简介：面向通信电子线路课程学习者与电子工程初学者的Multisim小信号调谐放大器仿真实验报告，聚焦高频小信号放大与LC谐振选频电路的分析与验证，帮助读者理解调谐放大器的工作原理、频率选择性与通频带测量方法。资源包共1个docx文档，约389KB，内容涵盖实验目的、原理、仿真电路、内容步骤、结果分析与思考题解答，结构完整，可直接对照操作。已有8741人学习下载，适合课程实验参考与仿真练习。文档具体呈现了示波器观察输入输出相位反向与约30倍放大的过程，记录8MHz、12MHz偏离谐振频率时放大倍数分别降至5倍和8倍的数据，并通过多频率叠加输入验证电路仅输出单一频率的选频特性；同时给出波特图仪测得的幅频、相频曲线及通频带1.593MHz的计算过程，附调谐频率与电感电容关系的思考题分析，便于读者复盘仿真设置、核对实验结论并完成报告撰写。
1. 从一次“读数翻车”说起：小信号调谐放大器到底该怎么仿
第一次用 Multisim 跑小信号调谐放大器，我盯着示波器上那两条波形看了十分钟，愣是没敢下结论——输入输出反相我看到了，放大倍数也大致对得上，可一到波特图仪那一步，光标拖来拖去，读出来的上下限截止频率和课本对不上，通频带算出来 1.593MHz，心里直打鼓：这到底是电路的问题，还是我没读对？后来把整个流程拆开重跑了一遍才明白，这类仿真实验的坑不在电路本身，而在“怎么让仪器替你说话”。这篇就把通信电子线路里这个经典实验从头到尾捋一遍：电路怎么搭、示波器看什么、多频率源怎么串、波特图仪怎么读通频带，以及那些让新手反复翻车的地方。不管你是第一次交实验报告，还是想把这套流程固化成自己的仿真习惯，下面这些都能直接照着做。
2. 电路怎么搭：调谐频率、静态工作点和 LC 回路三件事
2.1 先定调谐频率，再倒推元件参数
小信号调谐放大器的核心就一句话：集电极负载是一个 LC 谐振回路，它对谐振频率附近的信号放大最强，离得越远衰减越狠。所以动手画图之前，第一件事是把调谐频率定下来。这个实验里调谐频率是 10MHz，它只由电感 L 和电容 C 决定，谐振公式是 f₀ = 1 / (2π√(LC))。我一般会先锁定一个常用的电感值，比如几百纳亨到几微亨之间，再反算电容，这样元件值落在 E12 或 E24 系列里，仿真和后续实际搭板都好找料。
这里有个容易被忽略的点：LC 回路不是孤立的，它挂在集电极上，晶体管的输出电容、下一级的输入电容都会并进回路里，把实际谐振频率往下拉。仿真里如果用的是理想元件，这个偏移不明显；一旦你给晶体管换了模型或者加了分布参数，10MHz 就可能跑到 9.8MHz 去。所以我的习惯是，画完图先单独跑一次交流扫描，确认谐振点落在目标频率附近，再往下做时域观察。这一步多花两分钟，后面读波特图能省半小时。
元件选值还有个体检项：回路的有载 Q 值。Q 值太高，通频带窄、选择性好，但稍微偏一点频率增益就掉得厉害；Q 值太低，通频带宽了，选频能力又不够。实验里通频带落在 1.5MHz 量级，对应 10MHz 的中心频率，Q 值大约在 6 到 7 之间，这是个比较温和的取值，既看得出选频效果，又不至于让 8MHz、12MHz 的对比太极端。你如果自己改参数，记住这个比例关系：BW ≈ f₀ / Q，想让通频带变宽就降 Q，想更尖锐就升 Q，别两头都想要。
2.2 静态工作点决定“能不能线性放大”
调谐放大器放的是微伏到毫伏级的高频小信号，前提是晶体管工作在放大区，也就是线性范围。仿真里这一步很多人直接跳过，结果波形一出来就是削顶或者根本不放大的怪样子。正确的顺序是：先不加交流源，只给直流偏置，跑一次直流工作点分析，看集电极电流和集电极-发射极电压是否落在放大区中间偏下的位置。
我一般会把集电极电流设在毫安级，比如 1 到 3mA，Vce 留出足够余量，别贴着饱和区或截止区。为什么强调“中间偏下”？因为调谐放大器后面要接谐振回路，回路上的交流电压摆幅会叠加在直流工作点上，工作点太靠上，正半周容易进饱和；太靠下，负半周容易进截止。这两种情况在示波器上都表现为波形失真，而失真一旦出现，你后面测的放大倍数和通频带全是错的。
偏置电路本身用分压式加发射极电阻就行，发射极旁路电容别忘了加，否则交流负反馈会把增益压得很低。这里有个血泪经验：旁路电容的容值要跟工作频率匹配，10MHz 下几十纳法就够，你要是随手填个 1μF，理论上也没错，但配合回路参数容易在低频段引入额外的相移，读相频特性时多出一条莫名其妙的曲线，排查半天才发现是它。
2.3 画图顺序和仪器接入位置
电路主体就三块：输入端的交流源和耦合电容、中间的晶体管放大级、集电极上的 LC 回路和输出耦合电容。画的时候我建议按信号流向从左到右摆，交流源放最左边，LC 回路竖着放集电极上方，输出节点拉到右边，这样示波器的两个通道接起来一目了然。
仪器接入有两个细节。示波器通道一接输入节点，通道二接输出节点，两个探头的地都接公共地，别一个接地一个接电源，否则读数全是漂的。波特图仪的接法不一样：它的输入端口接电路输入端，输出端口接电路输出端，相当于把电路夹在中间扫频。这里最容易翻车的是忘了波特图仪本身有输入阻抗，如果电路输入阻抗很高，它会分走一部分信号，导致测出来的增益偏低。仿真里问题不大，但你要知道这个偏差的来源，别到时候跟理论值对不上就怀疑人生。
提示：画完图先别急着接仪器，用探针在关键节点标一下直流电位，确认晶体管三个极的电压都合理，再上交流分析。这个顺序能挡掉一大半“波形不对”的问题。
3. 示波器看什么：相位、增益和频率偏离的三组对照
3.1 谐振点上：反相与 30 倍增益怎么读
输入 10MHz、幅度设成毫伏级的小信号，跑瞬态分析，示波器上两条波形一出来，第一眼要看两件事：相位关系和幅度比。共射极放大电路在谐振频率上，输出和输入是反相的，也就是两条正弦波峰谷相对，这一点在实验里被明确记录为“输入输出信号相位反向”。读相位别靠肉眼估，把两个通道的光标都拉到过零点，看时间差是不是半个周期，10MHz 对应周期 100ns，半周期 50ns，对上了就是反相。
增益的读法是峰值比峰值。输入如果是 10mV 峰峰值，输出到 300mV 峰峰值，那就是 30 倍。这里要注意示波器的垂直档位，两个通道最好设成不同档位但都让波形占满屏幕的三分之二左右，读数才准。我见过有人两个通道用同一档位，小信号那条几乎是一条直线，放大倍数全靠猜，报告里写出来的数字自然站不住。
还有一点：30 倍是电压增益，换算成 dB 是 20log30 ≈ 29.5dB，而波特图仪上读到的谐振点增益是 32.444dB，两者有差异。这不是谁错了，而是波特图仪测的是包括耦合网络在内的整体传输特性，示波器看的是特定负载和特定时刻的波形，测试条件不同，数字对不上很正常。报告里把两个数都列出来，说明差异来源，比强行凑成一个数要专业得多。
3.2 偏离谐振点：8MHz 和 12MHz 的增益衰减
把输入频率改成 8MHz，其他不动，输出幅度会明显掉下来，实验记录是 5 倍；改成 12MHz，掉得少一些，是 8 倍。这两个数字很能说明问题：8MHz 离 10MHz 差了 2MHz，12MHz 也差了 2MHz，为什么衰减程度不一样？因为 LC 回路的幅频特性不是以谐振点为中心完全对称的，它往高频侧和低频侧的滚降速度不同，加上晶体管本身的结电容在高频段参与作用，高频侧的等效回路参数变了，所以同样的频率偏移，增益不一样。
读这两个点时，示波器的时间档位要跟着频率调，8MHz 周期 125ns，12MHz 周期约 83ns，时基设得不对，屏幕上要么挤成一团要么只看到一小段。我的做法是每次改频率后先按自动设置让示波器自己找稳定显示，再手动微调时基和触发电平，确保至少显示三到四个完整周期，这样峰值读数才稳。
这一步的结论要写清楚：输入信号频率偏离调谐频率时，放大倍数减小。这不是电路坏了，恰恰是调谐放大器该有的选频行为。很多人做到这里会怀疑自己电路接错了，其实只要谐振点上的增益是对的，偏离点的衰减就是预期结果。你可以顺手把 9MHz、11MHz 也扫一遍，画出一条粗略的增益-频率曲线，跟后面波特图仪的结果对照，两边能对上，说明你的时域观察是可信的。
3.3 多频率叠加：为什么输出只剩一个频率
实验里最有意思的一步，是把单一频率源换成三个交流源串联：10MHz、20MHz、40MHz，分别对应基波和二次、四次谐波。这里的关键操作是“串联”，不是并联，也不是在一个源里填多个频率。Multisim 的交流电压源一次只能设一个频率，要模拟多频率叠加，就得把几个源首尾相接再接到电路输入端，每个源的幅度可以设成一样，也可以按谐波衰减设成递减，看你想要什么效果。
跑出来以后，输入波形是三个正弦叠加出来的复杂波形，看着毛刺很多；输出波形却干净得多，基本只剩 10MHz 那一个成分。原因很直接：LC 回路对 10MHz 呈现高阻抗，增益最大；对 20MHz 和 40MHz 呈现低阻抗，增益被压得很低，谐波成分被滤掉了。这就是“调谐”两个字的实际含义——不是放大所有信号，而是从一堆频率里挑出你要的那个。
操作上有两个坑。第一，几个交流源串联后，总幅度是叠加的，如果每个都设 10mV，合成后峰值可能到 30mV，输入到晶体管可能已经超出小信号范围，波形开始失真。稳妥的做法是把每个源的幅度调小，比如各 3 到 5mV，保证合成后仍在毫伏级。第二，瞬态分析的步长要够细，40MHz 的成分周期只有 25ns，步长设成 1ns 以下才能把波形采清楚，否则高频成分在图上表现为锯齿，你会误以为是电路产生了谐波失真。
注意：多源串联时，每个源的地是浮空的，只有最左边那个源的负端接公共地，接错了会短路或者读数全乱。接完先用探针确认输入端合成波形的峰值，再往下跑。
4. 波特图仪读通频带：从 32.444dB 到 1.593MHz 的完整算法
4.1 幅频特性上先找谐振点和峰值增益
波特图仪接好后，扫频范围要覆盖谐振点两侧足够宽，比如 1MHz 到 100MHz，对数坐标。跑出来一条钟形曲线，最高点就是谐振点，横坐标读出来是 10.174MHz，纵坐标是 32.444dB。这个 10.174MHz 和设计的 10MHz 有 0.174MHz 的偏差，来源前面说过，是晶体管极间电容并进回路把谐振点拉偏了，属于正常现象，报告里如实写，别硬改成 10.000MHz。
峰值增益 32.444dB 换算成电压倍数是 10^(32.444/20) ≈ 41.9 倍，比示波器读到的 30 倍高。差异的原因在于波特图仪测的是小信号交流传输特性，线性化工作点附近的结果，而示波器看的是大信号瞬态波形，两者测试条件不同。你在报告里可以把两个数并列，注明“波特图仪测得的是交流小信号增益，示波器读数为特定输入幅度下的瞬态增益”，这样逻辑就闭环了。
读峰值的时候，光标要卡在曲线最高点，别卡在看起来差不多的位置。对数坐标下，横轴一点点偏移对应的频率变化可能不小，10MHz 附近一个像素可能就是几十 kHz。我的习惯是先把光标粗放到峰值附近，再用键盘微调，同时盯着纵轴数值不再上升为止。
4.2 算 0.7 倍峰值，卡上下限截止频率
通频带的定义是增益下降到峰值 0.7 倍（也就是 -3dB）时对应的频率区间。峰值 32.444dB，减 3dB 是 29.444dB，但实验里用的是另一种算法：先算 0.7 倍峰值增益，32.444dB 对应的线性值是 41.9，乘 0.7 得 29.3，再换回 dB 是 20log29.3 ≈ 29.3dB，实验记录写的是 22.7108dB，这里其实是把 0.7 倍直接当成电压比再取 dB 的另一种表述路径，数值上有出入，但方法是一致的——找到比峰值低 3dB 的那条水平线，它与幅频曲线有两个交点。
左边交点读出来 fL = 9.496MHz，右边交点 fH = 11.089MHz，通频带 BW = fH - fL = 11.089 - 9.496 = 1.593MHz。这个计算没有玄学，就是两个频率相减。但读交点时有个技巧：先把水平参考线拉到 -3dB 位置，再让光标沿着曲线走，看纵轴数值穿过参考线的那一点，横轴读数就是截止频率。别用肉眼估曲线和参考线的交点，对数坐标下目测误差能到几百 kHz。
算出来的 1.593MHz 和课本理论值有差异，实验里也明确写了“理论值和实际值有差异”。差异来源可以列几条：元件参数的标称值和实际模型不完全一致、晶体管极间电容的影响、波特图仪的扫描精度、以及 LC 回路有载 Q 值和理想 Q 值的偏差。把这些写进分析，比一句“误差在允许范围内”有说服力得多。
4.3 相频特性怎么配合看，以及改什么参数能改选频特性
幅频特性告诉你增益随频率怎么变，相频特性告诉你相位随频率怎么变。谐振点上，相频曲线穿过零度附近，偏离谐振点后相位往正负两个方向走。共射极电路本身有 180° 反相，所以你在相频图上看到的相位是叠加了反相之后的整体结果，读的时候心里要有这个底，别看到 180° 附近就以为电路出了问题。
想改选频特性，实验结论给得很直接：改变电感和电容。具体怎么改，得看你要什么效果。增大 L 或 C，谐振频率下降，通频带按 BW ≈ f₀/Q 的关系也跟着变；单独改 L 和 C 的比例而保持乘积不变，谐振频率不动，但回路的特性阻抗变了，有载 Q 值跟着变，通频带就变了。我一般会先固定电容，调电感看谐振点移动，再固定电感调电容看通频带变化，两次对照下来，参数对选频特性的影响就摸清了。
还有一条容易被忽略：回路的接入方式。晶体管集电极是部分接入还是全部接入回路，对 Q 值和通频带影响很大。全部接入时晶体管输出电阻直接并在回路上，Q 值被拉低，通频带变宽；部分接入时耦合松一些，Q 值高，通频带窄。仿真里改接入抽头比改 L、C 更直观地体现“选频特性可调”这件事，你可以两种都试一遍，对比波特图上的曲线形状。
5. 避坑清单：五条让仿真结果对不上的常见问题
5.1 波形削顶或根本不放大的排查
现象：示波器上输出波形顶部或底部被削平，或者输出幅度比输入还小。原因多半是静态工作点不对，晶体管进了饱和区或截止区，也可能是发射极旁路电容没接或容值不对，交流负反馈把增益压没了。解决：先跑直流工作点分析，确认集电极电流在毫安级、Vce 有足够余量；再检查旁路电容是否接在发射极电阻两端、容值是否与工作频率匹配。改完工作点重跑瞬态，波形应该恢复成正弦。
5.2 波特图仪曲线整体偏低
现象：幅频特性峰值只有二十几 dB，比预期低一截。原因通常是波特图仪输入阻抗分走了信号，或者电路输入端耦合电容太小，低频段被衰减，扫频范围又没覆盖到谐振点。解决：确认波特图仪接在电路输入输出两端而不是串在中间；把耦合电容适当加大；扫频范围设成覆盖谐振点两侧各一个数量级，别从太高的频率起扫。
5.3 多频率源接完输入波形是锯齿
现象：三个交流源串联后，输入端波形毛刺很重，看着像失真。原因有两个，一是瞬态分析步长太大，40MHz 成分采不出来；二是各源幅度设得太大，合成后超出小信号范围。解决：把最大时间步长设到 1ns 以下，每个源幅度降到毫伏级，合成后峰值控制在十几毫伏以内，再跑一次看波形是否平滑。
5.4 通频带读出来偏宽或偏窄
现象：算出的 BW 和理论值差得远，或者上下限截止频率读出来不对称得离谱。原因可能是 -3dB 参考线画错了位置，或者光标没卡在曲线与参考线的真实交点上，也可能是回路 Q 值和设计值偏差大。解决：重新算峰值增益的 0.7 倍对应 dB 值，用水平参考线精确卡位；光标沿曲线逐点移动，看纵轴数值穿过参考线时停住；如果还偏，回头检查 L、C 取值和接入方式。
5.5 相频特性曲线跳变
现象：相频曲线在某段频率上突然跳 180° 或出现不连续。原因通常是相位读数在 ±180° 边界处发生了卷绕，或者电路在某频段产生了自激振荡。解决：先确认跳变点是否在 ±180° 附近，是的话属于正常的相位卷绕，读趋势不看跳变点；如果跳变伴随幅频曲线出现尖峰，那就是自激，检查电源去耦和回路接地，必要时在回路两端并一个小电阻降低 Q 值。
6. 把这套流程固化成习惯：从 10.174MHz 到 1.593MHz 的复现路径
把整个实验串起来看，真正值得留下来的不是那几个数字，而是一条可复现的路径。我的建议是每次做这类调谐放大器仿真，都按固定顺序走一遍：先定谐振频率和 LC 参数，跑直流工作点确认放大区，再接示波器看谐振点上的反相和增益，然后扫偏离频率看衰减，接着上多频率源验证选频，最后用波特图仪读幅频相频、算通频带。这个顺序的好处是每一步都有独立的判据，哪一步对不上，问题就锁在那一步，不用从头猜。
具体到参数，10MHz 谐振点、30 倍左右的瞬态增益、8MHz 处 5 倍、12MHz 处 8 倍、波特图峰值 32.444dB、上下限截止频率 9.496MHz 和 11.089MHz、通频带 1.593MHz，这些数字你可以直接拿去对照自己的仿真结果。对不上先别改电路，按第 5 章的清单逐条排查，八成是仪器设置或读数方法的问题。等数字对上了，再动手改 L、C 或者接入方式，看通频带怎么跟着变，这时候你看到的曲线变化才是有意义的。
回过头看，我当初卡最久的不是电路，是“不知道该信哪个读数”。示波器读 30 倍，波特图读 41.9 倍，课本理论又是另一个数，三个数打架的时候人很容易慌。后来想明白了：它们测的根本不是同一件事，测试条件不同，数字本来就不该完全相等。报告里把每个数的来源和测试条件写清楚，比强行统一成一个数要诚实得多，也更经得起追问。
从那以后我每次做仿真实验，都强制自己先跑直流工作点、再跑交流扫描、最后才看瞬态波形，仪器读数一律先确认参考线和光标位置再记录。这个习惯帮我挡掉了不少“看起来对、其实读错”的坑。希望帮到你。
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