从理论到原理图的捕获与仿真再到原型的设计和测试这样完整的综合的设计流程[2]。该软件具有如下特色：
1．１ 具有集成化、一体化的设计环境。在该设计环境中可以完成电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有电路的构建及仿真，器件的建模及仿真，系统的组建及其仿真等非常丰富的仿真分析能力。
1．２ 虚拟实验仪器丰富。Multisim10作为一个功能强大、仪器齐全的虚拟电子实验平台，不仅为设计人员提供了常用的仪器，像示波器和万用表等，还提供了频谱分析仪和网络分析仪等许多单位里无法提供的仪器，既方便了设计人员的设计工作，也极大的提高了该软件的功能。同时，用户还可以任意制造出属于自己的虚拟仪器、仪表，并且在计算机的仿真环境跟实际的环境中进行广泛的使用。
1．３ 具有强大的分析功能。Multisim10为设计人员提供了19种之多的仿真分析方法，有直流工作点分析、瞬态分析、傅立叶分析等。这些分析功能从根本上满足了电子电路的分析和设计要求，特别是非常具有特色的RF电路分析功能，更是一般的EDA软件所不具备的。
1．４ 具有非常广泛的兼容性。Multisim10能够打开具有Spice内核的其他EDA软件生成的网表文件，而且还可以把Multisim10创建的电路原理图文件转为NET或PLC文件导出，以供Ultiboard、Protel等PCB软件进行印刷电路板设计所用。此外，Multisim还支持Verilog及VHDL语言的电路仿真跟设计。
2 课题设计举例
用 Multisim10 软件设计电子电路，无须专门学习计算机控制语言和各种输入输出指令, 无须编写电子电路图的程序, 其非常接近真实的集成实验环境，就好像是在实验室实验板上连接电路。学生只要在 Multisim10 软件的电路设计窗口内放入自己设计的虚拟的电子元件及仪器, 并且使用节点及连线连接相应的虚拟仪器仪表和虚拟元器件的测量接口, 就能够从虚拟的仪器仪表上观察到各种仿真波形及其参数的结果，特别直观和方便。就以功率放大器为例,我们应用Multisim10软件首先设计出功率放大器的电子电路，然后对电路进行仿真和分析。
2.1 设计的任务及要求
设计制作出一个具有一定放大能力的低频功率放大器，其具体的要求是：
（1）放大电路输入信号电压的幅值为5～700mV，负载电阻R■=8Ω；
（2）额定输出功率大于等于12W
（3）带宽BW大于10kHz
（4）额定负载下，效率要大于60%。
2.2 设计方案的论证
根据设计的要求，设计一个低频前置放大器和功率放大级。
指标要求在R■=8Ω的负载上得到的输出功率不小于12W，则输出电压的峰值：
（1）前置放大器的设计。前置放大器选用低噪音的集成运算放大器NE5532。根据最大增益要求大于50dB，故采用2级放大，根据对前置放大器增益的要求，最大增益与最小增益相差悬殊，故此放大器最好做成程控放大器，或者在功率放大器与前置放大器之间增加一级信号衰减电路。为方便调节和仿真，在前置放大器的第一级输出接一个可变的电阻，根据输入信号的大小来调节第二级的输入信号，以控制增益。取第一级固定增益Av1=-14，第二级固定增益Av2=-23，以满足前置放大器的最大增益为50dB。
NE5532的单位增益带宽为10MHz，上面设计的前置放大器能满足指标中对放大器带宽的要求。
（2）设计功率放大器。功率放大器是整个放大器的核心，根据指标的要求，采用分立元件构成的放大器及集成功率放大器都可以实现。此方案中采用分立元件构成的功率放大器[3]，如图1所示。
根据设计的要求，输出功率Po≧12W，且效率η≥60%，因此采用甲乙类功率输出级电路。图中Q1、Q2构成的差动放大为功率放大级的输入级，Q6是推动级；Q3、Q4、Q5构成电阻比例电流源，为推动级和差动放大电路提供偏置电流，Q8、Q9构成互补的推挽输出级；Q7和电阻R10、R11构成Ube 的倍增电路，为输出级提供合适的偏置，保证输出级工作的甲乙类状态。电路中交直流负反馈用于稳定输出电压和扩展频带。
图1 功率放大器
3 电路的仿真测试
在Multisim10的视窗内构建电路图，逐级调试和测量[4]。
3．１ 前置放大器：设输入信号最弱时，前置放大器增益应该最大，在Multisim10使用波特图仪测量其幅频特性。
测量结果如图2所示，由图可知：前置放大器的总的零频增益为50.2dB,带宽为BW≧300kHz。
图2 为前置放大器总增益的幅频特性曲线
3.2 功率放大器：将功率放大器连接到前置放大器，再使用波特图仪对整个的低频功率放大器特性测量。最后得到整个低频功率放大器的幅频特性曲线（如图3）。如图可知：其中频增益为68dB,3dB带宽BW>100kHz,带宽足（下转第265页）（上接第63页）以满足要求。
图3 为功率放大器总的幅频特性曲线
4 结语
从以上的应用实例可以看出, Multisim10软件是一款很好的电子线路仿真软件,把Multisim10软件应用于电子电路的课程设计中,不仅可以很好地培养学生的动手能力,并且加强了学生对电子线路的分析和综合能力,实现了设计教学手段的创新。
【参考文献】
［１］郑步生，吴渭．MuItisin 2001 电路设计及仿真人门与应用[M].北京:电子工业出版社，2002.
［２］周凯.EWB 虚拟电子实验室：Multisim 7&Ultiboard 7 电子电路设计与应用[M].北京: 电子工业出版社, 2005.
［３］从宏寿,程卫群,李绍铭.Multisim8仿真与应用实例开发[M].北京:清华大学出版社,2007:142-145.
［责任编辑：王静］
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