第4章Multisim8的仿真分析2傅里叶噪声失真
Multisim电子技术基础仿真实验四傅立叶分析
感谢您的观看！
第13页/共13页
单击右下角的More按钮，也将增加一个More 在右边栏内填入维数值。
设置取样频率，默 认为100000Hz。
点击Edit transient analysis按钮，打开瞬态分析对话 框。该对话框中的时域设置均与瞬态分析相同。
第2页/共13页
4.4.2 傅立叶分析举例
第6页/共13页
（3）打开Output分页菜单，选定需 分析的节点。
第7页/共13页
按Simulate按钮执行仿真。
第8页/共13页
显示出傅立叶分析的图表及曲线。
第9页/共13页
扩展后的幅度频谱和相位频谱。
第10页/共13页
扩展后的谱线式频谱。
第11页/共13页
扩展后的归一化频谱。
第12页/共13页
傅里叶分析的步骤如下：
第3页/共13页
（1）执行菜单命令Simulate/Analysis/Fourier Analysis。
第4页/共13页
打开Fourier Analysis对话框。
第5页/共13页
（2）在对话框的Sampling options区，设置傅里叶区分析 的基本参数。包括：设置基频、分析的谐波次数、停止取样 时间。若不知如何设置时，点击右边的Estimate按钮，让程 序自动设置。在Results区，选择仿真结果的显示方式。
基于Multisim8的RC有源模拟滤波器的设计和仿真分析
第 4 期
王 龙等: 基于M u ltisim 8 的RC 有源模拟滤波器的设计和仿真分析
25
H (S ) =
U o (S ) U i (S )
=
bm S m + Sn +
bm - 1S m a n- 1S n- 1
1
+
+… …+
+ a
b1S 1S +
+
a
b0
0
,
(1)
式中, m ≤n; 一个复杂的传递函数可以分解成几个简单的传递函数的乘积. 上式中, 若n 为偶数, 可分解为n 2
R , 电容的导纳S C. 由分子中不含S 项, Y 1、Y 2 应为电阻元件, 分母中为获得S 2 项, Y 4、Y 3 应为电容元件. 具体
的低通电路如图 2 (1) 所示, 同理高通的传递函数形式为: H (S ) = K S 2 (S 2+ ΑΞ0S + Ξ20) , 分子中含有 S 平方
项, 则要求 Y 1、Y 2 为电容元件, 分母中的平方项, 则要求 Y 3、Y 4 为电阻元件, 其电路形式图 2 (2) 所示. 图 2 中,
( b) 无限增益多路负反馈型: 电路结构如图 3 所示. 和 (a) 分析类 似, 对U ′列 KCL 方程, 得
H (S ) = - Y 1Y 3 [ Y 5 (Y 1 + Y 2 + Y 3 + Y 4) + Y 3Y 4 ],
(5)
和上面分析类似, 分子中不含S 2 项, Y 1、Y 3 均应为电阻, 分母中含有 S 2
1 仿真软件简介
传统的电子线路设计为: 选择设计电路方案、实验、修改、再实验、制板. 其中需反复修改, 直至设计出正 确的电路. 电子仿真技术的使用将实验和修改合二为一, 大大缩短了设计周期. 常用的电子仿真软件有美国 M icroSim 公司的P sp ice、澳大利亚P ro tel T echno logy 公司的P ro tel, 以及加拿大 In teract ive Im age T echno lo2 g ies 公司的EW B 等. EW B 是 In teractive Im age T echno log ies 公司 (简称 IIT 公司) 于1988 年推出的专门用于 电 子线路仿真和设计的 EDA 软件, 并相继推出其 4. 0d 和 5. 0c 版本. 在 EW B 的基础上, 推出了M u lti2 sim 2001, 不仅大大增强了软件的仿真测试和分析功能, 大大扩充了元件库中的仿真器件数目, 而且增加了若 干个与实际元件相对应的现实性仿真元件模型. 与 EW B 相比,M u ltisim 继承了其诸多优点, 并增加了射频 电路仿真功能, 极大地扩充了元件数据库, 新增了元件编辑器, 增加了瓦特计、失真仪、频谱分析仪、和网络分 析仪等新的测试仪表, 而且都允许同时使用. 其元件的连接方式也得到改进, 允许连线任意走向. M u ltisim 8 更是大大提高了67% 的仿真速度, 更为省时的连线操作, 更快的元器件浏览, 更充足的虚拟元件库, 更广泛的 技术支持, 新的最坏情况分析算法等等, 都使M u ltisim 8 成为最新的电子设计和仿真软件. M u ltisim 8 可对 电子系统进行直流工作点分析、交流分析、瞬态分析、灵敏度分析、噪声分析、温度扫描分析等 15 种分析. 在 RC 有源滤波器的设计中,M u ltisim 8 获得了广泛的应用.
Multisim 8仿真软件应用
上篇Multisim 8仿真软件应用第1章基本操作与电路的搭建1.1 Multisim 8——虚拟电子电路实验室对于电子电路实验室，我们都有一个感性的认识，它应具备以下条件：（1）空间——按实验室建设规定给每位试验者一个空间。
（2）工作台——适用于进行电子电路试验研究，要具有良好的安全特性。
（3）元器件库——供搭建试验电路用的元器件库：二极管、三级管、电阻、电容、电感等。
（4）仪器、设备——供测量、分析电子电路用的各类仪器、设备：各类示波器、信号发生器、电源等。
（5）工具——供连接电路用的各种工具：面包板、电烙铁、小改锥、钳子、镊子等。
在实验室中进行各种试验是大学学习过程中不可缺少的一个环节，对我们深刻理解课堂理论、理论联系实际、强化动手能力、训练创新思维都有着不可替代的作用。
因此，对一所大学的评估，实验室的硬件条件是一重要指标。
由于各种条件的限制，如投资、时间、空间等，实验室又给我们带来一些限制。
如：我们不可能在实验室配备所有的元器件；不可能将各种仪器、设备装配到人手一套；不可能在你任意想做试验的时间提供试验条件；不可能提供你所需要的所有设备；不可能提供你所想象出来的所有试验环境；实验室也不可能承担过大的损耗——元器件的损耗，仪器、设备的损耗。
因此，实验室有诸多对我们的限制——只能在规定的时间内完成使用规定的元器件、仪器、设备完成规定的试验。
随着计算机技术的发展，可否构建出一种虚拟实验室来克服这些传统意义上的实验室的不足呢？答案是肯定的，这就是电子设计自动化软件（EDA）。
我们使用各种元器件搭建的电路都是为了一个目的——对给定信号利用电路对其进行仿真软件教程——Multisim和MATLAB某种运算，得到所要求的输出（电流、电压等）。
对于各种元器件运算的数学模型，有些我们是非常清楚的（如：电容、电阻、电感），有些是在一定的条件下可以用某种数学模型来近似的（如：硅三极管工作在小信号放大状态时，其模型是一电流控制电流源；MOS 管在小信号放大状态时，其模型是一电压控制电流源……），还有一些则是通过大量统计数据得到的经验数学模型（如：传输线）。
Multisim电路系统设计与仿真第四章
Multisim电路系统设计与仿真教程课件
第四章 仿真分析方法
CONTENTS
1 直流工作点分析 3 瞬态分析 5 单频交流分析 7 噪声分析 9 傅里叶分析
2 交流扫描分析 4 直流扫描分析 6 参数扫描分析 8 蒙特卡罗分析
CONTENTS
1 0
温度扫描分析
1 2
敏感度分析
1 4
零极点分析
1 6
布线宽度分析
1 1
失真分析
1 3
最坏情况分析
1 5
传递函数分析
1 7
批处理分析
内容提要
本章详细介绍了17个Multisim提供的仿真分析方法，并结 合相关实例对各个分析方法进行了介绍。
4.1 直流工作点分析（DC Operating Point Analysisi）
直流工作点分析是最基本的电路分析，通常是为了计算一个电路的静态工作点。合 适的静态工作点是电路正常工作的前提，如果设置的不合适，会导致电路的输出波形失 真。直流分析的结果通常是后续分析的桥梁。例如，直流分析的结果决定了交流频率分 析时任何非线性元件（如二极管和三极管）的近似线性的小信号模型。在进行直流工作 点分析时，电路中的交流信号将自动设为0，电容视为开路，电感视为短路，数字元件被 当成接地的一个大电阻来处理。
图4-7 单频交流分析结果
基于Multisim8单调谐放大电路仿真分析
基于Multisim8单调谐放大电路仿真分析【摘要】通过Multisim8仿真软件对高频单调谐放大电路的电压、增益、通频带、选择性等参数进行测试并仿真分析，仿真结果直观、精确，很好地验证了理论。
该软件有强大的仿真和分析功能，在实现高频电路分析和设计方面不仅高效、可靠，而且具有逼近真实电路的效果。
【关键词】Multisim8；仿真分析；单调谐放大器通过Multisim8仿真软件对高频单调谐放大电路的电压、增益、通频带、选择性等参数进行测试并仿真分析，仿真结果直观、精确，很好地验证了理论。
该软件有强大的仿真和分析功能，在实现高频电路分析和设计方面不仅高效、可靠，而且具有逼近真实电路的效果。
采用计算机仿真来代替实际的实验电路，不仅可以大大减少实际环境中的干扰，提高工作效率，还能保存仿真过程所产生的大量数据和图形，为高频电子线路整体分析与改进提供了一条捷径。
1.multisim8仿真软件简介Multisim8是一个电路原理设计、电路功能测试的虚拟仿真软件。
Multisim8的虚拟测试仪器种类齐全，有一般实验用的通用仪器，如万用表、信号发生器、双通道示波器、直流、交流电源；还有一般实验室少有或没有的仪器，如波特图示仪、字信号发生器、逻辑分析仪、逻辑转换器、失真度测试仪、频谱分析仪和网络分析仪等。
Multisim8具有较为详细的电路分析功能，可以完成电路的瞬态和稳态分析、时域和频域分析、器件的线性和非线性分析、电路的噪声分析失真分析、离散傅里叶分析、电路零极点分析、交直流灵敏度分析等电路分析方法，以帮助设计人员分析电路的性能。
2.用Multisim8对单调谐回路放大器的仿真分析高频调谐放大器是高频电子线路中的基本单元电路，广泛应用于广播、雷达、通信等接收设备中，调谐放大器可分为单调谐、双调谐和参差调谐放大器，电压增益、谐振频率、通频带、选择性等是调谐放大器的主要质量指标，单调谐放大器是分析其它放大器的基础。
Multisim仿真教程剖析
例1. 求下图所示电路的节点电压U1.U2。
50
二 求戴维宁等效电路
基本操作: 1. 利用数字万用表测量电路端口的开路电压和短路电流 2. 求解出该二端网络的等效电阻 3. 绘制戴维宁等效模型
例2 求下图所示电路的戴维宁等效电路。
51
Req=16/6.333≈3Ω
添加输入/输出节点
函数信号 发生器
1kHz 0.4V
a 0.22μ C
b Vca
R 1k
c
荧光屏
Y1
Y2
双踪示波器
45
（一） 建立电路文件 （二） 从元器件库中调有所需的元器件 （三） 电路连接及导线调整 （四）为电路增加文本 （五）示波器的连接 （六）电路仿真
46
47
基于Multisim的电路分析
1 电阻电路分析
13
设置元件的识别、参数值 与属性、节点序号、引脚 名称和原理图文本等文字 的属性设置
14
设置显示窗口 图纸格式
设置窗口图纸的大小
选择窗口图纸的 缩放比例
15
设置导线的宽度 设置导线的自动 连接方式
16
选择文件自动保存功能 并设定保存时间间隔
设置存取文件路径 设置数字电路的 仿真方式
选择PCB的接地方式
设置分析类型 设置显示状态 设置电压幅值
设置标号
设置故障
2.直流电压源
20
3.交流电压源
设置最大值 设置有效值
设置频率 设置初相位
21
4.时钟电压源
实质上是一个频率、占空比及幅度皆可调的方波发生器
22
5.受控源
1）VCVS
23
2）VCCS
24
3）CCVS
第4章Multisim8的仿真分析1直流交流瞬态
Multisim提供了多种分析类型，所有分析都是利 用仿真程序产生用户需要的数据。当用户激活一种 分析后，分析结果将默认显示在Grapher上并保存起 来，以供后处理器使用。 用户需要整体了解Multisim的分析类型和掌握每 种类型的具体选项。 下述工作，几乎对于任何分析都要进行： 设置分析参数（所有参数都有缺省设置）； 设置输出变量的处理方式（必须）； 设置分析标题（任选）； 设置任选项的自定义值（任选）。
4.1 直流工作点分析 直流工作点分析用于确定电路的静态工 作点。在进行直流分析时，假设交流源为 零且电路处于稳定状态，也就是假定电容 开路、电感短路、电路中的数字器件看作 高阻接地。直流分析的结果常常作为以后 分析的基础。例如，直流分析所得的直流 工作点作为交流分析时小信号非线性器件 的线性工作区；直流工作点作为暂态分析 的初始条件。该分析无特别需要的分析参 数设置。
4.1.1 直流工作点分析对话框 直流工作点分析没有特别需要设置的参数，但 是作为常规指令，几乎所有的分析类型都有与其 相同的分页菜单。直流工作点分析对话框有3个 分页菜单Output、Analysis Options和Summary， 默认Output分页。 Output分页：确定如何处理输出变量，是任何 分析都必须进行设置的选项。 Analysis Options分页：确定分析选项，但通常 情况下不需要任何干预，采用默认设置就可以顺 利进行分析。 Summary分页，提供对用户所作分析设置的快 速浏览，不需用户再做任何设置，但可以利用此 页查阅分析设置信息。
选定需分析的节点。
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参数扫描分析灵敏度分析传输函数分析极点零点分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
傅里叶谐波失真
傅里叶谐波失真傅里叶谐波失真是指在信号传输或处理过程中，由于各种因素的影响，信号的频谱发生了变形，导致信号的波形出现失真现象。
这种失真主要表现为信号的谐波成分不再按照原始信号的比例出现，而是发生了改变。
傅里叶谐波失真是一种常见的信号失真现象，它对信号的质量和准确性产生了一定的影响。
傅里叶谐波失真的产生原因有很多，其中最主要的因素是信号的非线性特性。
在信号传输或处理过程中，由于各种非线性元件的存在，信号的幅度和相位会发生变化，从而导致信号的频谱发生改变。
另外，传输介质的频率响应不均匀、噪声的存在、信号采样和量化等因素也会对信号的谐波成分产生影响，进而引起傅里叶谐波失真。
傅里叶谐波失真对信号的影响是多方面的。
首先，它使得信号的频谱发生了变形，导致信号的波形发生扭曲，从而使得信号的原始信息无法准确地传输或处理。
其次，傅里叶谐波失真会引起信号的功率谱密度变化，使得信号的能量分布发生改变，从而影响信号的功率特性。
此外，傅里叶谐波失真还会引起信号的相位变化，导致信号的相位信息丢失或发生偏移，从而影响信号的时间特性。
为了减小傅里叶谐波失真的影响，可以采取一些措施。
首先，可以通过使用线性元件来替代非线性元件，减小信号在传输或处理过程中的非线性变形。
其次，可以采用均衡技术来校正信号的频率响应不均匀，使得信号的谐波成分能够得到补偿。
此外，对于数字信号，可以采用抗混叠滤波器来降低信号的采样和量化误差，从而减小傅里叶谐波失真的影响。
傅里叶谐波失真是信号处理和通信领域中一个重要的问题。
在实际应用中，我们需要对信号的傅里叶谐波失真进行分析和评估，以确保信号传输和处理的准确性和可靠性。
同时，我们也需要不断研究和改进相关的技术和方法，以减小傅里叶谐波失真的影响，提高信号的质量和准确性。
傅里叶谐波失真是信号传输和处理过程中常见的失真现象，它会导致信号的频谱发生变形，从而影响信号的质量和准确性。
为了减小傅里叶谐波失真的影响，我们需要采取一些有效的措施，包括使用线性元件、均衡技术和抗混叠滤波器等。
Multisim仿真基础篇
一、Multisim电路仿真软件简介
1 历史和现状 2 Multisim能干什么 3 特点和优势 4 网络资源 5 操作界面
1 历史和现状
Multisim来源于加拿大图像交互技术公司（Interactive Image Technologies简称IIT公司)推出的以Windows为基础 的仿真工具，原名EWB。 IIT公司于1988年推出一个用于电子电路仿真和设计的EDA 工具软件Electronics Work Bench（电子工作台，简称 EWB），以界面形象直观、操作方便、分析功能强大、易 学易用而得到迅速推广使用。 1996年IIT推出了EWB5.0版本，在EWB5.x版本之后，从 EWB6.0版本开始，IIT对EWB进行了较大变动，名称改为 Multisim(多功能仿真软件)，专用于电路级仿真。 IIT后被美国国家仪器（NI，National Instruments）公司收 购，软件更名为NI Multisim，已经有Multisim2001、 Multisim7、 Multisim8、Multisim9 、Multisim10。
菜单Simulate/Analyses/DC Operating Point 选择输出节点1、4、5，点击ADD、Simulate
静态工作点分析结果:
三、 仿真基础Ⅱ
Multisim之所以应用广泛，主要原因是其提供了 功能齐全的元器件库和虚拟仪器。 1 元器件库 2 虚拟仪器
1 元器件库
Multisim电路仿真 快速入门
前言
EDA(Electronic Design Automation，电子设计自 动化)技术集计算机技术、电子技术、信号处理技 术于一体，是现代电子工程领域的一门新技术
第4章Multisim8的仿真分析4温度极点传递函数
温度扫描分析是研究温度变化对电路性 能的影响。该分析相当于在不同的工作温度 下多次仿真电路性能。用户可通过选择温度 初始值、结束值和增量值控制温度扫描分析。 温度扫描分析也适用于直流工作点分析、瞬 态分析和交流频率分析。温度扫描分析仅影 响模型与温度有Байду номын сангаас的元件。
4.11 极点-零点分析 极点-零点分析是求解交流小信号 电路传递函数的极点和零点，以确定 电路的稳定性。在进行极点-零点分析 时，首先计算电路的直流工作点，进 而确定非线性元件的交流小信号线性 化模型，然后在其基础上求出其交流 小信号转移函数的极点和零点。
单击Add按钮。
4.12 传递函数分析 传递函数分析是分析计算在交流小信 号条件下，由用户指定的作为输出变量的 任意两节点之间的电压或流过某一器件上 的电流与作为输入变量的独立电源之间的 比值，同时也可计算出相应的输入阻抗与 输出阻抗。首先将电路中所有非线性模型 都以DC工作点为基础进行线性化，然后进 行小信号AC分析。输出变量可以是任意节 点电压，但输入必须是电路中的独立源。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
4.4 傅立叶分析 傅里叶分析是分析周期性非正弦信号的 一种数学方法，它将周期性非正弦信号转 换成一系列正弦波和余弦波。其中包括原 始信号的直流分量、基波分量以及高次谐 波。 在傅里叶级数中，每一个分量都被看作 一个独立的信号源。根据叠加原理，总响 应为各分量响应之和。由于谐波的幅度随 次数的提高而减小，因此，只需较少的谐 波分量就可以产生较满意的近似效果。
4.5 噪声分析 噪声是指电路中出现的非信号项电压或电流，是影响实 际电路性能的随机因素之一。Multisim提供了三种不同的 噪声模型：热噪声（亦称白噪声），通常认为是由导体 内自由电子和振动离子的热运动引起的，并均匀分布于 整个频率范围；散弹噪声，是由半导体中的载流子运动 造成的，是晶体管噪声的主要来源；闪烁噪声，存在于 BJT和FET中，主要发生在频率低于1KHz的频段，它与频 计算每一个电阻或半导体器件对指定输出节 点的噪声贡献。总噪声是所有噪声源对输出节点产生噪 声的均方根之和，该和再除以增益得出等价输入噪声。 等价输入噪声是指在无噪声输入源上注入噪声，产生与 噪声电路相比配的输出噪声。总噪声电压是以地或电路 中的其他节点为参考的。
4.6 失真分析 失真分析有因电路频率特性不理想引起的幅度 失真和相位失真，也有因电路非线性引起的谐波 失真和互调失真。 失真分析对于研究瞬态分析通常不易觉察的小 失真比较有效。Multisim可以分析小讯号模拟电 路的谐波失真和互调失真。如果电路中只有一个 交流信号源，该分析将确定电路中每一点的二、 三次谐波产生的失真。如果电路中有两个交流信 号源F1和F2（设F1>F2），则该分析将寻找电路 变量在（F1+F2）、（F1-F2）和（2F1-F2）3个 频率上的谐波失真。