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简介：该实验报告以Multisim为平台，完整实现了小信号调谐放大器电路的仿真与分析，面向通信电子线路课程学习者、实验报告撰写者以及需要复习选频放大器原理的读者。报告按实验目的、实验原理、仿真电路、实验内容与步骤、实验结果分析、实验总结的结构展开，重点覆盖示波器观测输入输出相位及放大倍数、输入频率偏离谐振点时的增益变化、10MHz基波与2、4次谐波混合信号的选频验证，以及波特图仪测量幅频特性与相频特性的具体方法，并给出了通频带实测值1.593MHz及与理论值偏差的讨论。资源为docx格式，共1个文件，压缩包整体389KB，内容可编辑修改，便于读者复用电路图、表格和参数后形成自己的实验报告。已有8731人学习浏览，对掌握Multisim仿真操作和理解调谐放大器频率选择特性具有较好的参考价值。

1. 别急着在 Multisim 里接示波器，先把小信号调谐放大器的带宽算清楚

拿到 Multisim 小信号调谐放大器电路仿真实验报告这个题目，最常见的操作是把 2N2222 放进画布，照着教科书连线，示波器能出波形就收工。实际跑一遍会发现：谐振点对不上、增益只有预计的几分之一、带宽比手算宽了一倍。问题不在 Multisim，而在选频回路的 Q 值、寄生电容和仪表接入方式没有被当成设计对象对待。

这份实验真正的顺序是：先算定 LC 和回路等效电阻，再进 Multisim 搭建并读 AC Sweep，最后把理论值、仿真值和误差原因整理成报告表格。下面的方案覆盖 10MHz 到 30MHz 的常见调谐放大器场景，对交课程设计、复习通信电子线路或准备硬件岗位面试都有直接用途。仿真软件只负责把电路跑起来，能不能写出合格的实验报告，取决于计算和测量之间能不能对上账。

2. 小信号调谐放大器仿真前，先把 LC 谐振回路的参数表填出来

2.1 谐振增益不是三极管决定的，而是回路阻抗决定的

小信号调谐放大器和普通共射放大器的差别在集电极负载。普通放大器的电压增益写成 Av = gm × RC，其中 gm 是跨导，RC 是集电极电阻；调谐放大器把 RC 换成 LC 并联谐振回路，谐振时回路阻抗最大，电压增益也最大，偏离谐振点时阻抗迅速下降，于是电路天然具备选频能力。

谐振点的回路等效阻抗不是电感感抗 XL 本身，而是计入回路损耗后的等效并联电阻 Rp。工程上直接写成 Rp = QL × XL，其中 QL 是有载 Q 值，XL = 2πf0L。这样谐振点电压增益近似为 Av0 = gm × QL × XL，公式里 QL 和 L 同时出现，说明增益、带宽、选择性三者绑在一起。Q 值取大，回路损耗小、增益高、选择性好，但带宽 BW = f0/QL 变窄；Q 值取小，带宽宽、曲线平缓，邻频抑制能力下降。做仿真实验时，这个折中最容易被忽略。

接收机中频放大器一般取 QL = 20~50，兼顾增益和邻道抑制；窄带语音或单音信号可以取到 60~100，但通带窄，输入信号稍有频率漂移输出幅度就明显掉；视频或宽带数据链路反而要把 Q 压到 3~8，保证幅频特性平坦。课程实验常用的 10.7MHz、QL=40 属于中间状态，仿真结果比手算值低 10%~15% 都是正常现象。

2.2 用 Python 先算出 L、C、Q 对应的谐振电容和带宽

进 Multisim 之前先把 LC 参数算出来，能省掉大量试凑时间。以 10.7MHz、4.7μH 电感、目标有载 Q=40 为例，谐振电容和带宽可以直接算：

import math f0 = 10.7e6 # 中心频率 10.7 MHz L = 4.7e-6 # 电感取标称值 4.7 uH C = 1 / ((2*math.pi*f0)**2 * L) # 谐振电容理论值 QL = 40 # 目标有载 Q 值 BW = f0 / QL # -3dB 带宽 XL = 2 * math.pi * f0 * L # 感抗 Rp = QL * XL # 谐振回路等效并联电阻 print(f"谐振电容 C = {C*1e12:.1f} pF") print(f"-3dB 带宽 BW = {BW/1e3:.0f} kHz") print(f"回路等效并联电阻 Rp = {Rp:.0f} Ω")

这段代码先由谐振条件 f0 = 1/(2π√(LC)) 反推出电容值，再用 QL 算出带宽。按 10.7MHz、4.7μH 计算，结果约为 C=47.1pF、BW=267.5kHz、Rp=12.6kΩ。C 取 47pF 标称电容后，再并联一只 5~20pF 微调电容吸收器件分散性，仿真里可以用虚拟电容填连续值。

注意 QL 是有载 Q，不是电感空载 Q。Rp 表示整个谐振回路的等效并联损耗，它决定了谐振点电压增益。仿真时如果把 QL 目标设得过高，回路等效电阻很大，负载稍一接入增益曲线就塌下去，这是后面第 5 章要专门处理的坑。

2.3 理论计算排在前，仿真结果不能直接当答案

Multisim 的元件模型默认带寄生参数：虚拟电感有串联损耗电阻，晶体管有结电容，输入输出耦合电容也参与谐振。仿真得到的中心频率通常会比 10.7MHz 低百分之几到十几，AC Sweep 测出的 -3dB 带宽也比理论值宽。

所以实验报告的正确写法是：先给理论值，再给仿真值，最后分析偏移原因。如果中心频率偏得不多，用微调电容修正；偏得超过 5%，优先怀疑 L 值是否被设成理想电感，或者谐振电容是否已经包括了并到回路的其他电容。仿真的意义在复现这条计算链路，而不是让读数恰好等于理论值。

3. 在 Multisim 里搭调谐放大器：元件库、接线顺序和仪表接法

3.1 元件清单与放置顺序

以 10.7MHz 中频调谐放大器为例，Multisim 里的元件选型和参数如下表所示。晶体管选用 2N2222 这类通用 NPN 管，默认 β=200 足够课程实验使用；LC 器件用虚拟元件，因为虚拟电感电容可以直接输入连续数值，而真实型号库里的元件值是固定的，扫 LC 参数时不方便。

放置顺序建议从晶体管开始，先把 Q1 放正，再围绕集电极、基极、发射极三个端点展开。偏置电路关系：VCC=12V，R1 与 R2 在基极分压出约 2.7V，发射极电阻 Re 上的电压约 2V，发射极电流近似 2mA。这个工作点落在 2N2222 输出特性曲线的放大区，既没进入截止区，也没靠近饱和区。

3.2 接线顺序与输入输出端口的检查点

# Multisim 中的推荐放置与接线顺序 1. 放置 Q1（2N2222），集电极向上，发射极向下 2. 放置 R1、R2，R1 上端接 VCC，R2 下端接地，中点接 Q1 基极 3. 在 Q1 集电极与 VCC 之间放 L1，L1 是谐振回路的电感 4. 在 Q1 集电极与地之间放谐振电容 C_tune 5. 发射极电阻 Re 从 Q1 发射极到地，Ce 与 Re 并联 6. 功能发生器 -> C1 -> Q1 基极 7. Q1 集电极 -> C3 -> 示波器通道 A

这个顺序保证了回路先有静态工作点，再加交流信号。第 3、4 步是选频网络的核心，电感接在 VCC 与集电极之间，电容接在集电极与地之间，两者并联后构成集电极负载。第 6、7 步的耦合电容 C1、C3 隔直流通交流，防止偏置电压灌入信号源和示波器。

接线时最容易出的问题是把 L1 放成接地点到集电极的串联结构，那样选频网络变成低阻通路，LC 不再并联谐振；另一个常见问题是输入端没串 C1，功能发生器默认输出阻抗 50Ω，会直接改变基极静态工作点。接完后先跑一遍 DC Operating Point，确认集电极电压在 VCC 的一半附近，再往下做 AC Sweep。

3.3 用 AC Sweep 读谐振曲线和 -3dB 点

Multisim 里看幅频特性不用手动扫频，在 Simulate → Analyses → AC Sweep 中设置频率范围和扫频方式即可。设置项直接按下表填：

AC Sweep 的前提是交流信号源本身设置了 AC Amplitude。功能发生器面板里的幅值是瞬态分析用的，AC Sweep 默认读信号源的 AC Amplitude 参数，设为 1 时输出曲线就是电压增益。如果发现增益曲线整体平移或消失，先查这一步。

曲线出来后，峰值对应的频率就是实测 f0，在峰值下方 3dB 处画水平线，与曲线交于两个频率点 fL、fH，带宽 BW = fH - fL，有载 Q = f0/BW。把这三个数记下来，后面报告表里的误差分析直接引用。

3.4 波形出来是直线或直流偏移时的快速排查

示波器通道默认是直流耦合，调谐放大器输出端带有约 VCC/2 的直流电平，波形看不出来是因为直流分量把交流信号压扁了。把示波器通道切成 AC 耦合，或者把探头点移动到 C3 右侧的输出端，不要直接点在集电极上。

另外功能发生器输出 5mV 正弦时，示波器如果量程在 V 级容易看不到波形，把垂直刻度调到 2mV/div 到 10mV/div。输入幅度低于 1mV 时，三极管噪声和仿真步长误差会盖住信号，这也是小信号实验里最常见的误判。

4. Multisim 仿真变慢、仪表不齐或主数据库报错时的参数调整

4.1 瞬态仿真变慢的根源是步长和总时长互相冲突

10.7MHz 信号的周期约 93ns，如果瞬态分析总时长设成 5ms，仿真器要计算 5 万多个周期，每个周期内还要细分步长，数据点多到界面拖不动。Multisim 本身不是高频仿真器，这种场景下默认步长会跑出几百万个点。

处理方法是把总时间压到几百个周期，同时显式限制最大步长。设置路径在 Simulate → Analyses → Transient Analysis，把 End time 设成 300/f0，Maximum time step 设成 0.01/f0，也就是单周期的 1%。

追求效率时，幅频特性一律用 AC Sweep，它只算小信号频域，不涉及时域积分。只有需要看输出波形是否失真、是否削顶时才跑瞬态分析，而且总时长按上表压短。另一个影响速度的是 Maximum time step 里填了极小值，比如 1ps，这种设置物理上没有意义，只会把仿真拖到近乎死机。

4.2 Multisim 访问数据库发生错误与主数据库无法访问的处理

实验做到一半放置元件时弹出数据库访问错误，或者启动时报主数据库无法访问，原因是元件数据库索引损坏或当前用户对安装目录没有写权限。这类问题在重装系统、迁移用户目录后更容易出现，和电路本身没有关系。

处理步骤按顺序来：

1. 关闭 Multisim，进入安装目录下的 Databases 文件夹，找到用户数据库文件，改名备份后再启动软件，自动重建一个空索引。
2. 右键 Multisim 快捷方式，选择“以管理员身份运行”，确认对 C 盘安装目录有写权限。
3. 打开 Options → Global Preferences → Database 页，把数据库路径指回安装时自带的目录，不要继续用迁移后的自定义路径。
4. 如果提示的报错ID和数据库校验有关，检查磁盘剩余空间和杀毒软件是否锁定数据库文件。

完成第 1 步通常就能恢复，重点是第 3 步的自定义路径。自定义路径对中文用户名或带空格的目录兼容性不好，报错概率明显增加。恢复后之前放好的元件不会丢，但已经放进画布的元件在下次打开时会重新读取模型。

4.3 仪器不全时用虚拟仪表和 Analysis 面板替代

Multisim 默认工具栏只显示常用仪表，频谱仪或网络分析仪找不到时，在 Simulate → Instruments 菜单里直接添加。高频调谐放大器最常用的两件是示波器和 Bode Plotter，Bode Plotter 内部做扫频，IN 接功能发生器、OUT 接输出节点，就能直接绘制增益随频率变化的曲线。

如果连仪器面板都打不开，可以用 AC Sweep 的结果图代替。结果图同样支持光标读数，光标测量的频率分辨率和 AC Sweep 的每十倍频程点数有关，点数越多分辨率越高，但没到 1000 点以上时差异不明显。报告中贴 AC Sweep 曲线比贴仪器截图更利于后续误差分析。

5. 小信号调谐放大器仿真的 4 类坑：增益、频率、失真和 Q 值

5.1 旁路电容取错，增益被自己的负反馈吃掉

Re 是发射极直流负反馈电阻，用来固定工作点。交流状态下如果不加 Ce，信号在 Re 上产生的压降会抵消一部分基极输入，电压增益被压到很低。Ce 的作用是在 f0 附近把 Re 短路，让交流增益恢复为 gm×Zp。

Ce 的取值条件是其容抗在 f0 处远小于 Re，工程上按容抗小于 Re/10 来估算：

Re = 1000 # 发射极电阻 1kΩ f0 = 10.7e6 # 中心频率 10.7 MHz fCe = 10 / (2*math.pi*f0*Re) # Xc = Re/10 print(f"Ce 应大于 {fCe*1e12:.1f} pF")

计算结果是 Ce 大于约 150pF，实际取 0.1μF 是为了留足余量。如果把 Ce 当成普通退耦电容取 10pF，容抗约 1.5kΩ，比 Re 还大，交流负反馈没有被旁路掉，谐振点增益会掉 10 倍以上。仿真里改元件参数重跑一次就能明显看到这个变化。

5.2 谐振频率跑偏：寄生电容把 f0 拉低

Multisim 的虚拟电感和晶体管模型都带有寄生电容，尤其是 2N2222 的集电结电容通过米勒效应等效到输入端，会叠加到谐振电容上。中心频率实测值比理论值低 1%~5% 是常态，不要马上怀疑 LC 算错了。

修正流程：用 AC Sweep 读出实际 f0，反推实际等效电容 C_eff = 1/((2πf0)^2×L)，再把这个值和理论 C 的差值当作寄生电容 C_stray，在调谐电容里减去对应的量。实际操作中把 47pF 换成 43pF 并联 5pF 微调，就能把 f0 拉回目标点附近。注意一次只改一个元件，每次改完重新跑 AC Sweep，避免多个变量同时变导致判断混乱。

5.3 输入信号超过小信号界限，Q 值和带宽都不再准确

小信号调谐放大器的增益建立在三极管线性模型上，输入幅度上升到几十毫伏后，输出波形开始削顶，产生谐波分量。此时 AC Sweep 是频域里的线性化分析，得出的曲线和实际时域波形之间会出现偏差；瞬态分析看到输出幅度不再随输入线性变化，就说明已经离开小信号区。

判断方法很简单：把输入幅度减半，如果输出幅度没有相应减半，说明进入了非线性区。频率测量也受影响，削顶波形在 -3dB 点的读数会比真实带宽偏宽。做报告时把输入定在 5mV，输出幅度约在 100mV 量级，这个区间线性度比较好，失真低于可见范围。

5.4 输出负载直接并接谐振回路，Q 值崩坏

有载 Q 的“有载”二字指的就是回路接上负载后的状态。实验室里最容易踩的坑是把示波器输入阻抗 50Ω 直接当负载接到谐振回路上，或者输出端并了一个几十欧的测试电阻，谐振阻抗从 12.6kΩ 被拉到接近负载阻值，有载 Q 掉到 1 以下，幅频曲线变成一条缓坡。

正确做法是把负载折算到谐振回路两端，或者用抽头、变压器耦合形式降低负载对回路的加载。Multisim 仿真中示波器默认 1MΩ 输入，影响很小；但如果接了 50Ω 输出适配器，必须重新计算折算后的等效并联电阻。报告中如果实测 Q 比理论值低 30% 以上，第一排查点就是负载接入方式。

6. 把仿真数据整理成实验报告：频率实测表、Q 值回代和截图顺序

6.1 报告必填的四张表

实验报告至少需要四张表：元件参数表、直流工作点表、AC Sweep 原始数据表、理论值与仿真值误差表。元件参数表直接复用第 3 章的清单；直流工作点表从 DC Operating Point 分析结果里抄集电极电流 IC 和集电极电压 VC；误差表按下面格式填：

误差率不是越低越好，重点是每一栏都要给原因。仿真实测值和理论值完全一致时，反而说明寄生参数被忽略了，这种报告容易被扣分。

6.2 用 DC Operating Point 验证 gm 和增益

谐振点电压增益的估算值是 Av0 = gm × Rp，gm 可以通过静态工作点算出来：gm = IC / VT，其中 VT 在室温下约 26mV。先跑 DC Operating Point 读出 IC，比如实测 IC=1.8mA，则 gm = 1.8mA / 26mV ≈ 69mS。用第 2 章算出的 Rp=12.6kΩ，理论增益为 69mS × 12.6kΩ ≈ 870 倍，换算成 dB 约 58.8dB。

AC Sweep 测出的实际增益通常会低 10%~20%，因为 Rp 用的是空载估算，实际回路里还并联了晶体管输出电阻和示波器输入电容。报告中把计算步骤写出来，再贴上 AC Sweep 的读数，这个闭环就完整了。

6.3 截图清单和贴图顺序

报告里不要只贴一张电路图。完整的证据链按“理论计算 → 电路搭建 → 仿真数据 → 误差分析”的顺序组织：第一张是整个电路全图，元件编号必须清晰；第二张是直流工作点分析窗口，用于验证偏置设计；第三张是 AC Sweep 幅频曲线，曲线窗口里要显示光标所在位置的频率和增益；第四张是瞬态波形截图，同时包含输入通道和输出通道；第五张是误差分析表。

贴 AC Sweep 截图时，先用光标把峰值点和两个 -3dB 点依次选中，再把读数一并截进画面，方便老师回看测量位置。最后在报告结论处只写实测 Q 值与理论值的偏差范围，不要用“仿真准确”这类表述代替数据。

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