EDA技术与应用(陈新华)第3章(4)电路仿真分析

EDA技术与应用(陈新华)第3章(4)电路仿真分析 本文由douyingzhe贡献 ppt 关于艾滋病ppt课件精益管理ppt下载地图下载ppt可编辑假如ppt教学课件下载triz基础知识ppt 文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。 3.4 Multisim8电路仿真分析 Multisim8提供的电路仿真分析有: Multisim8提供的电路仿真分析有: 直流工作点分析 交流分析 瞬态分析 傅里叶分析 分析、 分析、 分析、 分析、 直流工作点分析、交流分析、瞬态分析、傅里叶分析、 噪声分析 失真分析 直流扫描分析 温度扫描分析 分析、 分析、 分析、 分析、 噪声分析、失真分析、直流扫描分析、温度扫描分析、参 数扫描分析 灵敏度分析 传输函数分析 极点- 零点分 分析、 分析、 分析、 数扫描 分析 、 灵敏度 分析 、 传输函数 分析 、 极点 - 零点 分 最坏情况分析 蒙特卡罗分析 批处理分析 RF分析 分析、 分析、 分析及 析、最坏情况分析、蒙特卡罗分析、批处理分析及RF分析 等多种分析，分析结果以表格或波形直观地显示出来。 等多种分析，分析结果以表格或波形直观地显示出来。为 用户设计分析电路提供了极大的方便。 用户设计分析电路供了极大的方便。 本节简要介绍几种常用的分析。 本节简要介绍几种常用的分析。 一、直流工作点分析 直流工作点分析( Analysis) 直流工作点分析(DC Operating Point Analysis)在进行直流工作点分析 时，软件将交流电压源视为短路，交流电流源视为开路，电容视为开路，电感视为 软件将交流电压源视为短路，交流电流源视为开路，电容视为开路， 短路。进行电路的其它分析时，首先进行直流工作点分析，以便建立小信号模型。 短路。进行电路的其它分析时，首先进行直流工作点分析，以便建立小信号模型。 具体分析步骤如下: 具体分析步骤如下: 1、创建电路 、 例如我们要建立如图所示单管放 大电路，单击主菜单Options命令 大电路，单击主菜单 命令 下的Preferences项，在弹出的对 下的 项 标签， 话框中选择 Circuit标签，选中 标签 Show node name节点号就显示在 节点号就显示在 电路图上。 电路图上。 2、分析设置 、 点 击 主 菜 单 的 Simulate 选 项 下 Analysis\ Analysis\DC Operating Point” 命 Analysis\ 令 ， 弹 出 Analysis\DC Operating Point Analysis对话框如图所 Analysis 对话框如图所 该对话框包括: 示，该对话框包括: Output Analysis Summary 共3个标签。 个标签。 下面对3个标签页加以介绍: 下面对3个标签页加以介绍: 标签页:设置所要分析的节点电压和电源支路的电流。 1 ) Output 标签页 : 设置所要分析的节点电压和电源支路的电流 。 (1)Variables in circuit栏 : 用于选择要分析的电路变量。栏 circuit栏 用于选择要分析的电路变量。 内列 方法是:在 方法是 在Variables in circuit栏 点击要分析 栏 的变量,选中后变量背 的变量 选中后变量背 景变成蓝色。 景变成蓝色。再点击 Add 按钮 按钮. 2) analysis Options 标签页:设置与仿真 ) 标签页: 分析有关的其它分析，如图所示。 分析有关的其它分析，如图所示。 1、SPICE 仿真模型 、 选择: 选择: 可以选择Multisim自 自 可以选择 带模型或用户定义模 型。 2、Other 其它选项: 、 其它选项: Maximum number of 最大仿真步数 Title for 标题 3)Summary标签页:对分析 ) 标签页: 标签页 设置进行汇总确认， 设置进行汇总确认，如图所 示。 在 Summary 标 签 页中 ， 程序 给出了 所设定的参 数和选 项 ， 用户可 进一步 确认所要进 行的分 析设置。 析设置。 单击OK按钮:保存分析设 置，可供以后使用。 按钮: 可供以后使用。 单击 按钮 单击Cancel按钮放弃分析设置。 按钮放弃分析设置。 单击 按钮放弃分析设置 3、进行仿真分析 单击Simulate按 按 单击 钮即可进行分析。 钮即可进行分析。 分析结果显示窗 口如图所示。 口如图所示。 标题 接点名 参数值 二、瞬态分析 瞬态分析( 瞬态分析 ( Transient Analysis) 对选定的电 路节点进行的时域响应 分析。 分析 。 即观察节点的电 压波形。 压波形 。 在进行瞬态分 析时， 析时 ， 直流电源具有恒 定的数值， 定的数值 ，交流电源的 数值随时间而变化 。 瞬态分析的具体步骤如 下: ( 一 ) 建 立要分析的 电路 创建带通滤波器电路 如图所示，。 如图所示， 1、分析设置 分析设置 点击主菜单的Simulate选项下Analysis\ Analysis”命令 命令， 点击主菜单的Simulate选项下Analysis\Transient Analysis”命令， Simulate选项下Analysis 弹 出 Transient Analysis 对 话 框 如 图 所 示 ， 该 对 话 框 包 括 Analysis Parameters、 Options及Summary共 个标签。 Parameters、Output 、Analysis Options及Summary共4个标签。 除了Analysis 除了Analysis Parameters标签 Parameters标签 外，其余标签页与直 流工作点分析的设置 一样。 一样。 在Analysis Parameters标签页中则包括 标签页中则包括 如下项目: 如下项目: 1)Initial conditions区:其功能是设 ) 区 置初始条件，包括以下选项: 置初始条件，包括以下选项: Automatically determine initial conditions 程 Parameters区 2 ) Parameters 区 : 对时间间隔和 步长等参数进行设置。包括: 步长等参数进行设置。包括: Start time:设置 : 分析开始的时间。 分析开始的时间。 End time:设置 : 分析结束的时间。 分析结束的时间。 Maximum time step :设置最大 时间步长。 时间步长。 Generate time steps automa:由软件自动决 : 定分析的时间步长。 定分析的时间步长。 3)仿真分析 ) 标签选择#3节点 在Output标签选择 节点。 标签选择 节点。 分析设置完毕后，单击图对话框下部的 分析设置完毕后，单击图对话框下部的Simulate按钮即可进行分 按钮即可进行分 本例选择接点8进行分析 分析结果如图所示。 进行分析， 析。本例选择接点 进行分析，分析结果如图所示。 瞬态分析分析结果 3、交流分析 、 交流分析: 交流分析: 交流分析(AC Analysis)就是对电路进行交流频率响应分析。 就是对电路进行交流频率响应分析。 交流分析 就是对电路进行交流频率响应分析 分析时Multisim 仿真软件首先对电路进行直流工作点分析， 仿真软件首先对电路进行直流工作点分析， 分析时 以建立电路中非线性元件的交流小信号模型。 以建立电路中非线性元件的交流小信号模型。然后对电路进 行交流分析，并且输入信号源都被认为是正弦波信号。 行交流分析，并且输入信号源都被认为是正弦波信号。若使 用函数信号发生器作为输入信号时， 用函数信号发生器作为输入信号时，即使选用三角波或方波 信号， 也自动将它改为正弦波形输出。 信号，Multisim 也自动将它改为正弦波形输出。 首先在Multisim用户界面的电路窗口中，创建如图所示 用户界面的电路窗口中， 首先 在 用户界面的电路窗口中 电路。 的RCL电路。 电路 然后单击Simulate菜单中 菜单中Analyses选项下 然后单击 菜单中 选项下 命令， 的AC Analysis命令，弹出如图所示的 命令 弹出如图所示的AC Analysis对话框。 对话框。 对话框 该对话框含有4个标 该对话框含有 个标 签，除Frequency Parameters 标签外， 标签外，其余与直 流工作点分析的标 签一样， 签一样，在此不再 赘述。 赘述。 Frequency Parameters标签页主要 标签页主要 用于设置AC分析时的频率参数 分析时的频率参数。 用于设置 分析时的频率参数。 Start frequency:设置交流用 八倍)、 线性)和 对数)， 八倍 线性 对数 Logarithmic或Decibel选项。 选项。 或 选项 对于例中的电路， 对于例中的电路，设置参数如下图 在Output标 标 签选择#2节 签选择 节 点。 单击 Simulate按 按 钮， 其结果 如图下所示。 如图下所示。 4、傅里叶分析 、 所谓傅里叶分析(Fourier Analysis)就是求解一个时域信号 所谓傅里叶分析 就是求解一个时域信号 的直流分量、基波分量和各谐波分量的大小。在进行傅里叶分析 的直流分量、基波分量和各谐波分量的大小。 前，首先确定分析节点，其次把电路的交流激励信号源设置为基 首先确定分析节点， 频。 下面以图示的方波激励RC电路为例， 下面以图示的方波激励 电路为例，说明傅里叶分析的 电路为例 具体操作步骤。 具体操作步骤。 首先在Multisim 电路窗口中创建方波激励 电路 电路窗口中创建方波激励RC电路 首先在 单击Simulate菜单中 菜单中Analyses选项下的 单击 菜单中 选项下的 Fourier Analysis命令，弹出如下图所示 命令， 命令 对话框。 的Fourier Analysis对话框。 对话框 对话框含有4个 对话框含有 个 标签，除 标签， Analysis Parameters标签 标签 外，其余与直流 工作点分析的标 签一样， 签一样，在此不 再赘述。 再赘述。 Analysis Parameters标签页主要用于设置傅 标签页主要用于设置傅 里叶分析时的有关采样参数和显示方式。 里叶分析时的有关采样参数和显示方式。 (1)Sampling options区。主要用于设置有关采样的基本参数。 区 主要用于设置有关采样的基本参数。 Fundamental frequency:设置基波的频率，即交流信号激励源的 :设置基波的频率， 频率或最小公因数频率。 频率或最小公因数频率。频率值的确定由电路所要处理的信号来决 默选项， 击它弹出瞬态分析对话框， 参见2的叙述 的叙述。 击它弹出瞬态分析对话框， 参见 的叙述。 (2)Results区。主要用于设置仿真结果的显示方式: 区 主要用于设置仿真结果的显示方式: Display phase:显示傅里叶分析的相频特性。默认设置不选用。 :显示傅里叶分析的相频特性。默认设置不选用。 Display as bar graph:以线条形式来描绘频谱图。 :以线条形式来描绘频谱图。 Normalize graphs:显示归一化频谱图 。 : Vertical scale:Y轴刻度类型选择:包括线性(Linear)、对数 轴刻度类型选择: )、对数 : 轴刻度类型选择 包括线性( )、 (Log)和分贝 和分贝(Decibel)3种类型。 种类型。 和分贝 种类型 Displav:设置所要显示的项目:它包括3个选项:即Chart(图表 、 :设置所要显示的项目:它包括 个选项 个选项: 图表)、 图表 Graph(曲线 和Chartand Graph(图表和曲线 。 曲线)和 图表和曲线)。 曲线 图表和曲线 对于本例RC的电路，基频设置为 对于本例 的电路，基频设置为1000Hz，谐波的次数取 ，电基 的电路 ，谐波的次数取9， Estimate，即仿真软件自动给出停止取样的时间， 同时在 ，即仿真软件自动给出停止取样的时间，同时在Output 标签 中选择节点,为仿真分析变量。设置参数如下图所示。 中选择节点,为仿真分析变量。设置参数如下图所示。 单击FourierAnalysis对话框中 对话框中 单击 按钮， 的Simulate按钮，就会显示该 按钮 电路的频谱图。如下图所示。 电路的频谱图。如下图所示。 ,、零极点分析 分析电路传输函数的零极点所谓零极点分析(Pole Zero Analysis) 分析电路传输函数的零极点所谓零极点分析 就是求解一个电路传输函数的零点和极点。 就是求解一个电路传输函数的零点和极点。 下面以图示的 电路为例， 电路为例，说 明傅里叶分析 的具体操作步 骤。 首先在 Multisim 电路 窗口中创建电 路如图所示。 路如图所示。 单击Simulate菜单中 菜单中Analyses选项下 单击 菜单中 选项下 命令， 的Pole Zero…命令，弹出如下图所示 命令 对话框 对话框含有3个标签， 对话框含有 个标签，除Analysis 个标签 Parameters标签外，其余与直流工作 标签外， 标签外 点分析的标签一样，在此不再赘述。 点分析的标签一样，在此不再赘述。 1、Analysis Type 分析类型 、 Gain Analysis 增益零极点分 输出电压比输入电压。 析,输出电压比输入电压。 输出电压比输入电压 Impedance Analysis 阻抗零 极点分析,输出电压比输入电 极点分析 输出电压比输入电 流。 Input Impedance 输入阻抗零 极点分析,输入电压比输入电 极点分析 输入电压比输入电 流。 Output Impedance 输出阻抗 零极点分析,输出电压比输出 零极点分析 输出电压比输出 电流。 电流。 2、Nodes 分式接点选择 、 Input(+)输入接点 端。 ( )输入接点+端 Input(-) 输入接点 端。 ( ) 输入接点-端 Output (+)输出接点 端。 )输出接点+端 Output (-)输出接点-端。 )输出接点 端 3、Analysis 选择 、 Pole And Zero Analyses零点 零点 和极点全分析。 和极点全分析。 Pole Analyses 只分析极点。 分析极点。 Zero Analyses 只分析零点。 分析零点。 对于本例RLC电 电 对于本例 路，设置参数如 下图所示。 下图所示。 单击Pole- Zero Analyses对话框中的 单击 对话框中的 Simulate按钮，就会显示该电路传输函 按钮， 按钮 数的零点和极点。如下图所示。 数的零点和极点。如下图所示。 1、2为极点 、 为极点 3、4为零点 、 为零点 实部 虚部 1