模塊十 EDA仿真分析模擬電路

【相關理論知識】【能力培養(yǎng)】

模塊十

EDA仿真分析模擬電路知識點一：EDA仿真軟件

Multisim簡介（一）Multisim10的基本界面單擊“開始”→“程序”→“NationalInstruments”→“CircuitDesignSuite10.0”→“multisim”，啟動Multisim10，可以看到如圖10.1所示的Multisim的主窗口。【相關理論知識】1．Multisim10的主窗口圖10.1Multisim的主窗口2．Multisim10主菜單圖10.2主菜單3．Multisim10的常用工具欄圖10.3Multisim10的常用工具欄

4.Multisim10的元器件庫

圖10.4Multisim10元器件庫圖10.5電源/信號源庫（1）電源/信號源庫圖10.6基本器件庫

（2）基本器件庫圖10.7二極管庫

（3）二極管庫圖10.8晶體管庫

（4）晶體管庫圖10.9模擬集成電路庫

（5）模擬集成電路庫圖10.10TTL數(shù)字集成電路庫

（6）TTL數(shù)字集成電路庫圖10.11CMOS數(shù)字集成電路庫

（7）CMOS數(shù)字集成電路庫圖10.12數(shù)字元器件庫

（8）數(shù)字元器件庫圖10.13數(shù)?；旌霞呻娐穾?/p>

（9）數(shù)模混合集成電路庫圖10.14指示元器件庫

（10）指示元器件庫圖10.15電源元器件庫

（11）電源元器件庫圖10.16其他元器件庫

（12）其他元器件庫圖10.17鍵盤顯示元器庫

（13）鍵盤顯示元器庫圖10.18機電類元器件庫

（14）機電類元器件庫圖10.19微控制元器庫

（15）微控制元器庫圖10.20射頻元器件庫

（16）射頻元器件庫圖10.21儀器儀表庫5．Multisim10的儀器儀表庫（二）Multisim10的基本操作1.文件（File）的基本操作（1）新建（File→New）—Ctrl＋N（2）打開（File→Open）—Ctrl＋O（3）關閉（File→Close）（4）保存（File→Save）—Ctrl＋S（5）文件換名保存（File→SaveAs）（6）打?。‵ile→Print）—Ctrl＋P（7）打印設置（File→Print

Options→PrintCircuitSetup）（8）退出（File→Exit）2．編輯（Edit）的基本操作（1）順時針旋轉（Edit→Orientation→90Clockwise）—Ctrl＋R（2）逆時針旋轉（Edit→Orientation→90CounterCW）—Shift＋Ctrl＋R（3）水平反轉（Edit→Orientation→FlipHorizontal）（4）垂直反轉（Edit→Orientation→FlipVertical）（5）元器件屬性（Edit→Properties）—Ctrl＋M3．創(chuàng)建子電路（1）首先在電路工作區(qū)連接好一個電路。（2）用拖框操作（按住鼠標左鍵，拖動）將電路選中，這時框內(nèi)元器件全部選中。用鼠標器單擊Place→NewSubcircuit選項，即出現(xiàn)子電路對話框。

圖10.22子電路對話框圖10.23子電路圖標4．在電路工作區(qū)內(nèi)輸入文字（Place→Text）（1）啟動Text命令（Place→Text）。啟動Place菜單中的Text命令（Place→Text），然后用鼠標單擊需要放置文字的位置，可以在該處放置一個文字塊（注意：如果電路窗口背景為白色，則文字輸入框的黑邊框是不可見的）。（2）輸入文字。在文字輸入框中輸入所需要的文字，文字輸入框隨文字的多少會自動縮放。文字輸入完畢后，用鼠標單擊文字輸入框以外的地方，文字輸入框會自動消失。（3）改變文字的顏色。如果需要改變文字的顏色，可以用鼠標指向該文字塊，單擊鼠標右鍵，彈出快捷菜單。選取PenColor命令，在“顏色”對話框中選擇文字顏色。（4）移動文字。如果需要移動文字，用鼠標指針指向文字，按住鼠標左鍵，移動到目的地后放開左鍵即可完成文字移動。（5）刪除文字。如果需要刪除文字，則先選取該文字塊，單擊右鍵打開快捷菜單，選取Delete命令即可刪除文字。5．輸入注釋（Place→Comment）圖10.24注釋描述對話框6．編輯圖紙標題欄（Place→TitleBlock）圖10.25標題欄文件選擇對話框知識點二：電路的創(chuàng)建

（一）元器件的基本操作1.元器件的選用2.選中元器件3.元器件的移動4.元器件的旋轉與反轉5.元器件的復制、刪除6.元器件標簽、編號、數(shù)值、模型參數(shù)的設置

(二)導線的操作1.導線的連接2.連線的刪除與改動3.改變導線的顏色4.在導線中插入元器件5.從電路刪除元器件6.“連接點”的使用“7.節(jié)點編號知識點三：儀器儀表的使用

（一）儀器的選用與連接

1.儀器選用

2.儀器連接

(二)儀器參數(shù)的設置

1.設置儀器儀表參數(shù)

2.改變儀器儀表參數(shù)

(三)數(shù)字多用表（Multimeter）

圖10.27數(shù)字多用表面板圖圖10.28數(shù)字多用表參數(shù)設置對話框

(四)函數(shù)信號發(fā)生器（FunctionGenerator）

圖10.29函數(shù)信號發(fā)生器

(五)瓦特表（Wattmeter）

圖10.30瓦特表

(六)示波器（Oscilloscope）

圖10.31示波器話框

(七)波特圖儀（BodePlotter）

圖10.32波特圖儀

(八)字信號發(fā)生器（WordGenerator）

圖10.33字信號發(fā)生器

(九)邏輯分析儀（LogicAnalyzer）

圖10.34邏輯分析儀

(十)邏輯轉換儀（LogicConverter）

圖10.35邏輯轉換儀

(十一)失真分析儀（DistortionAnalyzer）

圖10.36失真分析儀

(十二)頻譜分析儀（SpectrumAnalyzer）

圖10.37頻譜分析儀

(十三)網(wǎng)絡分析儀（NetworkAnalyzer）

圖10.38網(wǎng)絡分析儀

(十四)IV（電流/電壓）分析儀

圖10.39IV（電流/電壓）分析儀一、單管及多級放大電路的仿真設計(一)基本知識1．靜態(tài)工作點2．動態(tài)參數(shù)【能力培養(yǎng)】(二)搭建電路1．單管低頻共射極放大電路的仿真設計與分析（1）仿真電路及電路參數(shù)設置。按照圖10.40搭建單管共射極放大電路仿真原理圖。圖10.40單管共射極放大電路仿真原理圖調(diào)出雙蹤示波器與函數(shù)信號發(fā)生器。示波器參數(shù)設置：TimeBase：500s/divChannelA：5mV/div輸入信號ChannelB：200mV/div輸出信號函數(shù)信號發(fā)生器參數(shù)設置：Frequency：1kHz；Amplitude：5mv（2）直流靜態(tài)工作點仿真。（3）電路的動態(tài)參數(shù)仿真分析。圖10.41靜態(tài)分析結果圖10.42輸入、輸出波形（4）參數(shù)掃描分析。（5）仿真數(shù)據(jù)分析。①由靜態(tài)工作點相應計算公式求出理論計算值并與測量值進行比較。②利用放大器電壓放大倍數(shù)理論計算公式求得電壓放大倍數(shù)，再與上兩種測試方法測得結果加以比較。2．RC耦合兩級放大電路的仿真設計與分析（1）按圖10.43搭建RC耦合兩級放大電路仿真原理圖。（2）單擊仿真開關運行仿真，用虛擬數(shù)字萬用表測量此電路的靜態(tài)工作點，記錄在表10.1中。Ub1Uc1Ue1Ub2Uc2Ue2Ib1Ic1Ie1Ib2Ic2Ie2表10.1 靜態(tài)工作點測量圖10.43RC耦合兩級放大電路仿真原理圖（3）記錄峰值輸入電壓Uip和峰值輸出電壓Uop于表10.2中。UipUop表10.2 輸出和輸入電壓峰值（4）記錄集電極峰值電壓Uc1p，計算第一級和第二級放大器的電壓增益，計算兩級放大器的總電壓增益Au，如表10.3所示。Uc1pAu1Uc2pAu2Au表10.3 兩級放大器的總電壓增益Au（5）將RL改為100k，運行動態(tài)分析，記錄峰值輸入電壓Uip和峰值集電極電壓Uc1p。將示波器探頭移到電路輸出端，運行仿真分析，記錄輸出峰值電壓Uo，計算兩級放大器的總電壓增益Au。計算第一級放大器的增益Au1和第二級放大器的增益Au2及總增益Au，如表10.4所示。Uc1pAu1Uc2pAu2Au表10.4 RL

增加電路增益計算（6）仿真數(shù)據(jù)分析。①計算兩級放大器電壓增益并與測量值比較。②兩級阻容耦合放大器輸出電壓波形與輸入電壓波形之間的相位差怎樣？③負載電阻RL的值增大后對兩級放大器的總電壓增益有何影響？對第一級放大器的電壓增益有何影響？對第二級放大器的電壓增益有何影響？二、負反饋放大電路的仿真設計與分析（一）仿真電路及電路參數(shù)設置按照圖10.44所示搭建仿真電路。圖10.44負反饋放大電路仿真原理圖（二）測量相關參數(shù)

1．測量開環(huán)電壓放大倍數(shù)圖10.45放大器開環(huán)時輸入、輸出電壓波形根據(jù)輸出、輸入波形峰值可求得開環(huán)電壓放大倍數(shù)：2．測量閉環(huán)電壓放大倍數(shù)圖10.46負反饋放大器閉環(huán)時輸入、輸出電壓波形根據(jù)輸出、輸入波形峰值可求得閉環(huán)電壓放大倍數(shù)：3．測量反饋放大器開環(huán)時的輸出電阻在放大器開環(huán)工作時通過敲擊B鍵，控制開關S1的斷開與閉合。打開數(shù)字多用表，置于正弦電壓有效值測試擋，分別測得負載開路時輸出電壓：=1.79V，負載接入時輸出電壓uo=996.4mV。開環(huán)輸出電阻：4．測量反饋放大器閉環(huán)時的輸出電阻在放大器閉環(huán)工作時通過敲擊B鍵，控制開關S1的斷開與閉合。打開數(shù)字多用表，置于正弦電壓有效值測試擋，分別測得負載開路時輸出電壓：=1.62V，負載接入時輸出電壓uof=1.52V。閉環(huán)輸出電阻：（三）仿真數(shù)據(jù)分析1．放大倍數(shù)的比較根據(jù)電路的反饋系數(shù)電路的反饋深度，由理論計算

，計算與測量值進行比較。2．輸出電阻的比較開環(huán)時，理論值與測量值比較。閉環(huán)時，理論計算比較，看是否滿足仿真要求。，與測量值（一）反相比例放大器圖10.47反相比例放大器仿真電路三、集成運放應用電路的仿真設計與分析執(zhí)行仿真運行開關“RUN”，按住鍵盤的shift鍵，連續(xù)按“A”鍵，使電位器RP的百分比為5%，記下電壓表U2和U3的數(shù)值，填入表10.5中，完成仿真實驗記錄，并與理論值比較。電位器百分比5%25%40%65%80%95%輸入電壓Ul/V輸出電壓理論估算值/V試驗測量值/V表10.5 電壓測量（二）反相求和放大電路搭建如圖10.48所示的反相求和放大電路仿真圖。圖10.48反相求和放大電路運行仿真，連續(xù)按A鍵和B鍵，使兩個電位器的百分比如表10.6所示，將電壓數(shù)據(jù)填入表中，并計算電壓放大倍數(shù)。電壓器RP1百分比90%30%電壓器RP1百分比55%10%輸入電壓Ui1(V)即U2輸入電壓Ui2(V)即U4輸入電壓Uo(V)即U3理論計算Uo表10.6電壓放大倍數(shù)測量計算（三）過零比較電路在元件工具條中單擊“PlaceDiode”按鈕，在“Family”欄中選取“ZENER”，再選擇“Component”欄下的“1Z6.2”穩(wěn)壓管，調(diào)出兩只放置在電路圖上。調(diào)出函數(shù)發(fā)生器與雙蹤