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摘 要：EWB、Multisim以及OrCAD是目前常用的数模混合仿真EDA工具，三种软件内核均为Spice。实验教学，先“虚拟”实验，后“硬件”实验，丰富教学手段同时提升教学质量。文章基于EDA工具进行常用选频振荡器的设计和仿真。
关键词：虚拟实验；EDA工具；选频振荡器
中图分类号：G642 文献标志码：A 文章编号：2096-000X（2017）14-0104-03
Abstract： EWB， Multisim and OrCAD are commonly used digital analog mixed simulation EDA tools， whose cores are all Spice. Experimental teaching， with the first "virtual" experiment and then "hardware" experiment， eiches teaching approaches as well as improves the quality of teaching. This paper designs and simulates the common frequency selection oscillator based on EDA.
Keywords： virtual experiment； EDA tools； frequency selective oscillator
一、RC振荡器的设计与仿真
用RC串并联选频电路作为选频环节的正弦波振荡器电路如图1（a）所示，运放？滋A741构成放大环节，电阻RF1和RF2、RD等组成负反馈网络。D1、D2组成自动稳幅电路，防止运放输出级进入饱和而产生严重的上下削波失真。电路的负反馈系数F=■，当输出电压增加时，二极管导通，负反馈系数变为F=■，负反馈加强，达到限幅目的，调整RF2使F略大于1/3，以满足起振条件，振荡电路设计频率f0=■≈1KHz。用Multisim软件对电路进行振荡输出频谱分析如图1（b）所示，可见其频率同理论计算基本一致。
二、LC振荡器设计与仿真
LC振荡器以LC串并联回路作为选频网络，类型较多，典型如西勒振荡器和克拉泼振荡器。图2（a）为设计好的电容三点式振荡器，调整Rw是三极管VT工作于放大状态，C1和C2形成反馈网络，C2两端信号加于晶体管发射结，形成正反馈。C1、C2、C3和C4及电感L构成选频网络，调整C4的大小可影响输出正弦波频率，根据图示电路给的参数，设计频率为f0=■≈6MHz。仿真输出信号频谱见图2（b），频率和理论计算基本相同。
三、晶体振荡器设计与仿真
晶体振荡器常见有两种形式，即串联型和并联型。图3（a）为并联型晶体振荡器，晶体的作用相当于图2（a）中的电感。选择Multisim软件Misc库中的HC-49/U-15MHz石英晶体，其参数：LS=5mH，CS=0.022pF，RS=10Ω，CO=5pF， fp≈■≈15.17MHz为其并联标称频率。电路经仿真，频谱如图3（b）所示，和石英晶体的标称频率一致。
四、负阻振荡器设计与仿真
隧道二极管的伏安特性是一条“N”形曲线。工作时，工作点选于隧道二极管的负阻区，可和LC电路连接实现振荡。仿真时，首先对电路进行DC扫描，获取隧道二极管伏安特性，从而确定1N3712工作在负阻特性段的中点电压值（0.16V）。调整R1，在隧道二极管端电压为0.16V时，进行瞬态分析。图4（b）给出的就是仿真输出波形，振荡输出频率为100MHz。调整电路中的C1或CD可获不同输出频率。
五、结束语
以Mulitisim为代表的电子电路仿真技术改变了传统以定量估算和电路实验为基础的传统教学方法。无论在理论教学和实践教学方面的辅助作用是非常明显的。在实践教学中，引入基于Spice的振荡器设计和实验方法，学生的学习兴趣大增，也改善了传统实践教学的硬性验证模式，有力促进教学方法和质量的提高。
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