第13 电路仿真分析
3 Multisim 电路仿真仿真分析(二)
Multisim 电路仿真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 12.0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。
Multisim仿真教程剖析
例1. 求下图所示电路的节点电压U1.U2。
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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。
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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
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（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
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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
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设置导线的宽度 设置导线的自动 连接方式
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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
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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
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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
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5.受控源
1）VCVS
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2）VCCS
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3）CCVS
教程第12章电路仿真分析-课件
12.2.3 电感
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在Diode.Lib库中，包含 了大量的以工业标准部 件命名的二极管，如图 12.9所示。以其中的部 分图示为例，如图12.10 所示。
二极管的属性设置对话 框如图12.11所示。
12.2.4 二极管
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在BJT.Lib库中，包 含了大量的以工业标 准部件命名的三极管， 如图12.12所示。以其 中的部分图示为例， 如图12.13所示。
VPWL：分段线性电压源。 IPWL：分段线性电流源。
通过这些源可创建任意形状 的波形。仿真库中的分段线 性源符号如图12.49所示。 分段线性源的属性设置对话 框如图12.50所示。
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12.3.5 指数仿真源
在Simulation Symbols.lib库 中，包含下列指数激励源 (Exponentialsimulationsour ces)元器件。
这些开关如图12.25所示。
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熔丝元件包含在 FUSE.Lib库文件 中，熔丝的符号 如图12.27所示。
熔丝的属性设置 对话框如图12.28 所示。
12.2.10 熔丝
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CRYSTAL.Lib库文 件中包含大量的晶 振，包含大部分工 业标准的使用频率， 如图12.29所示。这 些晶振如图12.30所 示。
SWITCH.Lib库文件中包含了下列 可用于原理图的开关，如图12.24 所示。
CSW：默认的电流控制开关。 SW：默认的电压控制开关。 SW05：动作电压VT=500.0mV 的电压控制开关。 AWM10：VT=1000.0mV的电压 控制开关。 AWP10：VT=0.1V的电压控制开 关。 STTL：VT=2.5 V，滞环电压 VH=0.1V的电压控制开关。 TTL：VT=2.5 V，VH=1.2V，断 电阻ROFF=100E+6的电压控制 开关。 TRIAC：VT=0.99V，RON=0.1， 断电阻ROFF=100E+7的电压控 制开关。
第13 电路仿真分析
Default Cycles Displayed参数用于设置默认的显示周期数。
default Points Per Cycle参数用于设置默认的每周期仿真点数。
Enable Fouries项用于设置进行傅立叶分析，勾选该项后，系统将进行傅 立叶分析，显示频域参数。
图13-18 交流小信号分析参数设置对话框
其中Start Frequency参数用于设置进行交流小信号分析的起始频率。 Stop Frequency参数用于设置进行交流小信号分析的终止频率。 Sweep参数用于设置交流小信号分析的频率扫描的方式，系统提供了三种频率扫描 方式“Linear”项表示对频率进行线性扫描，“Decade”项表示采用10的指数方式进行扫 描，“Octave”项表示采用8的指数方式进行扫描。 Test Points参数表示进行测试的点数。 Total Test Points参数表示中的测试点数。
图13-22 多谐振荡器仿真原理图
13.3.2仿真器参数设置
1.单击 “ ” 按钮，弹出13-23所示的对话框，分别双击Q1B、Q1C、 Q2B、Q2C，把他们添加到Active Signals内，见图13-23。
2.在Collect Data For栏，从列表中选择“Node Voltage，Supply Current，Device Current and Power”。
图13-24 瞬态特性参数设置
13.3.3信号仿真分析
单击 “ ” 按钮运行仿真，仿真波形如图13-25所示。
图13-25 瞬态分析仿真波形
读者可以改变一些原理图中元件参数，再运行仿真看看 其变化。试着将C1的值改为47n，然后再运行瞬态特性分析。 输出波形将显示一个不均匀的占空比波形。
电路仿真分析方法步骤
开关电源升压转换器和开关电源升降压转换器
实际保险丝和无损传输线 无损传输线和有损传输线 网表模型
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13. 键盘显示器库 键盘显示器库包含有键盘、LCD等多种器件。
14. 机电类器件库 机电类器件库包含有开关、继电器等多种机电类器件。
15. 微控制器库 微控制器件库包含有8051、PIC等多种微控制器。
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4. 晶体管库 晶体管库包含有晶体管、FET等多种器件。晶体管库中的虚拟 器件的参数是可以任意设置的，非虚拟元器件的参数是固定的， 但是是可以选择的。
晶体管库
NPN晶体管和虚拟NPN晶体管 PNP晶体管和虚拟PNP晶体管 虚拟四端式NPN晶体管和虚拟四端式PNP晶体管 达林顿NPN晶体管和达林顿PNP晶体管 内电阻偏置NPN晶体管和内电阻偏置PNP晶体管 BJT晶体管阵列和MOS门控制的双极型功率开关 三端N沟道耗尽型MOS管和虚拟三端N沟道耗尽型MOS管 三端P沟道耗尽型MOS管和虚拟三端P沟道耗尽型MOS管 三端N沟道增强型MOS管和虚拟三端N沟道增强型MOS管 三端P沟道增强型MOS管和虚拟三端P沟道增强型MOS管 四端N沟道耗尽型MOS管和虚拟四端N沟道耗尽型MOS管 四端N沟道增强型MOS管和虚拟四端N沟道增强型MOS管 N沟道JFET和虚拟N沟道JFET P沟道JFET和虚拟P沟道JFET
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利用Muitisim可以实现计算机仿真设计与虚拟实验， 与传统的电子电路设计与实验方法相比，具有如下特 点： 设计与实验可以同步进行，可以边设计边实验，修改 调试方便； 设计和实验用的元器件及测试仪器仪表齐全，可以完 成各种类型的电路设计与实验； 可方便地对电路参数进行测试和分析； 可直接打印输出实验数据、测试参数、曲线和电路原 理图； 实验中不消耗实际的元器件，实验所需元器件的种类 和数量不受限制、实验成本低、实验速度快、效率高； 设计和实验成功的电路可直接在产品中使用。
Multisim10、11、12、13电路仿真快速入门手册
电路仿真分析报告
电路仿真分析报告题目：电路仿真分析姓名：周XX学号：21306061108班级：13自动化（2）班专业：13自动化目录摘要：基本原理基本原理 01、一阶电路零状态响应仿真分析 01.1 基本原理 01.2 建立电路图 01.3 仿真结果分析及结论 02、一阶电路全响应仿真分析 02.1 基本原理 02.2 建立电路图 02.3 仿真结果分析及结论 (1)3、二阶电路的零状态响应仿真分析 (1)3.1 基本原理 (1)3.2 建立电路图 (1)3.3 仿真结果分析及结论 (1)4. 仿真分析总结 (1)摘要：基本原理基本原理1、一阶电路零状态响应仿真分析1.1 基本原理基本原理，基本原理1.2 建立电路图基本原理，基本原理1.3 仿真结果分析及结论基本原理，基本原理2、一阶电路全响应仿真分析2.1 基本原理基本原理，基本原理2.2 建立电路图基本原理，基本原理2.3 仿真结果分析及结论基本原理，基本原理3、二阶电路的零状态响应仿真分析3.1 基本原理基本原理，基本原理3.2 建立电路图基本原理，基本原理3.3 仿真结果分析及结论基本原理，基本原理4. 仿真分析总结1.一阶电路零状态响应仿真分析（习题7-4）1.1 基本原理：当开关连接到导线1时，此时电源电压给电容充电；一段时间后，把开关转换接到导线3时，此时电源电压并不起作用，电容释放其储存的能量，向外电路施激励引起响应。
因此，该过程为零状态。
1.2 建立电路图：1.3 仿真结果分析及结果：（1）a.当u=10uf时，电容电压、电流参数曲线：b.当u=100uf时，电容电压、电流参数曲线：c.当u=10mf时，电容电压、电流参数曲线：分析及结论：由图a中的电容的电压、电流变化曲线，可知，当开关在导线1时，电源电压给电容充电，电容两端的电压就是电阻R2两端的电压（当电阻R4时），故其值不变；由于电容相当于短路，所以没有电流通过它，其值也不变；而一段时间后把开关接到导线3时，电源电压给断路了，被充上电的电容充当电源释放电能，所以其两端的电压减小，通过其的电流也减少。
Multisim电路仿真及应用
Multisim电路仿真及应用仿真实训一：彩灯循环控制器的设计与仿真分析变换的彩灯已经成为人们日常生活不可缺少的点缀。
那么这些变化的灯光是如何控制的呢？这就是我们下面要讨论的课题—彩灯循环控制电路。
电路设计分析彩灯循环控制技术指标：1.彩灯能够自动循环点亮。
2.彩灯循环显示且频率快慢可调。
3.该控制电路具有8路以上输出。
仿真实训二：交通信号灯控制系统的设计与仿真分析十字路口的交通信号灯是我们每天出行时都会遇到的，信号灯指挥着行人和各种车辆安全有序的通行。
实现红、绿灯的自动控制是城市交通管理现代化的重要课题，合适的信号灯指挥系统可以提高城市交通的效率。
下面我们以该课题为例进行设计与仿真分析。
电路设计分析交通信号灯控制系统的技术指标：1.主、支干道交替通行，主干道每次放行30s，支干道每次放行20s。
2.绿灯亮表示可以通行，红灯亮表示禁止通行。
3.每次绿灯变红灯时，黄灯先亮5s（此时另一干道上的红灯不变）。
4.十字路口要有数字显示，作为等候时间提示。
要求主、支干道通行时间及黄灯亮的时间均以秒为单位作减计数。
5.在黄灯亮时，原红灯按1HZ的频率闪烁。
6.要求主、支干道通行时间及黄灯亮的时间均可在0-99s内任意设定。
仿真实训三：篮球比赛24秒倒计时器的设计与仿真分析电路设计分析：计时器在许多领域均有普遍的应用，篮球比赛中除了有总时间倒计时外，为了加快比赛节奏，新的规则还要求进攻方在24秒内有一次投篮动作，否则视为违规。
本设计题目“篮球比赛24秒倒计时器”从数字电路角度讨论，实际上就是一个二十四进制递减的计数器。
电路设计技术指标：1.能完成24秒倒计时功能。
2.完成计数器的复位、启动计数、暂停/继续计数、声光报警等功能。
仿真实训四：多路抢答器的设计与仿真分析抢答器是各种竞赛活动中一种常用的必备装置，其发展也比较快，从一开始的仅具有抢答锁定功能的单个电路，到现在的具有倒计时、定时、自动（手动）复位、报警（即声响提示，有的以音乐的方式来体现）、屏幕显示、按键发光等多种功能、计数融合的产品。
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执行Design→Simulate→Mixed Sim命令,弹出如图13-15所示的电路 仿真分析设置对话框。
13.2.1一般设置（General Setup）
在仿真分析设置对话框的左
侧分析选项列表中，列写出了所 有的分析选项，选中每个分析选 项，右侧即显示出相应的设置项。 选中General Setup，即可在右侧 的选项中进行一般设置。在 Available Signals 列表中显示的 是可以进行仿真分析的信号， Active Signals列表框中显示的是 激活的信号，将需要进行仿真的 信号，单击 “ ”和 “ ”
13.1仿真元件库
Altium Designer为用户提供了大部分常用的仿真元件， 这些仿真元件库在安装目录下的：/Altium Designer Winter 09/Library/Simulation中，其中包含了仿真信号源 库Simulation Sources.IntLib、仿真特殊功能元件库 Simulation Special Function.IntLib、仿真数学功能元件库 Simulation Math Function.IntLib、信号仿真传输线元件库 Simulation Transmission Line.IntLib，仿真Pspice功能元 件库Simulation Pspice Function.IntLib,其元件库图标如图 13-1所示。
图13-14传输线元件
13.1.5仿真Pspice功能元件库（Simulation Pspice Function.IntLib）
仿真Pspice功能元件库主要为设计者提供Pspice功能元件。
13.2仿真器的设置
完成电路的编辑后，在仿真之前，要选择对电路进行 那种分析，设置收集的变量数据，以及设置显示哪些变量 的波形。常见的仿真分析有静态工作点分析（Operating Point Analysis）、瞬态分析（Transient Analysis）、直 流扫描分析（DC Sweep Analysis）、交流小信号分析 （AC Small Signal Analysis）、噪声分析（Noise Analysis）、极点、零点分析（Pole-Zero Analysis）、传 递函数分析（Transfer Function Analysis）、温度扫描分 析（Temperature Sweep）、参数扫描（Parameter Sweep）、蒙特卡洛分析（Monte Carlo Analysis）等分 析。本章主要讲解后面例子中用到的静态工作点分析、瞬 态分析和交流小信号分析的设置方法。
图13-17 瞬态分析参数设置对话框
在Transient Analysis Setup列表中共用11个参数设置选项，这些参数的 含义分别是：
Transient Start Time参数用于设置瞬态分析的起始时间。瞬态分析通常 从时间零开始，在时间零和开始时间，瞬态分析照样进行，但并不保存结果。 而开始时间和终止时间的间隔将保存，并用于显示。
可完成添加或删除激活信号，如 图13-15所示。
可进行仿 真的信号
激活的信 号
添加或删 除按钮
图13-15 仿真分析设置对话框
13.2.2静态工作点分析（Operating Point Analysis）
静态工作点分析通常用于对放大电路进行分析， 当放大器处于输入信号为零的状态的时候，电路中 各点的状态就是电路的静态工作点。最典型的是放 大器的直流偏置参数。进行静态工作点分析的时候， 不需要设置参数。
图13-4 节点设置和初始条件状态定义符
13.1.2仿真数学函数元件库（Simulation Math Function. IntLib） 仿真数学函数元件库中的元件主要是一些仿真数学函数元件，比
如求正弦、余弦、绝对值、反正弦、反余弦、开方等数学计算的函数， 通过使用这些函数可以对仿真信号进行相关的数学计算，从而得到自 己需要的信号。 13.1.3仿真特殊功能元件库（Simulation Special Function. IntLib）
仿真特殊功能元件库的元件主要是常用的运算函数，比如增益、 加、减、乘、除、求和和压控振荡源等专用的元件。 13.1.4信号仿真传输线元件库（Simulation Transmission Line. IntLib）
信号 仿真传输线元件库包括三个信号仿真传输线元件，分别是URC均 匀分布传输线、LTRA有损耗传输线和LLTRA无损耗传输线，如图1314所示。
13.2.3瞬态分析（Transient Analysis）
瞬态分析用于分析仿真电路中工作点信号随时 间变化的情况。进行瞬态分析之前，设计者要设置 瞬态分析的起始和终止时间、仿真时间的步长等参 数。在电路仿真分析设置对话框中，激活Transient 选项，在如图13-17所示的瞬态分析参数设置对话框 中进行设置。
图13-1 仿真元件库图标
13.1.1仿真信号源元件库（Simulation Sources.IntLib） 仿真信号源元件库中共有23个仿真元件，这些仿真源
为仿真电路提供激励源和初始条件设置等功能。 1. 在原理图中添加如图13-4所示的两个元件符号，即可实 现整个仿真电路的节点电压和初始条件设置。 ⑴ .NS。NODE SET （节点设置） ⑵ .IC。Initial Condition （初始条件）
Use Transient Default项用于设置使用默认的瞬态分析设置，选中该项后， 列表中的前四项参数将处于不可修改状态。
Default Cycles Displayed参数用于设置默认的显示周期数。
Transient Stop Time参数用于设置瞬态分析的终止时间。
Transient Step Time参数用于设置瞬态分析的时间步长，该步长不是固 定不变的。
Transient Max Step Time参数用于设置瞬态onditions项用于设置电路仿真的初始状态。当勾选该项后， 仿真开始时将调用设置的电路初始参数。