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1、精品学习资源Multisim10仿真软件简介与使用Multisim10.0是加拿大交互图像技术公司推出的最新电子仿真软件,是 Multisim系列的改进版;该版使文件治理和操作更便利,元件调用更便利,元件的标注更加直观有用,增加了仿真的真实感,使虚拟的电子试验平台更加接近实际的试验平台;Multisim10.0是一种在电子技术界广为应用的优秀电脑仿真设计软件,被誉为“电脑里的电子试验室”;1. Multisim10.0的基本操作界面Multisim10.0软件以图形界面为主, 具有一般 Windows 应用软件的风格, 可以使用户自如使用;启动 Multisim10.0后,显现如图3-4-1
2、界面;仿真电源开关欢迎下载精品学习资源菜单栏工具栏仪器外表栏元器件栏欢迎下载精品学习资源状态栏电路工作区图 3-4-1主界面窗口1菜单栏Multisim10.0的菜单包括主菜单、 一级菜单和二级菜单, 通过菜单可以对 Multisim10.0的全部功能进行操作;如图3-4-2 所示;图 3-4-2主菜单 2工具栏Multisim10.0供应了多种工具栏,如系统工具栏、主工具栏、元件工具栏、外表工具栏; 系统工具栏供应了文档常用的新建文件、打开文件、储存文件、打印、放大、缩小等操作;如图 3-4-3 所示;图 3-4-3系统工具栏 元件工具栏供应了从Multisim元件数据库中挑选、放置元件到原
3、理图中的按钮;如图 3-4-4 所示;从左到右元件库依次为电源库、基本元件库、二极管库、晶体管库、模拟元件库、 TTL 库、 CMOS 库、其它数字元件库、数模混合元件库、指示器库、电源器件库、混合项元件库、高级的外设器件库、射频元件库、电气元件库、MCU 器件库、设置层次库、放置总线库;欢迎下载精品学习资源图 3-4-4 元件工具栏 Multisim在仪器外表栏下供应了21 个常用仪器外表, 依次为 Multimeter 万用表 、Distortion Analyzer 失真度仪、 Function Generator函数发生器 、Wattmeter瓦特表、Oscilloscope双通道示波
4、器 、Frequency Counter频率计数器 、Agilent 信号发生器、 Four Channel Oscilloscope 四通道示波器 、Bode Plotter 波特图示仪 、IV Analyzer IV 特性分析仪、Word Generator字发生器 、Logic Converter 规律转换仪 、Logic Analyzer 逻辑分析仪、Agilent OscilloscopeAgilent示波器 、Agilent 万用表、 Spectrnm Analyzer 频谱分析仪、Network Analyzer 网络分析仪、Tektronix Oscilloscope Tekt
5、ronix示波器 、Current Probe电流探针、LabVIEW Instrument LabVIEW仪器、Measurement Probe测量探针;图 3-4-5 外表工具栏2. 原理图的设置 1设置原理图绘制环境用户可以通过菜单Option Sheet Properties 打开 Properties 对话窗口;用于设置与电路显示方式相关的选项;如图3-4-6 所示;欢迎下载精品学习资源选中此项,显示电路连接网络标号图 3-4-6Properties 对话窗 Circuit选项Show栏目的显示把握如下: Labels标签RefDes 元件序号Values 值Attributes属
6、性Symbol Pin names管脚名字Footprint Pin numbers管脚数目Workspace 环境Sheet size 栏目实现图纸大小和方向的设置; Zoom level栏目实现电路工作区显示比例的把握;Wring 连线Wire width 栏目设置连接线的线宽;Autowire栏目把握自动连线的方式;Font设置文字属性,如字体,字号等;PCB 电路板PCB选项挑选与制作电路板相关的命令;Visibility可视选项欢迎下载精品学习资源 2元件取用挑选元器件通过菜单 Place Place Component 命令打开 Select a Component 窗口;如图 3
7、-4-7 所示;欢迎下载精品学习资源在元器件栏中单击要挑选的元器件库图标,打开该元器件库;在屏幕显现的元器件库对话框中挑选所需的元器件;常用元器件库有晶体管库、 模拟器件库、 TTL 数字集成电路库、13 个:信号源库、基本元件库、二极管库、CMOS 数字集成电路库、其他数字器件库、混合器件库、指示器件库、其他器件库、射频器件库、机电器件库等;底色为墨绿颜色的是虚拟器件库1.点击此处,在器件库类型中挑选元件库5.点击 OK确认3.选中需要的元件名称4.观看元件符号/名称 /封装2.选中所需元件库类型图 3-4-7 元件对话窗选中元器件鼠标点击元器件,可选中该元器件;假如所选中的元件类似于74L
8、S00 之类的复合封装的元件, 在一个芯片中有多个相同的单元元件,程序会要求你指定所要用的单元电路,将会显现图3-4-8 对话框;这时挑选其中一项即可取出一个与非门;即可放在电路工作区中;欢迎下载精品学习资源元器件操作图 3-4-8元件对话窗欢迎下载精品学习资源在电路工作区中选中元器件,单击鼠标右键,在菜单中显现以下操作命令:欢迎下载精品学习资源Cut:剪切Copy:复制Delete:删除Flip Horizontal :选中元器件的水平翻转Flip Vertical :选中元器件的垂直翻转90 Clockwise :选中元器件的顺时针旋转9090 CounterCW :选中元器件的逆时针旋转
9、90 Bus Vector Connect:总线矢量连接Replace by Subcircuit:重复放置子模块电路Replace Components:重复放置元件Edit Symbol :设置器件参数Change Color:转变颜色Font:字体设置Properties:编辑元件参数图 3-4-9挑选元件操作命令窗口元件编辑元器件特性参数在电路工作区中双击该器件,在弹出的元器件特性对话框中,可以设置或编辑元器件的各种特性参数; 元器件不同每个选项下将对应不同的参数;例如: NPN 三极管的选项为:Label 标识; Display 显示; Value数值; Pins管脚; 3绘制电路以
10、单管放大电路为例,电路如图3-4-10 所示;留意:图中的1, 2, 3,4, 5 等编号可以从 Options sheet properties circuit 选项卡 show all 调试出来;XSC1TektronixP 1 2 3 4 T GR321MKey=A65% R1V1欢迎下载精品学习资源10uFC156R6 82k32k| .1Q1C210uF412 V欢迎下载精品学习资源V250mVpk1kHz 0.2N2222A7R5 1000R22k欢迎下载精品学习资源图 3-4-10单管放大电路图图 3-4-11 单管放大电路仿真波形3. 原理图的仿真在外表工具栏调出仿真外表,设定
11、参数,按下仿真运行按钮,开头仿真;设定待仿真电路如图 3-4-10 所示,选用的 Tektronix 示波器为仿真仪器,仿真后波形如图3-4-11 所示,Tektronix 示波器具体使用方法见数字示波器应用章节;4. Multisim10的基本分析方法在 Multisim软件中, 常用的分析方法有下面几种形式:直流工作点分析 DC Operating Point Analysis、沟通分析 AC Analysis 、瞬态分析 Transient Analysis 、傅立叶分析Fourier Analysis 、失真分析 Distortion Analysis 、噪声分析 Noise Anal
12、ysis 、直流扫描分析 DC Sweep Analysis 、参数扫描分析Parameter Sweep Analysis等; 1直流工作点分析直流工作点分析也称静态工作点分析,电路的直流分析是在电路中电容开路、电感短路时,运算电路的直流工作点,即在恒定勉励条件下求电路的稳态值;在电路工作时,无论是大信号仍是小信号,都必需给半导体器件以正确的偏置,以便使其工作在所需的区域,这就是直流分析要解决的问题;明白电路的直流工作点,才能进一步分析电路在沟通信号作用下电路能否正常工作;求解电路的直流工作点在电路分析过程中是至关重要的;以图 3-4-10 所示电路为例, 执行菜单命令 Simulate A
13、nalyses DC Operating Point ,就显现直流工作点分析对话框, 如图 3-4-12 A 所示;弹出直流工作点分析对话框如图 3-4-12 B 所示;欢迎下载精品学习资源导入待分析的节点点击仿真图 3-4-12 A直流工作点分析图 3-4-12 B 直流工作点分析 Output 选项Output 用于选定需要分析的节点;左边 Variables in circuit栏内列出电路中各节点电压变量和流过电源的电流变量;右边Selected variables for analysis 栏用于存放需要分析的节点;具体做法是先在左边Variables in circuit栏内中选中
14、需要分析的变量可以通过鼠标拖拉进行全选 ,再单击 Add 按钮,相应变量就会显现在Selected variables for analysis 栏中;假如 Selected variables foranalysis 栏中的某个变量不需要分析,就先选中它,然后点击Remove 按钮,该变量将会回到左边Variables in circuit栏中; Analysis Options和 Summary 选项分析的参数设置和Summary 页中排列了该分析所设置的全部参数和选项;用户通过检查可以确认这些参数的设置;欢迎下载精品学习资源 检查测试结果点击 3-4-12 B 图下部 Simulate
15、按钮,测试结果如图3-4-12 C 所示;测试结果给出电路各个节点的电压值;依据这些电压的大小,可以确定该电路的静态工作点是否合理;假如不合理,可以转变电路中的某个参数,利用这种方法,可以观看电路中某个元件参数的转变对电路直流工作点的影响;图 3-4-12 C 直流工作点分析 2沟通分析沟通分析是在正弦小信号工作条件下的一种频域分析;它运算电路的幅频特性和相频特性,是一种线性分析方法;Multisim10 在进行沟通频率分析时,第一分析电路的直流工作点,并在直流工作点处对各个非线性元件做线性化处理,得到线性化的沟通小信号等效电路,并用沟通小信号等效电路运算电路输出沟通信号的变化;在进行沟通分析
16、时,电路工作区中自行设置的输入信号将被忽视;也就是说,无论给电路的信号源设置的是三角波仍是矩形波,进行沟通分析时,都将自动设置为正弦波信号,分析电路随正弦信号频率变化的频率响应曲线;启动沟通分析工具以图 3-4-10 所示电路为例,执行菜单命令Simulate Analyses AC Analysis ,就显现沟通分析对话框,如图3-4-13 A 所示;欢迎下载精品学习资源图 3-4-13 A 沟通分析图 3-4-13 B 沟通分析对话框中 Frequency Parameters页的设置项目、单位以及默认值等内容见表3-4-1 沟通分析参数设置所示;表 3-4-1 沟通分析参数设置项目默认值
17、单位注释欢迎下载精品学习资源Start frequency起始频率1HzStop frequency终止频率10GHzSweep type 扫描类型 DecadeNumber of points perdecade扫描点数10Vectical scale垂直刻度Logarithmic沟通分析时的起始频率,可选单位有:Hz 、kHz 、MHz 、GHz沟通分析时的终止频率,可选单位有:Hz 、kHz 、MHz 、GHz交 流 分 析 曲 线 的 频 率 变 化 方 式 , 可 选 项 有 :Decade、Liner 、 Octave指的是起点到终点共有多少个频率点,对线性扫描该项才有效扫描时的垂
18、直刻度,可选项有:Liner 、 Octave、decibel 、Logarithmic欢迎下载精品学习资源检查测试结果电路的沟通分析测试曲线如图3-4-13 B 所示;测试结果给出电路的幅频特性曲线和相频特性曲线,幅频特性曲线显示了4 号节点电路输出端的电压随频率变化的曲线,相频特性曲线显示了 4 号节点的相位随频率变化的曲线;由沟通频率分析曲线可知,该电路大约在 7Hz 24MHz 范畴内放大信号,放大倍数基本稳固,且相位基本稳固;超出此范畴,输出电压将会衰减,相位会转变;3瞬态分析瞬态分析是一种非线性时域分析方法,是在给定输入勉励信号时,分析电路输出端的 瞬态响应; Multisim在进
19、行瞬态分析时,第一运算电路的初始状态,然后从初始时刻起, 到某个给定的时间范畴内,挑选合理的时间步长,运算输出端在每个时间点的输出电压, 输出电压由一个完整周期中的各个时间点的电压来准备;启动瞬态分析时,只要定义起始 时间和终止时间,Multisim可以自动调剂合理的时间步进值,以兼顾分析精度和运算时需要的时间,也可以自行定义时间步长,以中意一些特殊要求;启动瞬态分析工具以图 3-4-10 所示电路为例,执行菜单命令Simulate Analyses Transient Analysis ,出欢迎下载精品学习资源现瞬态分析对话框,如图3-4-14 A 所示;图 3-4-14 A 瞬态分析图 3
20、-4-14 B 瞬态分析瞬态分析对话框中Analysis Parameters 页的设置项目、 单位以及默认值等内容见表3-4-2 所示;表 3-4-2 瞬态分析参数设置选项框项目默认值单位注释欢迎下载精品学习资源Initial conditions初始条件Set to Zero设为零User-defined用户自定义Calculate DC Operating point 运算静态工作点Automatically不选假如期望从零初始状态起,挑选此项不选假如期望从用户自己定义的初始状态起,就挑选此项假如从静态工作点起始分析,就挑选不选此项Multisim 以静态工作点作为分析初始欢迎下载精品学
21、习资源determine选中initialconditions系统自动确定初始条件,假如仿真失败,就使用用户定义的初始条件欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源Parameters参数Maximum time step最大步进时间Generate time steps瞬态分析的起始时间必需大于或等于零,且应小于终止时间条件Start time起始时间0secEnd time 终止时间0 001secMaximum time step settings 最大步进时间设置选中Minimum number oftime points最小时间点数100瞬态分析的终止时间必需大于起始时间假如选中该项,
22、 就可在以下三项中挑选一项自起始时间至终止时间之间,模拟输出的点数1E-05s模拟时的最大步进时间Multisim将挑选模拟电路的最为合欢迎下载精品学习资源automatically自动产生步进时间选中s理及最大步进时间欢迎下载精品学习资源 检查分析结果放大电路的瞬态分析曲线如图 3-4-14 B 所示;分析曲线给出输入节点 5 和输出节点 4的电压随时间变化的波形,纵轴坐标是电压,横轴是时间轴;从图中可以看出输出波形和输入波形的幅值相差不太大,这主要是由于该放大电路晶体管发射极接有反馈电阻,从而影响了电路的放大倍数; 4傅立叶分析傅立叶分析是一种分析复杂周期性信号的方法;它将非正弦周期信号分
23、解为一系列正 弦波、余弦波和直流重量之和;依据傅立叶级数的数学原理,周期函数ft可以写为欢迎下载精品学习资源f t A0A1 costA2 cos 2tB1 sintB 2 sin 2t欢迎下载精品学习资源傅立叶分析以图表或图形方式给出信号电压重量的幅值频谱和相位频谱;傅立叶分析同时也运算了信号的总谐波失真THD , THD定义为信号的各次谐波幅度平方和的平方根再除以信号的基波幅度,并以百分数表示:欢迎下载精品学习资源THDi1U22i2 / U 1 100 %欢迎下载精品学习资源 5失真分析放大电路输出信号的失真通常是由电路增益的非线性与相位不一样造成的;增益的非线性将会产生谐波失真,相位的不一样将产生互调失真;Multisim失真分析通常用于分析 那些接受瞬态分析不易觉察的微小失真;假如电路有一个沟通信号,Multisim的失真分析 将运算每点的二次和三次谐波的复变值;假如电路有两个不同频率的沟通信号,设f1 f2 , 就该分析将查找电路变量在这三个频率f1 f2 ,f1 f2 , 2f1f2 的谐波失真;在 Multisim中仍有噪声分析、直流扫描分析、灵敏度分析、参数扫描分析、蒙特卡罗分析、极点零点分析等等,在此不详述;欢迎下载
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