第3章第4節(jié)電路仿真分析

第3章第4節(jié)電路仿真分析一、直流工作點(diǎn)分析

直流工作點(diǎn)分析（DCOperatingPointAnalysis）在進(jìn)行直流工作點(diǎn)分析時(shí)，軟件將交流電壓源視為短路，交流電流源視為開路，電容視為開路，電感視為短路。進(jìn)行電路的其它分析時(shí)，首先進(jìn)行直流工作點(diǎn)分析，以便建立小信號模型。具體分析步驟如下：

1、創(chuàng)建電路例如我們要建立如圖所示單管放大電路，單擊主菜單Options命令下的Preferences項(xiàng)，在彈出的對話框中選擇Circuit標(biāo)簽，選中Shownodename節(jié)點(diǎn)號就顯示在電路圖上。

點(diǎn)擊主菜單的Simulate選項(xiàng)下Analysis\DCOperatingPoint”命令，彈出Analysis\DCOperatingPointAnalysis對話框如圖所示，該對話框包括:OutputAnalysisSummary共3個(gè)標(biāo)簽。

2、分析設(shè)置

下面對3個(gè)標(biāo)簽頁加以介紹：1）Output標(biāo)簽頁：設(shè)置所要分析的節(jié)點(diǎn)電壓和電源支路的電流。（1）Variablesincircuit欄:用于選擇要分析的電路變量。欄內(nèi)列出了可用于分析全部變量,(節(jié)點(diǎn)電壓以及流過電壓源的電流)。（2）Selectedvariablesforanalysis欄:用來確定需要分析的變量，需要用戶從Variablesincircuit欄中選取。方法是:在Variablesincircuit欄點(diǎn)擊要分析的變量,選中后變量背景變成藍(lán)色。再點(diǎn)擊Add按鈕.2）analysisOptions標(biāo)簽頁：設(shè)置與仿真分析有關(guān)的其它分析，如圖所示。1、SPICE仿真模型選擇：可以選擇Multisim自帶模型或用戶定義模型。

2、Other其它選項(xiàng)：Maximumnumberof最大仿真步數(shù)Titlefor標(biāo)題

在Summary標(biāo)簽頁中，程序給出了所設(shè)定的參數(shù)和選項(xiàng)，用戶可進(jìn)一步確認(rèn)所要進(jìn)行的分析設(shè)置。3）Summary標(biāo)簽頁：對分析設(shè)置進(jìn)行匯總確認(rèn)，如圖所示。單擊OK按鈕：保存分析設(shè)置，可供以后使用。單擊Cancel按鈕放棄分析設(shè)置。3、進(jìn)行仿真分析

單擊Simulate按鈕即可進(jìn)行分析。分析結(jié)果顯示窗口如圖所示。接點(diǎn)名參數(shù)值標(biāo)題二、瞬態(tài)分析

瞬態(tài)分析(TransientAnalysis)

對選定的電路節(jié)點(diǎn)進(jìn)行的時(shí)域響應(yīng)分析。即觀察節(jié)點(diǎn)的電壓波形。在進(jìn)行瞬態(tài)分析時(shí)，直流電源具有恒定的數(shù)值，交流電源的數(shù)值隨時(shí)間而變化。瞬態(tài)分析的具體步驟如下：（一）建立要分析的電路創(chuàng)建帶通濾波器電路如圖所示，。

點(diǎn)擊主菜單的Simulate選項(xiàng)下Analysis\TransientAnalysis”命令，彈出TransientAnalysis對話框如圖所示，該對話框包括AnalysisParameters、Output、AnalysisOptions及Summary共4個(gè)標(biāo)簽。除了AnalysisParameters標(biāo)簽外，其余標(biāo)簽頁與直流工作點(diǎn)分析的設(shè)置一樣。1、分析設(shè)置Automaticallydetermineinitialconditions程序自動(dòng)設(shè)置初始值。Settozero初始值設(shè)置為0。Userdefined由用戶定義初始值。CalculateDCoperatingpoint通過計(jì)算直流工作點(diǎn)得到的初始值。Automaticallydetermineinitialconditions自動(dòng)獲得規(guī)定的初始值。在AnalysisParameters標(biāo)簽頁中則包括如下項(xiàng)目：1）Initialconditions區(qū)：其功能是設(shè)置初始條件，包括以下選項(xiàng)：2）Parameters區(qū)：對時(shí)間間隔和步長等參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。包括：Starttime：設(shè)置分析開始的時(shí)間。Endtime：設(shè)置分析結(jié)束的時(shí)間。Maximumtimestep：設(shè)置最大時(shí)間步長。Generatetimestepsautoma：由軟件自動(dòng)決定分析的時(shí)間步長。

分析設(shè)置完畢后，單擊圖對話框下部的Simulate按鈕即可進(jìn)行分析。本例選擇接點(diǎn)8進(jìn)行分析，分析結(jié)果如圖所示。瞬態(tài)分析分析結(jié)果3）仿真分析在Output標(biāo)簽選擇#3節(jié)點(diǎn)。3、交流分析交流分析：交流分析(ACAnalysis)就是對電路進(jìn)行交流頻率響應(yīng)分析。分析時(shí)Multisim仿真軟件首先對電路進(jìn)行直流工作點(diǎn)分析，以建立電路中非線性元件的交流小信號模型。然后對電路進(jìn)行交流分析，并且輸入信號源都被認(rèn)為是正弦波信號。若使用函數(shù)信號發(fā)生器作為輸入信號時(shí)，即使選用三角波或方波信號，Multisim也自動(dòng)將它改為正弦波形輸出。首先在Multisim用戶界面的電路窗口中，創(chuàng)建如圖所示的RCL電路。該對話框含有4個(gè)標(biāo)簽，除FrequencyParameters標(biāo)簽外，其余與直流工作點(diǎn)分析的標(biāo)簽一樣，在此不再贅述。然后單擊Simulate菜單中Analyses選項(xiàng)下的ACAnalysis命令，彈出如圖所示的ACAnalysis對話框。Startfrequency：設(shè)置交流分析的起始頻率。Stopfrequency(FSTOP)：設(shè)置交流分析的終止頻率。Sweeptype：設(shè)置交流分析的掃描方式，主要有：Decade(十倍程掃描)、Octave(八倍程掃描)和Linear(線性掃描)。通常采用十倍程掃描(Decade選項(xiàng))，以對數(shù)方式展現(xiàn)。Numberofpointsperdecade：設(shè)置每十倍頻率的取樣數(shù)量。設(shè)置的值越大，則分析所需的時(shí)間越長。Verticalscale：設(shè)置縱坐標(biāo)的刻度。主要有Decibel(分貝）、0crave(八倍)、Linear(線性)和Logarithmic(對數(shù))，通常采用Logarithmic或Decibel選項(xiàng)。FrequencyParameters標(biāo)簽頁主要用于設(shè)置AC分析時(shí)的頻率參數(shù)。對于例中的電路，設(shè)置參數(shù)如下圖在Output標(biāo)簽選擇#2節(jié)點(diǎn)。單擊Simulate按鈕，其結(jié)果如圖下所示。4、傅里葉分析

所謂傅里葉分析(FourierAnalysis)就是求解一個(gè)時(shí)域信號的直流分量、基波分量和各諧波分量的大小。在進(jìn)行傅里葉分析前，首先確定分析節(jié)點(diǎn)，其次把電路的交流激勵(lì)信號源設(shè)置為基頻。

下面以圖示的方波激勵(lì)RC電路為例，說明傅里葉分析的具體操作步驟。首先在Multisim電路窗口中創(chuàng)建方波激勵(lì)RC電路單擊Simulate菜單中Analyses選項(xiàng)下的FourierAnalysis命令，彈出如下圖所示的FourierAnalysis對話框。

對話框含有4個(gè)標(biāo)簽，除AnalysisParameters標(biāo)簽外，其余與直流工作點(diǎn)分析的標(biāo)簽一樣，在此不再贅述。

(1)Samplingoptions區(qū)。主要用于設(shè)置有關(guān)采樣的基本參數(shù)。Fundamentalfrequency：設(shè)置基波的頻率，即交流信號激勵(lì)源的頻率或最小公因數(shù)頻率。頻率值的確定由電路所要處理的信號來決定。默認(rèn)設(shè)置為lkHz。NumberOfharmonics：設(shè)置包括基波在內(nèi)的諧波總數(shù)。默認(rèn)設(shè)置為9。Stoptimeforsampling(TSTOP)：設(shè)置停止取樣的時(shí)間，該值一般比較小，通常為毫秒級。如果不知如何設(shè)置，可單擊Estimate按鈕，由Multisim8仿真軟件自行設(shè)置。Edittransientanalysis：該按鈕的功能是設(shè)置瞬態(tài)分析的選項(xiàng)，單擊它彈出瞬態(tài)分析對話框，參見2的敘述。

AnalysisParameters標(biāo)簽頁主要用于設(shè)置傅里葉分析時(shí)的有關(guān)采樣參數(shù)和顯示方式。(2)Results區(qū)。主要用于設(shè)置仿真結(jié)果的顯示方式：Displayphase：顯示傅里葉分析的相頻特性。默認(rèn)設(shè)置不選用。Displayasbargraph：以線條形式來描繪頻譜圖。Normalizegraphs：顯示歸一化頻譜圖。Verticalscale：Y軸刻度類型選擇：包括線性（Linear）、對數(shù)(Log)和分貝(Decibel)3種類型。Displav：設(shè)置所要顯示的項(xiàng)目：它包括3個(gè)選項(xiàng)：即Chart(圖表)、Graph(曲線)和ChartandGraph(圖表和曲線)。

對于本例RC的電路，基頻設(shè)置為1000Hz，諧波的次數(shù)取9，電基Estimate，即仿真軟件自動(dòng)給出停止取樣的時(shí)間，同時(shí)在Output標(biāo)簽中選擇節(jié)點(diǎn)２為仿真分析變量。設(shè)置參數(shù)如下圖所示。單擊FourierAnalysis對話框中的Simulate按鈕，就會(huì)顯示該電路的頻譜圖。如下圖所示。分析電路傳輸函數(shù)的零極點(diǎn)所謂零極點(diǎn)分析(PoleZeroAnalysis)就是求解一個(gè)電路傳輸函數(shù)的零點(diǎn)和極點(diǎn)。５、零極點(diǎn)分析下面以圖示的電路為例，說明傅里葉分析的具體操作步驟。首先在Multisim電路窗口中創(chuàng)建電路如圖所示。單擊Simulate菜單中Analyses選項(xiàng)下的PoleZero…命令，彈出如下圖所示的Pole-Zero

Analyses對話框。對話框含有3個(gè)標(biāo)簽，除AnalysisParameters標(biāo)簽外，其余與直流工作點(diǎn)分析的標(biāo)簽一樣，在此不再贅述。1、AnalysisType分析類型GainAnalysis增益零極點(diǎn)分析,輸出電壓比輸入電壓。ImpedanceAnalysis阻抗零極點(diǎn)分析,輸出電壓比輸入電流。InputImpedance輸入阻抗零極點(diǎn)分析,輸入電壓比輸入電流。OutputImpedance輸出阻抗零極點(diǎn)分析,輸出電壓