摘 　要: 介绍了 Multisim软件的仿真分析方法 , 并结合激光接收器实例 , 阐述了该软件在电路设计中的具体应用方法。仿真结果与实验分析结果一致 , 说明了 Multisim软件仿真的正确性及其在电路设计工程设计中具有非常重要的意义。

　　关键词：Multisim 激光控制平地 电路设计

　　Abstract: This paper simply introduces how to use the Multisim to simulate it first, and introduces the work principle and characters of the electric amplify circuit, the end really use the software to have more superiority.

　　Key words: Multisim; Laser leveling system; circuit simulation

　　一、Multisim9.0的特点：

　　Multisim9.0 是由 Interactive Image Technologies 公司推出的电路仿真软件 。该软件附带有比较齐全的元件数据库(并在网上不断供升级元件数据库) ,将原理图输入、仿真和可编程逻辑紧密结合 ,与 Uboard(该公司的 PCB 布线工具软件包)结合可完成绝大部分专业性的设计工作。该软件有以下 3 个突出特点:

　　(1)丰富的元器件库：Multisim9的元件库中有大量的元器件 , 包括基本元件、半导体元件、TTL和 CMOS元件、集成运算放大器、ADC和 DAC、射频器件等。

　　(2) Multisim提供了一系列虚拟仪表 ,仪表的使用和读数与真实的表相同 ,完全等同于在实验室中使用仪器 ,为检测和仿真提供了极大方便。

　　(3) 齐全完善的分析、仿真功能 ,支持 SPICE、VHDL(硬件描述语言Verilog、以及混合仿真 ,在复杂的数字 IC和 CPLD/ FPGA(复杂的可编程辑器件)的仿真方面有着不可替代的优势。

　　Multisim9软件的仿真模拟电路功能在实践中可以在以下几种情下提供帮助: ①已知电路的结构和工作原理 ,需要确定部分元件参数时;②已知电路的构和工作原理 ,由于条件限制不能作实物模拟观察其动态工作特性时;③已知电路的结构和工作原理 ,需要精确计算结果状态时。

　　二、Multisim软件操作步骤：

　　应用 Multisim 软件一般需经过以下 3个步骤:

　　(1) 在 Multisim 9.0中构建电路原理图 ,确定元件参数。

　　(2) 设置仿真参数 ,放置示波器等仪表。

　　(3) 执行仿真 ,调节示波器观察波形或从相应仪表读取结果数据。

　　三、激光接收器的工作原理

　　激光平地整套系统主要包括激光发射器，激光接收器，控制器，液压调节系统和平地铲。该技术是利用激光发射器产生一个平地时的基准平面，作为控制地面不平度的参照水平基准面，且与所作业面平行。激光接收器是一个信号接收装置，平地过程中，由它接收发射器发出的水平激光基准信号，从而检出平地铲相对于激光平面的位置偏差，把这个位置偏差信号转变成电信号，传递给控制器。激光接收器的系统结构如1图所示。激光接收器硬件电路主要由前置放大电路、整形电路、脉冲展宽电路组成。

激光束 滤光处理 光电传感器 调制电路 前置放大电路 整形电路 脉冲展宽电路 控制器

　　。 图1激光接收器的系统结构

图2给了一路前置放大电路，光电池在工作状态下相当于电流源，其内阻比较大，和组成了调制电路，和构成了高通滤波器。三级管Q3在共基极状态下对高频调制信号进行第一级放大，三极管Q2组成共集电极电路，对第一极输出信号进行功率放大，三极管Q1组成射集偏置电路。经过三级三极管放大电路的信号放大，将微弱信号放大到0.1伏量级。

　　四、Multisim9.0软件进行调电路设计与仿真。

　　在电路设计中, Multisim没有硅光电池原件，因此，根据实际要求和实验数据选用频率 f1 =60Hz、幅值 V1 =0.006V的正弦波作为硅光电池的模型。根据设计要求,并通过实验选定了三极管的型号.

图2 三级三极管放大电路 1前置放大电路静态工作点的确定

　　静态工作点不但决定了电路是否会产生失真，而且还影响着电压放大倍数、输入电阻等动态参数。而利用Multisim参数扫描功能，可以方便得到合适工作点。

　　2前置放大电路动态指标测试

放大电路动态指标测试一直是在传统实验室通过实物进行实验，由于人和实验设备等诸多原因，操作上误差较大，影响着实验结果的可靠性和稳定性。有了Multisim9等电子虚拟实验室的软件后，这种实验就显得方便多了，实验的精度也提高了，实验结果的可靠性也增大了。放大器动态指标测试包括电压放大倍数、输入电阻、输出电阻等。

　　2.1放大倍数的测量

图3 三级三极管放大电路输入输出信号 各元件的取值如图2所示。输出电压Uo 不失真的情况下，用交流毫伏表测出Ui 和Uo的有效值：Ui=0.43mV，Uo=127.86　mV，则仿真时得到的输入输出波形如图 3 所示，从波形图上也可近似看出 AU 的值。

　　2.2 输入电阻 Ri 的测量

为了测量放大器的输入电阻，在放大器正常工作的情况下，用交流毫伏表测出I=7.3uA、Ui=0.43mV，则根据输入电阻的定义可得Ri=59：

　　2.3 输出电阻 Ro 的测量

在放大器正常工作条件下，测出输出端不接负载RL 时输出电压 Uo=128.609mV 和接入负载后的输出电压Ul=127.86mV。 Ro=37K

　　五、小结

　　通过激光接收器的前置放大电路的设计，可以看到multisim在已知电路原理图的条件下可方便地选定电子器件参数，并能快速准确地对电路性能进行仿真分析，与以往传统的电路设计过程相比较，省去了用实际元器件安装调试电路的过程，极大地提高了电路设计效率和设计质量，为激光控制平地机电路设计提供了极大的方便。

　　参考文献

　　[1]林建涵。激光控制平地系统接收和控制装置的研究与开发[D]。北京:中国农业大学,2004

　　[2]李健明，彭仁明。基于 Multisim 放大电路的仿真分析，[J]四川理工学院学报(自然科学版)2006.8

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