2 Multisim 电路仿真分析(一)

Multisim 电路仿真分析（一）
Multisim 12.0提供了多种电路仿真引擎，包含Xspice、VHDL和Verilog等。

电路仿真分析的一般流程为：
（1）设计仿真电路图；
（2）设置分析参数；
（3）设置输出变量的处理方式；
（4）设置分析项目；
（5）自定义分析选项
开始/终止仿真分析，可以单击仿真运行开关按钮，或者执行主菜单的Simulate|Run命令。

暂停/继续仿真分析，可以单击仿真运行开关按钮，或者执行主菜单的Simulate|Pause命令。

1. Multisim 1
2.0的仿真参数设置
在使用Multisim12.0进行仿真分析时，需要对各类仿真参数进行设置，包含仿真基本参数（仿真计算步长、时间、初始条件等）的设置；仿真分析参数（分析条件、分析范围、输出结点等）设置；仿真输出显示参数（数据格式、显示栅格、读数标尺等）设置。

1）仿真基本参数的设置
仿真基本参数的设置，可以通过执行Simulate|Interactive Simulation Settings 命令，打开交互式仿真设置对话框，如图2-1所示，通过修改或者重设其中的参数，可以完成仿真基本参数的设置。

图3-1 仿真基本参数设置对话框
2）仿真输出显示参数的设置
仿真输出参数的设置，是通过执行View|Grapher命令，打开Grapher View 仿真图形记录器，对话框如图3-2所示。

图3-2 Grapher View仿真图形记录器
2. Multisim 12.0的仿真分析
Multisim12.0提供了多种仿真分析方法，如图3-3所示，主要包含：直流工作点分析（DC Operation Point Analysis），交流分析(AC Analysis)，单频交流分析( Single Frequency AC Analysis)，瞬态分析( Transient Analysis)，傅立叶分析( Fourier Analysis)，噪声分析(Noise Analysis)，噪声系数分析( Noise Figure Analysis)，失真分析( Distortion Analysis)，直流扫描分析( DC Sweep Analysis)，灵敏度分析( Sensitivity Analysis)，参数扫描分析( Parameter Sweep Analysis)，温度扫描分析(Temperature Sweep Analysis)，极点-零点分析( Pole-Zero Analysis))，
传递函数分析(Transfer Function Analysis)，最坏情况分析( Worst case Analysis)，蒙特卡罗分析(Monte Carlo Analysis)，批处理分析(Batched Analysis)和用户自定义分析(User Defined Analysis)等。

用户可以选取合适的仿真分析方法分析电路。

图3-3 Multisim12.0多种仿真分析方法
2.1 直流工作点分析
直流工作点分析是在电路电感短路，电容开路的情况下，计算电路的静态工作点。

直流分析的结果通常可用于电路的进一步分析，如在进行交流小信号分析前，先分析直流工作点，以确定交流小信号放大的条件是否满足。

首先在Multisim12.0中创建仿真电路，如图3-4所示的共发射极晶体管放大电路。

图中数字表示电路中的结点序号，接地点为0，其它按照画图的先后顺序出现。

图3-4 共发射极放大电路
然后选择主菜单中的Simulate|Analysis|DC Operation Point命令，或者单击相应的快捷按钮，弹出如图3-5所示的对话框。

图3-5 直流工作点分析的对话框
如图3-5所示，该对话框包含Output，Analysis Option和Summary三个选项卡，其作用为：
（1）Output选项卡：用来选定所要分析的结点。

本例子中分析结点1，7，6，V CC。

在图3-5中，使用Add按钮，从Variables in Circuit列表框中，将需要分析的结点添加到Selected Variables for列表框中，同时可以使用Remove按钮，删除不需
要分析的结点。

同时可以在图3-5中使用下拉菜单，选择需要仿真的变量类型是电压还是电流，如图3-6所示。

图3-6 变量类型表
还可以使用图3-5中的变量筛选对话框进行变量筛选，如图3-7所示。

图3-7变量筛选对话框
（2）Analysis Options选项卡：与仿真分析有关的其它分析选项的设置，如图3-8所示。

图3-8 直流工作点分析对话框的Analysis Options选项卡SPICE选项中有User Multisim Default和Use Custom Setting选项，选择前者，设定XSPICE仿真引擎为默认参数；选择后者，单击Customise按钮，弹出如图3-9所示的Custom Analysis Option对话框，用户可以根据要求自定义XSPICE仿
真引擎参数。

(3)Summary选项卡：对分析的设置进行汇总确认，如图3-10所示。

图3-10直流工作点分析对话框的Summary选项卡设定好相关参数后，就可以进行直流工作点仿真，执行Simulate|Analysis|DC Operation Point，得到如图3-5所示的对话框后，单击simulate，得到仿真结果如
图3-11所示。

图3-11 图3-4所示电路的直流工作点电压仿真结果
2.2 交流分析
交流分析是分析小信号时的频率响应。

分析程序首先对电路进行直流工作点
分析，以便建立电路中非线性元件的交流小信号模型，并且将直流信号源接地，
交流信号源、电容及其它器件采用交流模型分析，此处采用图3-4所示电路为例，
说明如何进行交流分析。

执行Simulate|Analysis|AC Analysis，出现如图3-12所示的交流分析对话框。

图3-12 交流分析对话框
该对话框有四个选项卡，除了Frequency Parameter选项卡外，其余的选项卡的操作已经在直流分析中有介绍，此处不在赘述。

下面介绍Frequency Parameter 选项卡中的内容。

Start Frequency：设置交流分析的起始频率；
Stop Frequency：设置交流分析的终止频率；
Sweep type下拉列表框：设置交流分析的扫描方式，包含Decade（十倍频扫描）、Octave（八倍频扫描）和Linear（线性扫描），通常选择Decade选项，以对数方式显示。

Number of points per：设置每十倍频率的取样数量；
Vertical scale下拉列表框：从该下拉列表框中选择输出波形的纵坐标刻度，其中包含Decibel（分贝）、Octave（八倍程）、Linear（线性）以及Logarithmic （对数）。

通常选择Logarithmic或Decibel。

Result to default：恢复默认设置。

在本例中，设定起始频率为1Hz，终止频率为1MHz，扫描方式为Decade，取样数量为10，纵坐标设为Logarithmic。

另外在Output选项卡中，设定分析结
点为7，单击Simulate按钮进行分析，得到幅频响应如图3-13所示。

图3-13 交流分析结果
2.3 瞬态分析
瞬态分析是一种时域分析，可以在激励信号的情况下计算电路的时域响应。

分析时，电路的初始状态可由用户自行指定，也可以由程序进行直流分析后解出电路初始状态。

此处以图3-4所示电路为例，说明如何进行瞬态分析。

执行Simulate|Analysis|Transient Analysis，出现如图3-14所示的瞬态分析对话框。

图3-14 瞬态分析对话框
该对话框有四个选项卡，同样除了Analysis Parameter选项卡外，其余的选项卡的操作已经在直流分析中有介绍，此处不在赘述。

下面介绍Analysis Parameter选项卡中的内容。

（1）Initial Conditions选项组：其功能是设定初始条件，包含Automatically determine intial conditions（由程序自动设定初始值），Set to Zero（设定为0），User-define（由用户定义初始值），Calculate DC Operating Point（通过计算直流
工作点得到初始值）。

（2）Parameter 选项组：设定时间和步长等参数。

Start time：设置瞬态分析的起始时间；
Stop time：设置瞬态分析的终止时间；
Maximum time step settings复选框：设定最大时间步长；
本例子中，Initial Conditions选项组选择Automatically determine intial conditions，由程序自动设定初始值，然后将开始时间设定为0s，结束分析时间设定为1s，选中Maximum time step复选框及Generate time steps automatically单选按钮。

另外，在Output选项卡中，选择结点3和结点8作为分析变量，其瞬态分析结果如图3-15所示。

图3-15 瞬态分析结果。