Multisim模拟电路仿真实例

二、 RC - 型滤波电路
输出直流电压为：
U O(AV)

RL R RL
UO (AV)
脉动系数 S 约为：
S
1
S
C2 (R // RL )
适用于负载电流较小的场合。
三、电感滤波电路和 LC 滤波电路
一、电感滤波器
二、LC 滤波器
图 10.3.5
适用于负载电流比较 大的场合。
图 10.3.6
图5-2 瞬态分析结果
输出波形 已经失真
2）如何改善波形失真？ ??
图5-3 加入反馈电阻R6
如何确定反馈电阻R6的阻值？ 可对R6进行参数扫描分析
图5-4 参数扫描设置对话框
图5-5 参数扫描结果
比较输出波 形，选择 R6为400欧
R6=400
3）如何测试fL和fH？
加上电阻R6前后分别进行交流分析，测试节点为 2，其他设置默认，可分别得幅频和相频特性曲线如 图；
图5-30 例5.10输出波形
判断其最大电压输出范围：
Simulate/Analysis/DCSweep，直流扫描设置：设置Start value和Stop value 的值分别为-10V和10V，设置Increment为0.1V，在Output variables标签页， 选定节点5作为测试点，其他项默认。
输出直流电压为：
UO(AV) UO (AV) 0.9U 2
脉动系数 S ：
S

1
2 LC
S
适用于各种场合。
5.1.5.4 串联型直流稳压电路
一、电路组成和工作原理
采样电路：R1、 R2、 R3 ； 基准电压：由 VDZ 提供； 稳压过程：
放大电路：A； 调整管：VT；
UI 或 IL UO UF UId UBE IC
设置StartValue和Stop value的值分别为-5V和5V 设置Increment为0.1V 在Output variables标签中，选定节点1作为测试节 点，其他项默认。
可以发现其失真范围为 -775.0000mV~666.6667mV。
图5-27 例5.9直流扫描分析结果
如何判断其最大电压输出范围？ 打开直流扫描分析设置窗口，设置其Start value和 Stop value的值分别为-20V和20V，然后进行直流扫描 分析，结果如图5-28所示；
2U 2 RL 2U 2
2U 2
二、单相全波整流电路
+ 全波整流电路
2U 2 2 2U2
三、 单相桥式整流电路
2U 2
2U 2 RL
2U 2 RL
2U 2
2U 2
5.1.5.3 滤波电路
一、电容滤波电路
滤波电容大，效果好。 适用于负载电流较小的场合。 当 RLC (3 ~ 5)T2 输出直流电压为： UO(AV) 1.2U 2 脉动系数 S 约为 10% ~ 20%。
频率减小
比较有源低通滤波器和无源低通滤波器的带负载？
5.1.4 功率放大器分析
特点
1. 输出功率要足够大 Po IoUo
2. 效率要高
Po 100 %
PE
Po为信号输出功率, PE是直流电源向电路提供的功率。
3. 非线性失真要小
为使输出功率大, 功率放大器采用的三极管均应工作在大信号状 态下。由于三极管是非线性器件, 在大信号工作状态下, 器件本身 的非线性问题十分突出, 因此, 输出信号不可避免地会产生一定的 非线性失真。
故传输特性呈滞回形状。
uO
+UZ
UT+
O
uI
-UZ
若 uO = UZ ，当 uI 逐渐增大时，使 uO 由 +UZ 跳变
为 -UZ 所需的门限电平 UT+
UT

RF R2 RF
U REF

R2 R2 RF
UZ
若 uO= UZ ，当 uI 逐渐减小时，使 uO 由 UZ 跳 变为 UZ 所需的门限电平 UT
的交流放大器，如图5-8所示。分析其幅频特性和放 大能力，指出fL和fH。
图5-8 多级交流放大器
电路理论分析： 该电路属于LM124AJ的典型应用，第一级 LM124AJ的Gain=1+R2/R1≈10，第二级 LM124AJ的Gain=1+R4/R6=101，因此该电 路的中频电压放大倍数约为1000。 其设计指标为： 中频电压放大倍数A=1000
功率放大电路有三种工作状态 iC
(1) 甲类工作状态
iC Q
静态工作点 Q 大致在负载
线的中点。三极管的工作角度
为360度。
O
tO
uCE
(1) 甲类工作状态
这种工作状态下，放大电路的最高效率为 50%。
(2) 甲乙类工作状态
iC
静态工作点 Q 沿负载
线下移，静态管耗减小，
但产生了失真。三极管的
导 通 角 度 大 于 180 度 小 于
其最大电压输出范围为 -5V~＋5V。
5.1.5 直流电源分析
5.1.5.1 直流电源的组成
电网 电压
电源 变压器
整流 电路
滤波器
稳压 负 电路 载
图 直流电源的组成
5.1.5.2 整流电路
一、单相整流电路
优点：使用元件少。 缺点：输出波形脉动大； 直流成分小；变压器利用率 低。
2U2 sint
Aup
1
R2 R1
1
50 82
1.6
20lg Aup 4.1dB
运行仿真分析： 得输入信号V1和输出信号V0的波形图
说明输入信号通过了该滤波器，并被放大； 并从中可以测试到Vo=1.6Vi
从波特图仪上可以观察到当20lg︱Aup︱从4.1dB下降 到1dB左右时，其f0约为100Hz，理论值基本相同，达 到设计要求。
74LS00D是一种有四个二输入端与非门的芯片，其 外部特性参数有：输出电平、开门电平、关门电平、 扇出系数、平均传输延时和空载功耗等。
设定C的变化范围： 50uF——650uF
可见电容取值大于 350μF时，纹波就
已经比较小
需要选择一个合适的电容
直流电源分析举例2
其电压调节范围？
串联型直流稳压电源
稳压效果怎样？
5.2 在数字电子技术中的应用
5.2.1 逻辑门电路基础 例5.12 针对与非门电路74LS00D，分析与非门的特性， 加深对各参数意义的理解。
输出波形
图5-14 例5.4仿真结果
5.1.3 信号产生和处理电路分析
例5.6 如图5-17，是一个方波和锯齿波产生电路。 测试其周期，如果使其周期可调，该如何处理？
图5-17 例5.6电路原理图
分析：
在该电路中，运放U1和电阻R1、R3、R5等构成了一 个滞回比较器;
其中R3、R5将Vo1反馈到运放U1的同相输入端，与 零电位比较，实现状态的转换。
二、Multisim11 应用实例
1 在模拟电子技术中的应用 2 在数字电子技术中的应用
5.1 在模拟电子技术中的应用
5.1.1 放大电路设计与分析 例5.1 共射晶体管放大电路，如图5-1所示，要求： 1）判断输出波形是否失真？ 2）如何改善波形失真？ 3）测试其fL和fH。
图5-1 例5.1原理图
可对比加电阻R6前后的幅频和相频特性曲线，看 出其通频带的变化；
图5-6 未加R6时的幅频、相频特性曲线
fL为1.34kHz
fH为1.14MHz
图5-7 加上R6后的幅频、相频特性曲线
fL为16Hz
fH为18MHz
加上负反馈电阻R6后，不仅消除了波形失真， 同时明显展宽了频带。
例5.2 使用集成运算放大器LM124AJ组成具有深度负反馈
UZ
当 R2 的滑动端调至最下 端时，UO 为最大值，
U Omax

R1
R2 R3

R3
U
Z
直流电源分析举例1
例5.11分析下面的直流电源，负载为1kΩ。
仿真分析
图5-34 负载上的电流
图5-33 滤波前后的波形
图5-34 负载上的电压
如何减小纹波系数？
通过参数扫描分析
设定分析时间为0.05s
例5.4 用集成运放设计一个实现Vo=0.2Vi的电路。
分析：按照设计要求， Vo=0.2Vi，因此可采用两级反 相比例运放电路， 第一级实现Auf1=-0.2， 第二级实现Auf2=-1， 从而实现Auf=0.2。设计电路如图5-13所示。
图5-13 例5.4电路原理图 由电路可估算：
通过瞬态分析仿真，得到输出波形如图5-14所示。通过 测试可以发现Vo=0.2Vi。
同时R3还将Vo反馈到运放U1的同相输入端，作为滞 回比较器的 输入，构成闭环。
滞回比较器
UREF 为参考电压； 输出电压 uO 为 +UZ 或 -UZ；uI 为输入电压。
当 u+ = u- 时，输出电压 的状态发生跳变。
u

RF R2 RF
U REF

R2 R2 RF
uO
UT-
比较器有两个不同的门限电平，
UO
UCE↑
二、输出电压的调节范围
由于 U+ = U ，UF = UZ， 所以
UZ
UF

R2 R3 R1 R2 R3
UO
则：
UO

R1 R2 R3 R2 R3
UZ
串联型直流稳压电路
当 R2 的滑动端调至最上端时，UO 为最小值
U Omin

R1 R2 R3 R2 R3