基于Multisim在模擬電路試驗中的實際應(yīng)用

1、第三章 基于 Multisim10 在模擬電路實驗中的應(yīng)用第一節(jié) Multisim10 仿真軟件分析方法概述模擬電路實驗課是通過實驗手段， 培養(yǎng)學(xué)生在模擬電路方面使用電子儀器、 設(shè)計及調(diào)試電路等 方面的實際動手能力。由于傳統(tǒng)方法受實驗設(shè)備、場地和時間限制，同時還存在著教學(xué)理念陳舊， 實驗效率低等問題，所以計算機的輔助分析及仿真技術(shù)在電子實驗運用中得到了廣泛的應(yīng)用。 Multisim10 有一個完整的集成化設(shè)計環(huán)境，具有直觀的圖形界面，龐大的元器件庫，強大的仿真能 力和分析功能，完善的虛擬儀器功能 , 從而成為各類學(xué)校電工、電子實驗教學(xué)的首選工具軟件。 矚慫 潤厲釤瘞睞櫪廡賴。Multisim1

2、0 仿真軟件提供了十多種檢測電路特性的分析方法， 如直流工作點分析 (DC Operating Poi nt)、交流分析(AC An alysis)、瞬態(tài)分析(Tra nsie nt A nalysis)、失真分析(Distortion An alysis)、 直流掃描分析(DC An alysis)、溫度掃描分析(Temperature sweep、零-極點分析(Pole Zero)、 射頻分析( RF Analysis )等。 聞創(chuàng)溝燴鐺險愛氌譴凈。第二節(jié) Multisim10 常用分析方法在模擬電路中的應(yīng)用一、放大器的基本概念放大電路 (又稱為放大器) ，是基本的電子電路， 在通信、 廣

3、播、測量等方面有著廣泛的應(yīng)用。 根據(jù)電路結(jié)構(gòu)不同， 放大器可分為直接耦合放大器和交流耦合放大器； 根據(jù)放大器級數(shù)的多少又可 分為多級放大器和單級放大器。在單級放大器中，若為晶體放大器，可分為共射、共基、共集放大 器，若為場效應(yīng)管放大器 , 則可分為共源、共柵、共漏放大器。 殘騖樓諍錈瀨濟溆塹籟。一個放大器應(yīng)包括以下幾個部分：輸入信號源（電流源或電壓源）、有源器件（晶體三極管或 場效應(yīng)管）、輸入輸出耦合電路、負載以及直流電源和相應(yīng)的偏置電路。釅錒極額閉鎮(zhèn)檜豬訣錐。、晶體管單管放大器在Multisim10中的仿真與分析1、建立仿真電路在MultisimIO電路窗口中建立如圖3-1所示的晶體管共射極

4、單管放大器仿真電路。晶體管共發(fā)射極放大電路屬于音頻放大電路，或者叫做低頻放大電路，這種電路的頻率特性是對于 50HZ-20000HZ之間的頻率信號有正常的放大作用。在這個頻帶以外的頻率不能正常放大。1KHZ是音頻的中間頻率，用這個頻率的信號既代表了信號的主要特點有能使放大器工作在正常范圍。信號大小的選擇：在幾十毫伏-100毫伏之間。彈貿(mào)攝爾霽斃攬磚鹵廡。設(shè)置信號源“ XFG1 ”幅度為10 mV，頻率為1 kHz的正弦波信號，開關(guān)K1、K2。設(shè)為閉合，K3設(shè)為打開狀態(tài),r可調(diào)電位器取值為50%謀養(yǎng)摶篋飆鐸懟類蔣薔。XFGi2lOuFB,IT_NPNjRATFf注H圖3-1晶體管共射集單管放大器

5、2、靜態(tài)分析當(dāng)輸入信號u= 0時，確定靜態(tài)工作點，求解電路中有關(guān)的電流、電壓值等。（1）用虛擬儀表數(shù)字萬用表測量靜態(tài)工作點Multisim10軟件為用戶提供多種虛擬儀表，如數(shù)字萬用表（Multimeter）、函數(shù)信號發(fā)生器（FunctionGenerator）、示波器（Oscillcope、等。廈礴懇蹣駢時盡繼價騷。設(shè)置信號源輸出為0 V,打開仿真開關(guān)，分別讀出萬用表“ XMM”，“XMM2和“XMM3”的電壓值，U B =3.625V，Urc =1.077 V，u CE =10.923V，如圖3-2所示。讀出測量值并計算靜態(tài)工 作點：I cq=1.°5 mA, U ceq =10.

6、923V。煢楨廣鰳鯡選塊網(wǎng)羈淚。XMM1XMM2XMM3圖3-2讀出萬用表電壓值(2) 用直流工作點分析法分析直流工作點Multisim10仿真軟件中提供多種檢測電路特性的分析方法，此放大電路利用直流工作點分析法 分析。直流工作點分析是在電路電感短路、電容開路的情況下，計算電路的靜態(tài)工作點。直流分析的結(jié)果通?？捎糜陔娐返倪M一步分析，如在暫態(tài)分析和交流小信號分析之前，程序會自動先進行直流工作點分析，以確定暫態(tài)的初始條件和交流小信號情況下非線性器件的線性模型化參數(shù)。鵝婭盡損鶴慘歷蘢鴛賴。選擇Simulate菜單中的 Analyses中的 DC Operating point Analysis進入設(shè)

7、置，在設(shè)置“ Output ”項 中選擇V(2)、V(3 )和VW為輸出項，如圖3-3所示。單擊“ Simulate”按鈕，顯示如圖3-4所示的 輸出電壓值?；[叢媽羥為贍債蟶練淨(jìng)。12xlVariables in circuitSelected variable? forvsriabs! All variablesl(ccvcc) vm V(10) V(11) V15 V6 V(7) 他 V(9 Vvcc)V(2V(3)V(4)idiFiller Unsdected Variables.Add Exp<e55ion.Filter 冷對已cted variable®.Mere O

8、ptionsAdd dsvics/model patamsteL. Show all device parameters at end of simuhtion in the audii trailDelete selected variableSelect variables tn saveSimulate圖3-3 OUTPUT界面S- DC Ope rat ing Point AnalysisOutput | Analysis Options Summary圖3-4輸出電壓值(3) 溫度變化對靜態(tài)工作點的影響在MultisimIO中用溫度掃描分析法分析溫度變化對靜態(tài)工作點的影響。設(shè)置信號源

9、輸出為10 mV，1 kHz的正弦波信號，選擇“Simulate”菜單中的“Temperature SweepAnalysis”進入設(shè)置，在“ Analysis Parameters選項中進行起始、終止溫度的設(shè)置，如圖 3-5所示, 并單擊“ Edit Analysis”按鈕，設(shè)置開始時間與結(jié)束時間，然后設(shè)定“ Output” VW為輸出項，再進行仿真。仿真結(jié)果如圖3-6所示，輸出電壓V 隨溫度升高而下降 。 預(yù)頌圣鉉儐歲齦訝驊糴。密 TeBperature Sveep AnalysisAnalysisOutput Analysis Options iSweep ParametersSweep

10、 ParameterIT emperalure7Present Value 殲 Deg CPoints to $weepSweep Variation TipeLinealDescription 丁emperature sweep oF the circuitStart ps屹|(zhì)2SStop 50tt of pointsIncrefnent 55I ofMore OptionsAnatysij h weep Transient AnalysisEdtAndysis盲 Group all traces on one plotSimulateQKCancel圖3-5起始、終止溫度設(shè)置界面圖3-6仿

11、真結(jié)果(4) 靜態(tài)工作點設(shè)置對輸出波形的影響建立如圖3-7所示仿真電路。選擇“ Simulate”菜單中的“ DC Sweep Analysis”進入設(shè)置，在“Analysis Parameters選項中，“Source 1設(shè)置為電壓源，并修改起始、終止和增加電壓值。“Source 2”設(shè)置為電流源，若電流源沒有顯示，可按下“ Change File”按鈕，選中“ Display submodules' 選項。這時修改起始、終止和增加電流值，如圖 3-8所示?！?Output”選項中選擇輸出電流c，若 沒有顯示可按“ Add device/model paramete”按鈕，在彈出對話

12、框中的“ Paramete”下拉菜單中查找。如圖3-9所示圖3-8修改起始、終止和增加電壓值圖3-9輸出電流選擇界面Eilt EditDe? 口侵亶為気： r .吐龜旳1 b鶴劍H卜 DC Sweep DC Sweep | UC Sweep | DC Sweep | DC Sweep | Transient Analysis'DC Sweepmi容 Grapher ¥ie等效電路DC? Transfer CharacteristicJOO.01-0 '£h-1000a0|i-Um-2.0m 彳-2.3m250.00m500 09m750.00mwl Volt

13、age (V)1.00Selected Trace： iil=0 ： I (vl)圖3-10仿真結(jié)果2最后進行仿真，當(dāng)負載電阻為3 k時，輸出特性曲線作交流負載線 ，估算出Q點的位置。當(dāng)輸 入信號較大時，Q點取的過高，容易產(chǎn)生飽和失真，反之，產(chǎn)生截止失真。鐃誅臥瀉噦圣騁貺頂廡。3、動態(tài)分析動態(tài)分析的任務(wù)是計算輸入、輸出電阻、電壓放大倍數(shù)、最大不失真輸出電壓和幅頻特性等。（1）輸入電阻測量建立如下圖3-11所示仿真電路。打開仿真開關(guān)，雙擊“ XMMI ”和“XMM4 ”兩萬用表，并將 它們切換在交流電壓檔上，再雙擊“XFG1函數(shù)信號發(fā)生器圖標(biāo)， 逐步加大信號幅度，使“XMM1 萬用表顯示約10

14、mV左右。再讀出“ XMM4 ”的電壓值，如圖3-12所示。輸入電阻（單位：千歐）: 擁締鳳襪備訊顎輪爛薔。R-U'_ UiUsU10.61531.833 -10.6154.7 ： 2.351圖3-11輸入、輸出電阻測量電路10.615mV31833 mV負 | V口dB：| -aJF"jlIjlISet.XMM1XMM4圖3-12 XMM1和XMM電壓值的讀取(2)輸出電阻測量仿真電路如上圖3-11所示，雙擊“ XFG1 ”函數(shù)信號發(fā)生器圖標(biāo)，將信號幅度調(diào)整為10 mV。開關(guān)K3為斷開狀態(tài)(帶負載電阻RL)，雙擊“XSC1 ”示波器，打開仿真開關(guān)，讀出“ XMM4的輸出 電

15、壓約為862.7mV 如圖3-13所示。贓熱俁閫歲匱閶鄴鎵騷。862-110707.5:2.194S)rl =U L RE Oscillcjscope-XSCl5<Time DJODO sChannel _A2.2 VChanneljB8.2C3 VReverse!X 1Bet. TriggerT1T2TimeBaseS>cak |20 iis/OivChannel AScale 1 Div±lCrkannel B加矗p SDiwTnggerJaw rrlF7Xpositioh |0Y po»ion -3Y petition |d3誡10 Vy?tAC| D P

16、F扯I *匝1Type Sing. | Nor. 1 Aito ；! MoneT2-T1i按下 圖14所示。圖3-13輸出電壓一L”鍵，開關(guān)K3閉合（接入負載電阻RL），打開仿真開關(guān)，讀出輸出電壓約 輸出電阻（單位：千歐）：壇搏鄉(xiāng)囂懺蔞鍥鈴氈淚。707.5 mV,女口圖3-14輸出電壓3）電壓放大倍數(shù)利用圖3-1作為仿真電路圖。調(diào)整信號源輸出10 mV, 1 kHz的正弦波信號 不帶負載電阻 RlU =931 .29mV ，開關(guān)K3處于打開狀態(tài)，打開仿真開關(guān)，讀出示波器的輸入和輸出電壓峰值蠟變黲癟報倀鉉錨鈰贅。讀出示波器的輸入和輸出電壓峰值U 0=706.93mV，買鯛鴯譖曇膚遙閆擷凄。U i

17、 =9.99 mV, 則電壓放大倍數(shù) Au=93.2。 帶負載電阻 Rl開關(guān)K3處于閉合狀態(tài)，打開仿真開關(guān),U i =9.99 mV, 則電壓放大倍數(shù) Au =70.8 。 帶負載電阻 Rl 并考慮信號源內(nèi)阻開關(guān)K3處于閉合、K1處于打開狀態(tài)，打開仿真開關(guān)，讀出示波器的輸入和輸出電壓峰值U 0=572.56 mV ， U i =9.99 mV, 則電壓放大倍數(shù) Au =57.3 1 。 綾鏑鯛駕櫬鶘蹤韋轔糴。（4）最大不失真輸出電壓為了獲得最大的動態(tài)范圍， 應(yīng)將靜態(tài)工作點設(shè)置在交流負載線的中點， 在放大器正常工作的情 況下，逐步增大輸入信號的幅度，并同時調(diào)節(jié)靜態(tài)工作點，用示波器觀察U 0，當(dāng)輸出波形同時出現(xiàn)失真現(xiàn)象時，說明靜態(tài)工作點已調(diào)在交流負載線中點，然且調(diào)整輸入信號，使輸出幅度最大，且 無明顯失真時，測出己u 的同時求出最大不失真輸出電壓 U opp。驅(qū)躓髏彥浹綏譎飴憂錦。0opp禾U用圖3-1所示的仿