Multisim分析方法

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噪声分析用于检测电路输出信号噪声功率的幅度大小, 分析和计算电路中各种元件所产生的噪声的效果。
分析时,假定电路中各噪声源互不相关,数值不 规则,因此数值可以分开计算。总的噪声是各噪声在 该节点的和(用有效值表示)。
噪声分析设置
设定输入噪声的 交流参考源
设定输出节点 和参考节点
设置汇总的采 样点选1
第4章 Multisim 仿真分析
内容
========★☆★○ 基础篇 ○★☆★======= 第1章 Multisim电路仿真软件简介 第2章 仿真基础Ⅰ(放置元件-电路图编辑-仿真-报告) 第3章 仿真基础Ⅱ(元器件库、虚拟仪器) 第4章 仿真基础Ⅲ(仿真分析方法)
========★☆★○ 应用篇 ○★☆★======= 第5章 应用于电路分析 第6章 应用于模拟电路 第7章 应用于数字电路 第8章 应用于单片机电路 第9章 FPGA/CPLD仿真 第10章 电子系统综合设计
某些虚拟仪器可以完成仿真分析,如放大电路的 频响,可以用仿真分析方法中的交流分析得到结 果,也可以用波特仪观测结果
菜单 Simulate/Analyses,列 出所有分析类型
直流工作点分析 交流分析 瞬态分析 傅里叶分析 噪声分析 噪声系数分析 失真分析 直流扫描分析 灵敏度分析 参数扫描分析 温度扫描分析 极零点分析 传递函数分析 最坏情况分析 蒙特卡洛分析 布线宽度分析 批处理分析 用户自定义分析
分别设置需要分析 的节点为1和5
高通电路的AC仿真结果 节点1
节点5
三、瞬态分析(Transient Analysis)
瞬态分析也称为时域暂态分析,是指对所选定的 电路节点的时域相应进行分析,通常以节点电压波形 作为瞬态分析的结果,其结果与示波器结果相同。
瞬态分析设置
设置瞬态分析的 时间参数
默认为程序自动 设置初始值
直流工作点分析是求解电路仅受电路中直流电 压源或电流源作用时,每个节点上的电压及流过的 电流。
对电路进行直流工作点分析时,交流电压源短路、 交流电流源开路、电感短路、电容开路和数字器件高 阻接地。
直流工作点分析基本步骤
1、创建电路,如图 2、直流工作点分析设置 Simulate-Analyses-DC Operating Point…
选择要扫描 的元器件
设定扫描元 器件的变化
范围
本设置是对放大电路的R3进行参数扫描分析, 研究集电极电阻R3参数变化对放大电路的影响?
参数扫描分析结果 集电极电阻R3参数变化对放大电路的影响
可由扫描分析 结果得R3的阻 值在2k较合理
对放大电路2进行参数扫描分析。。。 研究元件参数变化对放大电路的影响,如:R3
Multisim10进行交流分析时,电路的输入信号源 都被认为是正弦波信号。
AC分析前的准备工作:
重新设置信号 源的参数
交流分析设置
设置分析的节点为2
设置AC分析 时的频率参数
设定交流分析的 扫描方式
通常采用Decade (10倍程扫描) 以对数方式展现
三极管放大电路AC仿真结果
高通电路的AC仿真
进入直流工作点分析设置
直流工作点分析设置 其他设置可 默认
设置需要分 析的节点或
变量
对分析设置 进行汇总
仿真电路的节 点、流过电压 源的电流等变
量列表
显示电路中没 有出现的内部
节点
设置完成 启动仿真
将要分析的 节点或变量
图4.3 直流工作点分析结果
二、 交流分析(AC Analysis)
交流分析是对电路进行交流频率响应分析,包括幅 频特性分析和相频特性分析。
运行仿真前 一定要把这
设为1V
另外,在Output标签页中,选定节点2作为分析节点。 单击Simulate按钮,弹出该三极管放大电路的2次和3次 谐波失真分析结果,如图所示。
三、 灵敏度分析(Sensitivity Analysis)
灵敏度是指电路中节点电压或支路电流对电路 中元件参数变化的敏感程度,即电路中元件参数的 变化引起电路中输出电压或电流变化的程度。
设置输出变量
选择输入和输 出频谱
噪声分析结果
黄色的曲 线为输入 噪声频谱
蓝色的曲 线为输出 噪声频谱
二、失真分析(Distortion Analysis)
失真分析是分析电路中的谐波失真和内部调制失真 的方法,主要用于观察在瞬态分析中无法看到的、比较 小的失真。
若电路中有一个交流信号源,该分析能确定电路中每 一个节点的2次和3次谐波的失真。
第4章 仿真基础Ⅲ(仿真分析方法)
主工具栏
第4章 仿真基础Ⅲ(仿真分析方法)
直流工作点分析
交流分析 基本分析
瞬态分析
傅里叶分析
噪声分析
噪声和失 噪声系数分析 真分析
失真分析
确定电路静态工作点
分析线性电路的频响
时域响应分析
分析复杂周期波形
噪声对电路性能的影响 元器件模型中噪声参数的影 响 电路频率特性不理想导致的 幅度和相位失真
对下面的阻容耦合三极管放大电路做传递函数分析
阻容耦合三极管放大电路传递函数分析设置
阻容耦合三极管放大电路传递函数分析结果
传递函数值 为什么是0?
输入阻抗
输出阻抗
思考:如果把放大电路中的C1和C2去掉, 传递函数分析结果如何?
4.4 统计分析
一、最坏情况分析(Worst Case Analysis)
灵敏度分析 灵敏度和 最坏情况分析 容差分析
蒙特卡洛分析
布线宽度分析 其它分析 批处理分析
计算电路的输出变量对元器 件参数的敏感程度
元器件参数对电路性能产生 的最坏影响的统计分析
给定电路元器件参数容差的 统计分布规律情况下,研究 元器件参数变化对电路性能 影响的统计分析
原理图转化为PCB板时需要 确定连接导线的最小宽度
傅里叶分析在瞬态分析基础上,对时域分析的结果 做傅里叶变换,从而得到信号的频谱函数。
傅里叶分析设置
Simulate-Analyses-Fourier Ana设ly定s基is…波
频率
设置谐波次数
可由系统自动计 算得到
停止采样时间不 能为0,也可由系 统计算得到
选择图表与曲线 显示方式
以线条形式来描 绘频谱图
温度扫描分析设置
输出节点选2
设定温度扫 描的范围
放大电路1温度扫描分析结果
对放大电路2进行温度扫描分析
温度扫描分析设置同样为:1~80度
输出节点选2
共射放大电路 温度扫描分析结果
与前面的放大电路 温度扫描分析结果 作对比。。。
4.3 电路性能分析
一、噪声分析(Noise Analysis)
设置纵轴刻度类型
线性(Linear) 对数(Log)
分贝(Decibel)
Байду номын сангаас
信号中各谐波 的数据
信号的频谱
傅里叶分析举例
乘法器应用电路
电路傅里叶分析结果
输出信号 的频谱
4.2 扫描分析
1. 直流扫描分析(DC Sweep Analysis)
直流扫描分析是分析电路中某一节点的直流工作 点随电路中一个或两个直流电源变化的情况。
灵敏度分析包括直流灵敏度分析和交流灵敏度分析。
进行直流灵敏度分析时,首先要进行一次直流工作 点分析,然后完成灵敏度分析,以分析电路中所有元件 参数变化对电路的影响,分析结果以数值形式显示。
交流分析则直接计算交流小信号的灵敏度,以分析某 个元件的参数变化对电路的影响,分析结果则绘出相应的 曲线。
灵敏度分析方法只适合模拟电路的小信号电路模型!
温度扫描分析通过仿真在不同温度下的电路, 来快速校验电路的运行,可以同时观察到在不同温 度条件下的电路特性,相当于该元件每次取不同的 温度值进行多次仿真。
如果未使用温度扫描分析,则电路将默认温度为 27℃进行仿真。在进行温度扫描分析时,数字器件 被视为高阻接地。
对放大电路1进行温度扫描分析。。。 研究温度变化对放大电路的影响。。。
按顺序处理同一电路的多种分 析,或同一分析的不同应用
用户自定义分析 提供给用户扩充分析功能
下面将以图4.1所示的三极管单管放大电路为 例,介绍Multisim10的仿真分析方法。
图4.1 三极管单管放大电路
4.1 基本仿真分析
一、直流工作点分析(DC Operating Point Analysis)
零极点分析主要用于模拟小信号电路的分析,数 字器件将被视为高阻接地。
五、传递函数分析(Transfer Function Analysis)
传递函数分析是计算两个输出节点的电压或流过某 个器件的电流与一个输入源的直流小信号传递函数
还可用于计算电路的输入和输出阻抗。
该分析首先将任何非线性模型在直流工作点基础 上线性化,求得其线性化的模型,然后再进行小信号 分析。
参数扫描设置
输出节点选2
选择要扫描 的元器件
设定扫描元 器件的变化
范围
本设置是对放大电路的R3进行参数扫描分析, 研究集电极电阻R3参数变化对放大电路的影响?
参数扫描分析结果 集电极电阻R3参数变化对放大电路的影响
可由扫描分析 结果得R3的阻 值在2.5k左右
较合理
3.温度扫描分析(Temperature Sweep Analysis)
若电路有两个不同频率的交流信号源F1、F2,该分析 能确定电路变量在3种不同频率处的失真,即 F1+ F2、 F1- F2以及2F1- F2。
失真分析设置
设定起始和 中止频率
设定扫描方式
设定每10倍 频中计算的 取样点数
设置纵坐标 的刻度
双击信号源,将Distortion Frequency Magnitude栏设为1V;
利用直流扫描分析的直流电源变化范围可以快 速确定电路的直流工作点。
对下面的放大电路进行直流扫描分析。。。 研究直流电源V2变化对工作点的影响
直流扫描分析设置
选择所要扫描 的直流电源
输出节点选 3,4,6
设置变动范围 是和增量
3,4,6节点的直流工作点电压随着电源V2的变化情况。
2.参数扫描分析(Parameter Sweep Analysis)
交流灵敏度分析结果
四、零极点分析(Pole-Zero Analysis)
零极点分析是一种对电路的稳定性分析相当有用的工具。
该分析方法可用来求解交流小信号电路传递函数 中零点和极点。
该分析方法通常从直流工作点分析开始,对非线 性器件求得其线性化的小信号模型,在此基础上再进 行传输函数的零极点分析。
参数扫描分析是检测电路中某个元件的参数,在一 定取值范围内变化时对电路直流工作点、瞬态特性、交 流频率特性的影响。
在实际电路设计中,可以针对电路性能进行优化。
在进行参数扫描分析时,数字器件被视为高阻接地。
对放大电路1进行参数扫描分析。。。 研究元件参数变化对放大电路的影响,如:R3
参数扫描设置
输出节点选2
最后选定节点2 作为分析节点
设置最大时 间步长
以时间内的取样 点数设置分析的 步长
以时间间距设 置分析的步长
由程序自动 设置步长
可得仿真结果!
仿真结果:节点2的波形如图
四、 傅里叶分析(Fourier Analysis)
傅里叶分析就是求解一个时域信号的直流分量、基 波分量和各次谐波分量的幅度,即进行离散傅里叶变 换。
灵敏度分析设置
选定Rb1,Rb2,Rc和Re。 对节点6电压的直流灵敏度分 析
选择电压灵 敏度分析
选择直流灵 敏度分析
选择节点和 参考节点
直流灵敏度分析结果
所显示结果为电阻每单位变化所造成的节点6上电压的变化
交流灵敏度分析
对图4.1所示电路,如将Output node设为vv1,Analysis Type设为AC Sensitivity。另外,在Output标签页中,选定C1, C2和Ce节点。单击Simulate按钮,弹出该三极管放大电路中 C1,C2和Ce节点对信号源V1的交流灵敏度分析,如图下所示。
第4章 仿真基础Ⅲ(仿真分析方法)
直流扫描分析
扫描分析 参数扫描分析
温度扫描分析
极零点和 极零点分析
传递函数
分析
传递函数分析
电路在不同直流电源下的直 流工作点
不同参数下对电路进行多次 仿真分析
不同温度下对电路进行多次 仿真分析
计算传递函数的极零点,以 确定电子电路的稳定性
交流小信号电路的传输比
第4章 仿真基础Ⅲ(仿真分析方法)
第4章 Multisim 仿真分析
4.1 基本仿真分析 4.2 扫描分析 4.3 电路性能分析 4.4 统计分析 4.5 其他分析
第4章 仿真基础Ⅲ(仿真分析方法)
Mutisim提供了两种电路分析方法:一种是仪 表测量,另一种是其提供的仿真分析方法
除了对电路测试外,还需研究诸如温度对电路性 能的影响、元器件精度对电路性能的影响,某项 参数对电路工作指标的影响,这些需要仿真分析 完成
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