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电路仿真软件介绍multisim.ppt

电路仿真软件介绍multisim

ro30
2011-03-04 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《电路仿真软件介绍multisimppt》,可适用于工程科技领域

典型电路设计与测试目录虚拟电子实验室(Multisim) Multisim基本操作Multisim电路仿真分析Multisim基本分析方法 直流工作点分析交流分析常用模拟电路分析举例单管共发射极放大电路整流电路附录电路仿真软件介绍要点:Multisim的基本操作功能用Multisim对低频模拟电路进行仿真的方法用Multisim对电路进行电路进行设计和测试的方法Multisim的高级分析方法难点:用Multisim对典型电路的测试和设计虚拟电子实验室(Multisim)加拿大IIT(InteractiveImageTechnologies)公司推出的从电路仿真设计到版图生成全过程的电子设计平台(ElectronicsWorkbench)该软件是一套功能完善、操作界面友好、使用方便的EDA工具。电子设计平台主要包括Multisim电路仿真设计工具、VHDLVerilog编辑编译工具、UltiboardPCB设计工具和ULtirounte自动布线工具。各工具之间的相互关系如图所示。这些工具可以独立使用也可以配套使用如果配备了上述全部工具就可以构成一个相对完整的电子设计软件平台。图电子设计平台EWB各工具之间的关系 Multisim基本操作图Multisim的操作界面界面介绍()菜单栏提供文件管理创建电路和仿真分析等所需的各种命令。()工具栏提供常用的操作命令如图所示用鼠标单击某一按钮可完成其对应的功能。图常用的操作命令()元器件库栏(如图所示)图元器件库栏()仪器仪表栏(如图所示)图仪器仪表栏元器件库的使用方法调用元器件是电路创建中最基本的操作之一调用元器件经常遇到的操作有选择元器件、移动元器件、旋转元器件和设置元器件参数等。()选择元器件点击你要找的元器件库栏的图标打开该元器库。在屏幕上会出现一个对话框从中选择所需的元器件如图所示。图中所示为在基本元件库中选择了NPN的双极性三极管单击OK按钮三极管则跟随鼠标移动可以将该元器件放到电路工作区合适的位置。常用的元器件库有个如图所示。()选中元器件并对其进行操作进行电路连接时经常需要对元器件进行各种操作如移动、删除、旋转等。用鼠标单击要选中的元器件后并右击又会弹出一个对话框点击对话框中相应的操作就可以对其进行相应的操作。操作结束后单击电路工作区的空白处即可取消对该元器件的选择。若要同时选中多个元器件可以用鼠标左键画出一个矩形区将所要选中的元器件包含在矩形内这时用对单个元件操作的方法就可以对选中的多个元器件进行操作。元器件操作对话框的功能如图所示。()元器件特性参数元器件被选中后双击该元器件或者选择菜单Edit下的Properties命令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。一个三极管的特性对话框如图所示Label选项用于设置元器件的ReferenceID(序号)Label(标识)和Attributes(属性)其中ReferenceID是系统自动分配的也可以修改但修改时应保证ReferenceID的唯一性。电路图中是否显示元器件的编号、标识等信息可以通过菜单Options下的Preferences对话框进行设置。Display选项用于设置Label(标识)、Value(数值)、ReferenceID(序号)和Attributes(属性)的显示方式。显示方式与Options下的Pregerences对话框的设置一致也可以改变每个元器件的显示方式。Value选项用于编辑元器件的特性、模型参数和引脚封装等。Fault选项可以人为设置元器件的隐含故障如None(无故障)、Open(开路)、Short(短路)或Leakage(漏电)。电路图Options菜单下的Preferences命令用于设置与电路显示方式相关的选项。选择Options | Preferences命令出现如图所示的对话框每个选项下又有各个不同的对话内容。()Circuit选项卡Circuit选项下面有两个选项组Show选项组决定是否显示电路参数Color选项组决定电路显示的颜色。Show选项组的显示控制如下。Showcomponentlabel:是否显示元器件的标识文字。ShowcomponentreferenceID:是否显示元器件的序号。Shownodenames:是否显示节点的编号。Showcomponentvalues:是否显示元器件的数值。Showcomponentattribute:是否显示元器件的属性。Color选项组用来改变电路显示的颜色如果选择自定义方式Color选项组中的个按钮就会被激活用来定义电路工作区的背景、导线和元器件的颜色。()Workspace选项卡Workspace选项卡有个选项组。其中Show选项组实现电路工作区显示方式的控制:Sheetsize选项组实现图纸大小和方向的设置Zoomlevel选项组实现电路工作区显示比例的控制。显示方式的控制如下。Showgird:电路工作区是否显示格点。Showpagebounds:电路工作区是否显示页面边界。Showtitleblock:电路工作区是否显示标题栏。()Wiring选项卡Wiring选项卡有两个选项组。其中Wirewidth选项组设置连接线的线宽Autowire选项组控制自动边线的方式。自动连线的控制如下。Autowireonconnection:选择是否自动连线。Autowireonmove:选中该项移动元器件时连接线可以自动保直水平走线否则移动元器件时其边接线可能出现斜线。Bin选项卡ComponentBin选项卡有两个选项组。Symbolstandard选项组用来选择元器件的符号标准有两种符号标准可以选择:ANSL美国标准元件符号和DIN欧洲标准元件符号Placecomponentmode选项组选择元器件的操作模式元器件的操作模式有以下种。Placesinglecomponent:选中该选项时从库里取出元器件只能放置次。Continuousplacementformultisectionpartonly(Esctoquit):该选项被选中时表明一个封装里有多个元器件如一个有个双输入与非门可以连续置入元器件按Esc键退出该项操作。Continuousplacement(Esctoquit):该选项被选中时从库里取出元器件可以连续放置按Esc键退出该项操作。()Component()Front选项卡Front选项卡可以选择字体选择字体的应用项以及应用范围等选项组。①Front选项组下可以选择Front(字体)、FrontStyle(字形)和Size(字号)。②Sample选项组下显示设定的字体。③Applyto选项组选择字体的应用范围有两种选择:Entirecircuit和Selection前者应用于整个电路图后者应用于选取的项目。④ChangeAll选项组选择字体应用的项目项目选择如下。ComponentreferenceID:选择的字体应用于元器件序号。Componentvaluesandlab:选择的字体应用于元器件数值和标识。Componentattributes:选择的字体应用于元器件属性。Pinnames:选择的字体应用于引脚名。Nodenames:选择的字体应用于节点名。Schematiotext:选择的字体应用于电路图中的文字。()Miscellaneous选项卡Miscellaneou选项卡控制文件备份方式等。其中Autobackup选择自动备份的时间CircuitDefaultPath选择电路存盘的路径DigitalSimulationSetting选择数字仿真的两种状态:Idea理想仿真和Real真实状态仿真前者可以获得较高的仿真速度后者可以获得更为精确的仿真结果。()RuleCheck选项卡RuleCheck选项卡用来完成ERC(电路规则检查)功能创建和显示详细的检测报告报告给出电路连接错误如电源与输出引脚直接连接错误、未连接引脚错误和重复ID错误等。()PCB选项卡PCB选项卡选择与制作电路板相关的命令如接地选择、印制板层数选择等。GroundOption为接地选择如果选中Connectdigitalgroundtoanalogground则表明数字地与模拟地相连。Exportsettings输出设置Renamenodes为节点重新命名Renamecomponents为元器件重新命名。Numberofcopperlayers设置印制板的层数。()Default对话框图所示Preference命令对话框的左下角有两个按钮。SetasDefault按钮将当前设置存为用户的默认设置影响新建电路图RestoreDefault按钮将当前设置恢复为用户的默认设置。OK按钮不影响用户的默认设置只影响当前电路图的设置。导线()导线的连接鼠标指向一个元器件端点使其出现一个小圆点按住鼠标左键并移动会出现一根导线将鼠标移到另一个元器件端点使其出现小圆点释放鼠标则两个元器件之间用导线连接完成。导线自动选择合适的走向不会与其他元器件出现交叉。()导线的删除用鼠标点击准备删除的导线导线被选中后在导线的两端会出现小方块按Delete键选中的导线将会被删除。出现小方块后用鼠标指向导线时将出现双箭头此时按住鼠标左键拖动可以修改导线。()导线的颜色根据需要可以将导线设置成不同的颜色。用鼠标指向导线单击鼠标右键在出现的菜单中选择Color选择合适的颜色。()导线的连接点在Place菜单下选择Junction命令可以放置连接点可以将连接点直接插入导线中。连接点是小圆点连接点最多可以连接来自个不同方向的导线()在导线中间插入元器件我们可以非常方便地实现在导线中间插入元器件。选中元器件用鼠标将其拖至导线上释放鼠标即可。输入输出仪器仪表使用方法单击右边所需仪器仪表的图标把它放到电路工作区这时在电路工作区会出出一个万用表图标双击它便会弹出仪器仪表的控制面板单击控制面板上的Set按钮将会打开仪器仪表的参数设置窗口。()万用表的使用如图所示在万用表控制面板上可以选择电压值、电流值、电阻以及分贝值。参数设置窗口可以设置万用表的一些参数。()函数信号发生器如图所示在函数信号发生器中可以选择正弦波、三角波和矩形波三种波形频率可在~范围内调整。信号的幅值、占空比、偏移量也可以根据需要进行调节。偏移量指的是交流信号中直流电平的偏移。()瓦特表该仪表用来测量电路的交直流功率注意电压端应与测量电路并联电流端应与测量电路串联其面板如图所示。()双通道示波器其操作方法与实际示波器基本相同在示波器面板上可以直接点击示波器各功能项进行参数选择如图所示。()四通道示波器其使用方法与双通道示波器完全一样只是多了一个通道控制按钮图 所示。()波特图示仪利用波特图示仪可以方便地测量和显示电路的频率响应如图所示。要注意的是在电路的输入端要接交流信号。图是用波特图示仪对由运放构成的低通滤波器的测试结果从图中可以得知该滤波器的幅频特性和相频特性。()频率计主要用来测量信号的频率、同期、相位、脉冲信号的上升沿和下降沿。面板、图标如图所示。()IV分析仪IV分析仪用来分析晶体管的伏安特性曲线如二极管、NPN管、PNP管、NMOS管和PMOS管等器件。IV分析仪相当于实验室的晶体管图示仪需要将晶体管与连接电路完全断开才能进行IV分析仪的连接和测试如图所示。Multisim电路仿真分析仿真实验法应用Multisim进行仿真的基本步骤如下。()启动Multisim双击Multisim图标进入Multisim主窗口。()创建实验电路连接好电路和仪器并保存电路文件。()仿真实验①设置仪器仪表的参数。②运行电路:单击主窗口的启动开关OI按钮电路开始仿真若再单击此按钮则仿真实验结束。若要使实验暂停可单击主窗口的暂停键在开关旁边再单击就可重新恢复电路运行。③观测记录实验结果。实验结果也可存储或打印输出并可用word的剪贴板输出。电路分析法Multisim提供了直流工作点分析交流频率分析瞬态分析失真分析参数扫描分析和温度扫描分析等共十多种电路分析功能。Multisim的仿真分析工具很多可以对电路进行直流工作点分析、交流分析、瞬态分析、傅立叶分析、失真分析、噪声分析和直流扫描分析我们这里只介绍两种常用的分析工具直流工作点分析和交流分析对于其他的分析其使用方法差不多大家只要明白功能对话框中各参数的意思就可以了也可查阅其他一些书籍对其进行了解。Multisim基本分析方法 直流工作点分析直流工作点分析是将电路中的电容开路电感短路计算电路的直流工作点给电路设置一个直流工作点至关重要它是保证电路正常放大的前提条件。构建电路首先在工作区创建一个电路如图所示。启动直流工作点分析工具()启动直流工作点分析对话框方法是执行菜单命令 Simulate | Analyses | DCOperatingPoint则会出现如图所示的对话框。()设置直流工作点对话框。直流工作点分析对话框包括Outputvariables(输出变量)、MiscellaneousOptions(各种性质选项)和Summary(概要)三个选项卡Outputvariables选项卡用于选定需要分析的节点页面左侧Variablesincircuit栏内列出电路中各节点变量和流过电源的电流变量页面右侧Selectedvariablesfor栏用于存放需要分析的节点。在左侧Variablesincircuit中选择需要分析的变量单击Add加到Selectedvariablesfor栏中然后单击Remove按钮该变量将会回到左侧Variablesincircuit栏中如图所示。MiscellaneousOptions(各种性质选项)选项卡如图所示主要来分析其对应的选项功能。Summary选项卡如图所示经过上面设置后单击Apply(应用)设置就会保存下来如果单击Cancel(取消)设置就会被取消如果单击Simulate(仿真)按钮则启动直流工作点分析。检查分析结果直流工作点的测试结果如图所示。通过显示的数值就可以确定Q点是否合适如果不合适可以调整电路参数再次运行直流工作点分析直到合适为止。通过这种方法可以观察电路中的某个元件参数的改变对电路直流工作点的影响交流分析交流分析是在正弦小信号工作条件下的一种频域分析它用于计算电路的幅频特性和相频特性是一种线性分析方法。Multisim在进行交流频率分析时首先分析电路的直流工作点并在直流工作点处对各个非线元件做线性处理得到线性化的交流小信号等效电路然后使电路中的交流信号源的频率在一定范围内变化相当于一个扫频信号源并用交流小信号等效电路计算电路输出交流信号的变化。在进行交流分析时电路工作区中自行设置的输入信号被忽略。也就是说无论给电路的信号源设置的是三角波还是矩形波在进行交流分析时都将自动设置为正弦波信号并分析电路随正弦信号频率变化的频率响应曲线。构建电路这里我们仍采用单管放大电路作为实验电路如图所示。这时电路的直流工作点的分析结果在上节中分析可以得知。启动交流分析工具()启动直流工作点分析对话框方法是执行菜单命令Simulate | Analyses | AcAnalysis则会出现如图所示的对话框。()交流对话框包括频率参数(FrequencyParameters)、输出变量(Outputvariables)、其他各种性能选项(MiscellaneousOptions)和概要(Summary)四个页面。选择各个页面调整合适的各项参数运行仿真开关Simulate屏幕就会显示ACAnalysis窗口同时绘出交流分析曲线。检查分析结果交流分析测试曲线如果所示。通过测试结果得到的幅频和相频曲线就可得到该放大电路能正常放大的频率范围可以近似得到该放大电路的放大倍数和上、下限截止频率及通频带。常用模拟电路分析举例Multisim可以用来分析典型电路像大家在电路基础中所学的电路也可用来分析模拟电路和数字电路使用该工具对各种电路分析非常方便我们在这一节中主要介绍其在模拟电路中分析的方法。单管共发射极放大电路分析要求()建立单管共发射极放大电路电路如图所示。()分析共发射极放大电路的静态工作点。()分析共发射极放大电路的放大倍数。()分析共发射极放大电路的频率特性。分析要求()建立单管共发射极放大电路电路如图所示。()直流工作点仿真分析结果如图所示。()示波器显示的共发射极放大电路输入、输出波形如图所示。()波特图示仪显示的波特图如图所示。()出现的截止失真和饱和失真如图所示。整流电路分析要求()分析半波整流电路的性能。()分析全波整流电路的性能。Multisim操作步骤()建立如图所示的二极管半波整流电路。()打开仿真开关用示波器观察二极管半波整流电路的输入、输出波形如图所示。()对半波整流输出信号进行傅立叶级数分析得到其频谱如图所示从图中可以读出其直流成分和各次谐波成分的数值。直流值为A一次谐波幅度为V二次谐波为V。()建立如图所示的全波整流电路观察二极管全波整流电路的输入、输出波形如图所示。图桥式全波整流电路()对全波整流输出信号进行傅立叶级数分析得到其频谱如图所示从图中同样读出其直流成分和各次谐波成分的数值。图二极管桥式整流输入、输出信号的波形图桥式全波整流电路的输出信号的频谱输出信号的直流值为V并且大家可以看到它的奇次谐波数值很小几乎为零。偶次谐波的数值可以从傅立叶级数分析结果中得到。这一节通过一个实例来介绍Multisim在模拟电路设计方面的应用在电路设计过程中若能充分利用Multisim提供的各种虚拟仪器和仿真分析方法可以大大缩短设计时间并降低设计难度。设计要求设计一个分压式偏置共发射极放大电路晶体管的型号任选直流电压为V负载电阻RL=kΩ。要求电路输入电阻大于kΩ当输入信号小于等于mA时输出信号失真度小于dB中频电压放大倍数为并测量该电路的上下限截止频率。典型电路设计与测试设计步骤()根据要求建立电路如图所示。图分压式偏置放大电路()选择合适的元器件参数设置一个合适的静态工作点。我们不妨设基极电位为V这样就可以确定RR的关系其取值如图所示接着设置UCE取UCE=V左右不妨取集电极电流IC=mA左右这样可确定RR的数值选择合适的电容建立电路接着就对电路进仿真分析。仿真项里的分析工具DCOperatingPointAnalysis可检查设置的静态工作点是否合适。在仿真项里还有很多分析工具像参数扫描工具在电路设计中很有用在这里就不多作介绍了。()用仿真工具分析设置的电路是否达到指标。用示波器观察输出信号的波形用波特图示仪测试其电压放大倍数用失真度测试仪测试失真度。其结果如图、图和图所示。图所设计电路的输入、输出波形图波特图测得的幅频特性图失真仪观察输出信号失真度

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