《電子線路基礎(chǔ)》課件第10章

第10章電子電路仿真軟件Multisim10.1

Multisim仿真軟件概述10.2

Multisim軟件的基本功能10.3

Multisim的基本分析方法10.4

Multisim在電子線路基礎(chǔ)中的應(yīng)用 10.1

Multisim仿真軟件概述電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化（EDA）技術(shù)，使得電子線路的設(shè)計(jì)人員能在計(jì)算機(jī)上完成電路的功能設(shè)計(jì)、邏輯設(shè)計(jì)、性能分析、時(shí)序測(cè)試直至印制電路板的自動(dòng)生成，其中包括印制板的溫度分布和電磁兼容性測(cè)試，代表著現(xiàn)代電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的技術(shù)潮流。

20世紀(jì)80年代加拿大圖像交互技術(shù)公司（InteractiveImageTechnologic簡(jiǎn)稱IIT公司）推出的頗具特色的電子仿真軟件EWB5.0，曾經(jīng)風(fēng)靡世界。它以其界面形象直觀、操作方便、分析功能強(qiáng)大、易學(xué)易用等突出優(yōu)點(diǎn)，早在20世紀(jì)90年代就在我國(guó)得到迅速推廣，受到電子行業(yè)技術(shù)人員的青睞?？缛?1世紀(jì)后，加拿大IIT公司在保留原版本優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，增加了更多功能和內(nèi)容，改進(jìn)了EWB5.0軟件虛擬儀器調(diào)用有數(shù)量限制的缺陷，推出EWB6.0版本，并取名Multisim（意為多重仿真），也就是Multisim2001版本。2003年Multisim2001升級(jí)為Multisim7.0版本。電子仿真軟件Multisim7.0功能相當(dāng)強(qiáng)大，能勝任各種電子電路的分析和仿真實(shí)驗(yàn)。它有十分豐富的電子元器件庫(kù)，可供用戶調(diào)用組建仿真電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)；它提供18種基本分析方法，可供用戶對(duì)電子電路進(jìn)行各種性能分析；它還有多達(dá)17臺(tái)虛擬儀器儀表和一個(gè)實(shí)時(shí)測(cè)量探針，可以滿足一般電子電路的測(cè)試和實(shí)驗(yàn)。

但它有一個(gè)缺點(diǎn)，就是將電阻的單位Ω用“Ohm”三個(gè)字母表示，使用起來(lái)不方便。除了這一點(diǎn)之外，電子仿真軟件Multisim7.0已經(jīng)相當(dāng)成熟和穩(wěn)定，是加拿大IIT公司在開(kāi)拓電子仿真軟件領(lǐng)域中的一個(gè)里程碑。以后加拿大IIT公司又相繼推出Multisim8.0等版本，并將電阻的單位“Ohm”三個(gè)字母改為用Ω表示。Multisim8.0版本除了增加了一些元件庫(kù)品種、一臺(tái)“泰克”示波器和其他一些功能之外，給人的印象與Multisim7.0相比并沒(méi)有太大的區(qū)別。也可以說(shuō)Multisim8.0版本是加拿大IIT公司推出的電子仿真軟件的終極版。2005年以后，加拿大IIT公司已經(jīng)隸屬于美國(guó)國(guó)家儀器公司（NationalInstrument，簡(jiǎn)稱NI公司），美國(guó)NI公司于2006年初首次推出Multisim9.0版本。美國(guó)NI公司推出的Multisim9.0版本與以前加拿大IIT公司推出的Multisim7.0版本有著本質(zhì)上的區(qū)別。雖然它的界面、元件調(diào)用方式、搭建電路、虛擬仿真、電路基本分析方法等沿襲了EWB的優(yōu)良傳統(tǒng)，但軟件的內(nèi)容和功能已大不相同。比如它的元件工具條中增加了單片機(jī)和外圍設(shè)備。另外，在Multisim9.0中增加了4臺(tái)Labview采樣儀器，它們分別是：麥克風(fēng)、播放器、信號(hào)發(fā)生器和信號(hào)分析儀。2007年初，美國(guó)NI公司又推出最新的NIMultisim10版本，在安裝NIMultisim10軟件的同時(shí)，也同時(shí)安裝了與之配套的制版軟件NIUltiboard10，并且兩個(gè)軟件位于同一路徑下面，給用戶使用提供了極大的方便?？梢?jiàn)，現(xiàn)在美國(guó)NI公司推出的NIMultisim10軟件，不再是以前的EWB了?？梢赃@樣認(rèn)為，EWB的主要功能在于一般電子電路的虛擬仿真；而NIMultisim10軟件則不僅僅局限于電子電路的虛擬仿真，其在Labview虛擬儀器、單片機(jī)仿真等技術(shù)方面都有更多的創(chuàng)新和提高，屬于EDA技術(shù)的更高層次范疇。作為Windows下運(yùn)行的個(gè)人桌面電子設(shè)計(jì)工具，Multisim是一個(gè)完整的集成化設(shè)計(jì)環(huán)境。它具有如下特點(diǎn)：（1）Multisim具有直觀的圖形界面。整個(gè)操作界面就像一個(gè)電子實(shí)驗(yàn)工作臺(tái)，繪制電路所需的元器件和仿真所需的測(cè)試儀器均可直接拖放到屏幕上，輕點(diǎn)鼠標(biāo)后可用導(dǎo)線將它們連接起來(lái)，軟件儀器的控制面板和操作方式都與實(shí)物相似，測(cè)量數(shù)據(jù)、波形和特性曲線如同在真實(shí)儀器上看到的一樣。（2）Multisim具有一個(gè)龐大的元器件庫(kù)。具備如信號(hào)源、基本元器件、模擬集成電路、數(shù)字集成電路、指示部件、控制部件等各種元器件。（3）Multisim具有強(qiáng)大的仿真能力。既可對(duì)模擬電路或數(shù)字電路分別進(jìn)行仿真，也可進(jìn)行數(shù)模混合仿真，尤其是新增了射頻（RF）電路的仿真功能。仿真失敗時(shí)會(huì)顯示出錯(cuò)信息，提示可能出錯(cuò)的原因，仿真結(jié)果可隨時(shí)儲(chǔ)存和打印。（4）強(qiáng)大的分析功能。提供了14種仿真分析方法，如直流工作點(diǎn)分析、交流分析、瞬態(tài)分析、傅里葉分析、噪聲分析、失真分析、直流掃描分析、參數(shù)掃描分析、零極點(diǎn)分析、傳遞函數(shù)分析、溫度掃描分析、后處理分析等。（5）強(qiáng)大的虛擬儀器功能。如示波器、萬(wàn)用表、瓦特計(jì)、掃描儀、失真儀、網(wǎng)絡(luò)分析儀、邏輯轉(zhuǎn)換儀、字信號(hào)發(fā)生器等。（6）VHDL/Verilog設(shè)計(jì)輸入和仿真。Multisim軟件將VHDL/Verilog的設(shè)計(jì)和仿真包含進(jìn)去，使得大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷脑O(shè)計(jì)和仿真與模擬電路、數(shù)字電路的設(shè)計(jì)和仿真融為一體，突破了原來(lái)大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷o(wú)法與普通電路融為一體仿真的瓶頸。（7）可以與電路板設(shè)計(jì)軟件無(wú)縫連接。Multisim軟件的設(shè)計(jì)結(jié)果可以方便地導(dǎo)出到電路板設(shè)計(jì)軟件中來(lái)進(jìn)行電路板布線。（8）遠(yuǎn)程控制功能。Multisim軟件支持遠(yuǎn)程控制功能，不僅可以將Multisim軟件的界面共享給其他人，使得其他人在自己的計(jì)算機(jī)上能看到控制者的操作情況，而且可以將控制權(quán)交給其他人，讓其操作該軟件，這樣可以實(shí)現(xiàn)交互式教學(xué)。10.2

Multisim軟件的基本功能10.2.1

Multisim基本操作

1.基本界面

Multisim基本界面如圖10－1所示，有工具欄、元器件欄、菜單欄、儀器儀表欄、電路工作區(qū)、狀態(tài)欄和仿真電源開(kāi)關(guān)等。Multisim常用的文件操作有：New——新建文件、Open——打開(kāi)文件、Save——保存文件、SaveAs——另存文件、Print——打印文件、PrintSetup——打印設(shè)置和Exit——退出等相關(guān)的文件操作。以上這些操作可以在菜單欄File子菜單下選擇命令，也可以應(yīng)用快捷鍵或工具欄的圖標(biāo)進(jìn)行快捷操作。圖10－1

Multisim基本界面

2.子電路創(chuàng)建子電路是用戶自己建立的一種單元電路。將子電路存放在用戶器件庫(kù)中，便可以反復(fù)調(diào)用并使用。利用子電路可以簡(jiǎn)化復(fù)雜系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，還可增加設(shè)計(jì)電路的可讀性、提高設(shè)計(jì)效率、縮短電路周期。創(chuàng)建子電路的工作需要以下幾個(gè)步驟：選擇、創(chuàng)建、調(diào)用、修改。子電路選擇：把需要?jiǎng)?chuàng)建的電路放到電子工作平臺(tái)的電路窗口上，按住鼠標(biāo)左鍵，拖動(dòng)，選定電路。被選擇電路的部分由周圍的方框標(biāo)示，便完成子電路的選擇。子電路創(chuàng)建：?jiǎn)螕鬚lace/ReplacebySubcircuit命令，在屏幕出現(xiàn)SubcircuitName的對(duì)話框中輸入子電路名稱sub1，單點(diǎn)OK按鈕，選擇電路并復(fù)制到用戶器件庫(kù)，同時(shí)給出子電路圖標(biāo)，便完成子電路的創(chuàng)建。子電路調(diào)用：?jiǎn)螕鬚lace/Subcircuit命令或使用Ctrl+B快捷鍵操作，輸入已創(chuàng)建的子電路名稱sub1，即可使用該子電路。子電路修改：雙擊子電路模塊，在出現(xiàn)的對(duì)話框中單擊EditSubcircuit命令，屏幕顯示子電路的電路圖，直接修改該電路圖。子電路的輸入/輸出：為了能對(duì)子電路進(jìn)行外部連接，需要對(duì)子電路添加輸入/輸出。單擊Place/HB/SBConnecter命令或使用Ctrl+I快捷鍵操作，屏幕上出現(xiàn)輸入/輸出符號(hào)，將其與子電路的輸入/輸出信號(hào)端進(jìn)行連接。帶有輸入/輸出符號(hào)的子電路才能與外電路連接。10.2.2電路的創(chuàng)建（1）選擇元器件庫(kù)。在元器件欄中單擊要選擇的元器件庫(kù)圖標(biāo)，打開(kāi)該元器件庫(kù)。在屏幕出現(xiàn)的元器件庫(kù)對(duì)話框中選擇所需的元器件，常用元器件庫(kù)有13個(gè)：信號(hào)源庫(kù)、基本元件庫(kù)、二極管庫(kù)、晶體管庫(kù)、模擬器件庫(kù)、TTL數(shù)字集成電路庫(kù)、CMOS數(shù)字集成電路庫(kù)、其他數(shù)字器件庫(kù)、混合器件庫(kù)、指示器件庫(kù)、其他器件庫(kù)、射頻器件庫(kù)、機(jī)電器件庫(kù)等。（2）選擇元器件。鼠標(biāo)點(diǎn)擊元器件，可選中該元器件。（3）元器件操作。選中元器件，單擊鼠標(biāo)右鍵，在菜單中出現(xiàn)下列操作命令：（4）設(shè)置元器件特性參數(shù)。雙擊該元器件，在彈出的元器件特性對(duì)話框中，可以設(shè)置或編輯元器件的各種特性參數(shù)。元器件不同，每個(gè)選項(xiàng)下將對(duì)應(yīng)不同的參數(shù)。例如：NPN型三極管的選項(xiàng)為：

Label——標(biāo)識(shí)Display——顯示Value——數(shù)值Pins——管腳（5）電路圖。選擇菜單Options欄下的SheetProperties命令，出現(xiàn)如圖10－2所示的對(duì)話框，每個(gè)選項(xiàng)下又有各自不同的對(duì)話內(nèi)容，用于設(shè)置與電路顯示方式相關(guān)的選項(xiàng)。圖10－2電路圖選項(xiàng)10.2.3虛擬儀器的使用

1.數(shù)字萬(wàn)用表

Multisim提供的萬(wàn)用表外觀和操作與實(shí)際的萬(wàn)用表相似，可以測(cè)電流值（A）、電壓值（V）、電阻值（Ω）和分貝值（dB），可測(cè)直流或交流信號(hào)。萬(wàn)用表有正極和負(fù)極兩個(gè)引線端，如圖10－3所示。圖10－3數(shù)字萬(wàn)用表

2.函數(shù)發(fā)生器

Multisim提供的函數(shù)發(fā)生器可以產(chǎn)生正弦波、三角波和矩形波，信號(hào)頻率可在1Hz~999MHz范圍內(nèi)調(diào)整。信號(hào)的幅值以及占空比等參數(shù)也可以根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)節(jié)。信號(hào)發(fā)生器有三個(gè)引線端口：負(fù)極、正極和公共端，如圖10－4所示。圖10－4函數(shù)發(fā)生器

3.瓦特表

Multisim提供的瓦特表用來(lái)測(cè)量電路的交流或者直流功率，瓦特表有四個(gè)引線端口：電壓正極和負(fù)極、電流正極和負(fù)極，如圖10－5所示。圖10－5瓦特表

4.雙通道示波器

Multisim提供的雙通道示波器的外觀和基本操作與實(shí)際的示波器基本相同，該示波器可以觀察一路或兩路信號(hào)波形的形狀，分析被測(cè)周期信號(hào)的幅值和頻率，時(shí)間基準(zhǔn)可在秒至納秒范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。示波器圖標(biāo)有四個(gè)連接點(diǎn)：A通道輸入、B通道輸入、外觸發(fā)端T和接地端G，如圖10－6所示。圖10－6雙通道示波器示波器的控制面板分為四個(gè)部分：

1）Timebase（時(shí)間基準(zhǔn)）

Scale（量程）：設(shè)置顯示波形時(shí)的X軸時(shí)間基準(zhǔn)。

Xposition（X軸位置）：設(shè)置X軸的起始位置。顯示方式設(shè)置有四種：Y/T方式指的是X軸顯示時(shí)間，Y軸顯示電壓值；Add方式指的是X軸顯示時(shí)間，Y軸顯示A通道和B通道電壓之和；A/B或B/A方式指的是X軸和Y軸都顯示電壓值。

2）ChannelA（通道A）

Scale（量程）：通道A的Y軸電壓刻度設(shè)置。

Yposition（Y軸位置）：設(shè)置Y軸的起始點(diǎn)位置，起始點(diǎn)為0表明Y軸和X軸重合，起始點(diǎn)為正值表明Y軸原點(diǎn)位置向上移，否則向下移。觸發(fā)耦合方式：AC（交流耦合）、0（0耦合）或DC（直流耦合），交流耦合只顯示交流分量，直流耦合顯示直流和交流之和，0耦合則在Y軸設(shè)置的原點(diǎn)處顯示一條直線。

3）ChannelB（通道B）通道B的Y軸量程、起始點(diǎn)、耦合方式等內(nèi)容的設(shè)置與通道A相同。

4）Tigger（觸發(fā)）觸發(fā)方式主要用來(lái)設(shè)置X軸的觸發(fā)信號(hào)、觸發(fā)電平及邊沿等。Edge（邊沿）：設(shè)置被測(cè)信號(hào)開(kāi)始的邊沿，設(shè)置先顯示上升沿或下降沿。Level（電平）：設(shè)置觸發(fā)信號(hào)的電平，使觸發(fā)信號(hào)在某一電平時(shí)啟動(dòng)掃描。觸發(fā)信號(hào)選擇：Auto（自動(dòng)）為通道A和通道B表明用相應(yīng)的通道信號(hào)作為觸發(fā)信號(hào)；ext為外觸發(fā)；Sing為單脈沖觸發(fā)；Nor為一般脈沖觸發(fā)。

5.波特圖儀利用波特圖儀可以方便地測(cè)量和顯示電路的頻率響應(yīng)，波特圖儀適合于分析濾波電路或電路的頻率特性，特別易于觀察截止頻率。需要連接兩路信號(hào)，一路是電路輸入信號(hào)，另一路是電路輸出信號(hào)，需要在電路的輸入端接交流信號(hào)。波特圖儀控制面板分為Magnitude（幅值）或Phase（相位）的選擇、Horizontal（橫軸）設(shè)置、Vertical（縱軸）設(shè)置、顯示方式的其他控制信號(hào)，面板中的F指的是終值，I指的是初值。在波特圖儀的面板上，可以直接設(shè)置橫軸和縱軸的坐標(biāo)及其參數(shù)。例如，構(gòu)造一階RC濾波電路，如圖10－7所示，輸入端加入正弦波信號(hào)源，電路輸出端與示波器相連，目的是為了觀察不同頻率的輸入信號(hào)經(jīng)過(guò)RC濾波電路后輸出信號(hào)的變化情況。圖10－7

RC濾波電路

圖10－7~圖10－42中的元器件符號(hào)是Multisim軟件中的符號(hào)，同國(guó)標(biāo)有所不一致，在此特別說(shuō)明。調(diào)整縱軸幅值測(cè)試范圍的初值I和終值F，并調(diào)整相頻特性縱軸相位范圍的初值I和終值F，如圖10－8所示。圖10－8調(diào)整波特圖儀的幅值測(cè)試范圍和相頻范圍圖10－9相頻特性曲線

6.IV分析儀

IV分析儀專門用來(lái)分析晶體管的伏安特性曲線，如二極管、NPN管、PNP管、NMOS管、PMOS管等器件。IV分析儀相當(dāng)于實(shí)驗(yàn)室的晶體管圖示儀，需要將晶體管與連接電路完全斷開(kāi)，才能進(jìn)行IV分析儀的連接和測(cè)試。IV分析儀有三個(gè)連接點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)與晶體管的連接。IV分析儀面板左側(cè)是伏安特性曲線顯示窗口；右側(cè)是功能選擇，如圖10－10所示。圖10－10

IV分析儀 10.3

Multisim的基本分析方法

Multisim提供了14種仿真分析方法，如直流工作點(diǎn)分析、交流分析、瞬態(tài)分析、傅里葉分析、噪聲分析、失真分析、直流掃描分析、參數(shù)掃描分析、零極點(diǎn)分析、傳遞函數(shù)分析、溫度掃描分析、后處理分析等。在這里通過(guò)具體的電路分析介紹其中幾種基本的分析方法。10.3.1直流工作點(diǎn)分析直流工作點(diǎn)分析也稱靜態(tài)工作點(diǎn)分析。電路的直流分析是在電路中電容開(kāi)路、電感短路時(shí)，計(jì)算電路的直流工作點(diǎn)，即在恒定激勵(lì)條件下求電路的穩(wěn)態(tài)值。在電路工作時(shí)，無(wú)論是大信號(hào)還是小信號(hào)，都必須給半導(dǎo)體器件以正確的偏置，以便使其工作在所需的區(qū)域，這就是直流分析要解決的問(wèn)題。了解電路的直流工作點(diǎn)后，才能進(jìn)一步分析電路在交流信號(hào)作用下電路能否正常工作。求解電路的直流工作點(diǎn)在電路分析過(guò)程中是至關(guān)重要的。為了分析電路的交流信號(hào)是否能正常放大，必須了解電路的直流工作點(diǎn)設(shè)置得是否合理，所以首先應(yīng)對(duì)電路的直流工作點(diǎn)進(jìn)行分析。這里在Multisim工作區(qū)構(gòu)造一個(gè)單管放大電路，電路中電源電壓、各電阻和電容的取值如圖10－11所示。圖10－11單管放大電路圖10－12直流工作點(diǎn)分析對(duì)話框

1.Output選項(xiàng)

Output選項(xiàng)用于選定需要分析的節(jié)點(diǎn)。圖10－12B圖左邊Variablesincircuit欄內(nèi)列出電路中各節(jié)點(diǎn)電壓變量和流過(guò)電源的電流變量。其右邊Selectedvariablesfor欄用于存放需要分析的節(jié)點(diǎn)。具體做法是：先在左邊Variablesincircuit欄內(nèi)選中需要分析的變量（可以通過(guò)鼠標(biāo)拖拉進(jìn)行全選），再單擊Add按鈕，相應(yīng)變量則會(huì)出現(xiàn)在Selectedvariablesfor欄中。如果Selectedvariablesfor欄中的某個(gè)變量不需要分析，則先選中它，然后單擊Remove按鈕，該變量將會(huì)回到左邊的Variablesincircuit欄中。

2.AnalysisOptions和Summary選項(xiàng)用戶通過(guò)檢查可以確認(rèn)這些參數(shù)的設(shè)置。單擊圖10－12B下部的Simulate按鈕，測(cè)試結(jié)果如圖10－13所示。測(cè)試結(jié)果給出電路中各個(gè)節(jié)點(diǎn)的電壓值。根據(jù)這些電壓的大小，可以確定該電路的靜態(tài)工作點(diǎn)是否合理。如果不合理，可以改變電路中的某個(gè)參數(shù)，利用這種方法，可以觀察電路中某個(gè)元件參數(shù)的改變對(duì)電路直流工作點(diǎn)的影響。圖10－13直流工作點(diǎn)的仿真結(jié)果10.3.2交流分析交流分析是在正弦小信號(hào)工作條件下的一種頻域分析。它計(jì)算電路的幅頻特性和相頻特性，是一種線性分析方法。Multisim在進(jìn)行交流頻率分析時(shí)，首先分析電路的直流工作點(diǎn)，并在直流工作點(diǎn)處對(duì)各個(gè)非線性元件進(jìn)行線性化處理，得到線性化的交流小信號(hào)等效電路，并用交流小信號(hào)等效電路計(jì)算電路輸出交流信號(hào)的變化。在進(jìn)行交流分析時(shí)，電路工作區(qū)中自行設(shè)置的輸入信號(hào)將被忽略。也就是說(shuō)，無(wú)論給電路的信號(hào)源設(shè)置的是三角波還是矩形波，進(jìn)行交流分析時(shí)，都將自動(dòng)設(shè)置為正弦波信號(hào)，以分析電路隨正弦信號(hào)頻率變化的頻率響應(yīng)曲線。這里仍采用單管放大電路作為實(shí)驗(yàn)電路，電路如圖10－11所示。這時(shí)，該電路直流工作點(diǎn)分析的結(jié)果如下：三極管的基極電壓約為0.653V，集電極電壓約為5.46V，發(fā)射極電壓為0V。執(zhí)行菜單命令Simulate/Analyses，在列出的可操作分析類型中選擇ACAnalysis，則出現(xiàn)交流分析對(duì)話框，如圖10－14所示。圖10－14交流分析對(duì)話框電路的交流分析測(cè)試曲線如圖10－15所示，該測(cè)試結(jié)果給出了電路的幅頻特性曲線和相頻特性曲線，幅頻特性曲線則顯示了3號(hào)節(jié)點(diǎn)（電路輸出端）的電壓隨頻率變化的曲線；相頻特性曲線則顯示了3號(hào)節(jié)點(diǎn)的相位隨頻率變化的曲線。由交流頻率分析曲線可知，該電路大約在頻率7Hz～24MHz范圍內(nèi)放大信號(hào)，放大倍數(shù)基本穩(wěn)定，且相位基本穩(wěn)定。超出此范圍時(shí)，輸出電壓將會(huì)衰減，相位會(huì)改變。圖10－15交流分析測(cè)試曲線10.3.3瞬態(tài)分析瞬態(tài)分析是一種非線性時(shí)域分析方法，是在給定輸入激勵(lì)信號(hào)時(shí)，分析電路輸出端的瞬態(tài)響應(yīng)。Multisim在進(jìn)行瞬態(tài)分析時(shí)，首先計(jì)算電路的初始狀態(tài)，然后從初始時(shí)刻起，到某個(gè)給定的時(shí)間范圍內(nèi)，選擇合理的時(shí)間步長(zhǎng)，計(jì)算輸出端在每個(gè)時(shí)間點(diǎn)的輸出電壓，輸出電壓由一個(gè)完整周期中的各個(gè)時(shí)間點(diǎn)的電壓來(lái)決定。啟動(dòng)瞬態(tài)分析時(shí)，只要定義起始時(shí)間和終止時(shí)間，Multisim就可以自動(dòng)調(diào)節(jié)合理的時(shí)間步進(jìn)值，以兼顧分析精度和計(jì)算時(shí)需要的時(shí)間，也可以自行定義時(shí)間步長(zhǎng)，以滿足一些特殊要求。構(gòu)造一個(gè)單管放大電路，電路中電源電壓、各電阻和電容的取值如圖10－16所示。圖10－16單管放大電路圖10－17瞬態(tài)分析對(duì)話框可以對(duì)瞬態(tài)分析對(duì)話框中的初始條件和參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。放大電路的瞬態(tài)分析曲線如圖10－18所示。分析曲線給出輸入節(jié)點(diǎn)2和輸出節(jié)點(diǎn)5的電壓隨時(shí)間變化的波形，縱軸坐標(biāo)是電壓，橫軸是時(shí)間軸。從圖中可以看出輸出波形和輸入波形的幅值相差不太大，這主要是因?yàn)樵摲糯箅娐返木w管發(fā)射極接有反饋電阻，從而影響了電路的放大倍數(shù)。圖10－18瞬態(tài)分析曲線

10.4

Multisim在電子線路基礎(chǔ)中的應(yīng)用10.4.1靜態(tài)工作點(diǎn)設(shè)置對(duì)電路性能的影響三極管電路的靜態(tài)工作點(diǎn)的設(shè)置對(duì)電路的性能會(huì)產(chǎn)生大的影響，包括放大倍數(shù)，失真和最大不失真輸出電壓等。以共發(fā)射極電路為例，用Multisim仿真來(lái)研究靜態(tài)工作點(diǎn)對(duì)這些性能產(chǎn)生什么樣的影響。電路組成如圖10－19所示。圖10－19單管共射電路根據(jù)上面的電路，我們估算出靜態(tài)工作點(diǎn)：1.靜態(tài)工作點(diǎn)對(duì)失真的影響當(dāng)輸入幅度為10mv的1kHz的正弦波時(shí)，通過(guò)改變Rw的大小改變靜態(tài)工作點(diǎn)，觀察輸出波形，研究靜態(tài)工作點(diǎn)的設(shè)置對(duì)輸出波形失真的影響。圖10-20分別給出了Rw為3％，7％和88％時(shí)的輸出波形。Rw為3％時(shí)的輸出波形為上大下小，波形產(chǎn)生了飽和失真；Rw為7％時(shí)的輸出波形正常；

Rw為88％時(shí)的輸出波形為上小下大，波形產(chǎn)生了截止失真。圖10-20輸出波形

2.對(duì)放大倍數(shù)的影響因?yàn)榉糯蟊稊?shù)和動(dòng)態(tài)電阻rbe有關(guān)，我們計(jì)算放大倍數(shù)必須先計(jì)算rbe的值：通過(guò)上述的公式我們發(fā)現(xiàn)，通過(guò)改變RW的大小改變靜態(tài)工作點(diǎn)，也可以改變電壓放大倍數(shù)，圖10-21給出了RW為32%時(shí)的輸出波形和RW為10%時(shí)的輸出波形，計(jì)算出電壓放大倍數(shù)，當(dāng)RW為32%時(shí)；當(dāng)RW為10%時(shí)。圖10－21輸出波形

3.對(duì)最大不失真輸出電壓的影響最大不失真電壓和靜態(tài)工作點(diǎn)有關(guān)，當(dāng)改變靜態(tài)工作點(diǎn)時(shí)也就改變了最大不失真電壓。最大不失真電壓為圖10－22給出了RW為32%時(shí)的輸出波形、RW為20%時(shí)的輸出波形以及RW為40%時(shí)的輸出波形，分析最大不失真電壓，當(dāng)RW為32%時(shí)UOM=1.5div；當(dāng)RW為20%時(shí)UOM=2.5div；當(dāng)RW為40%時(shí)UOM=0.7div。當(dāng)RW增大時(shí)，最大輸出電壓減?。划?dāng)RW減小時(shí)，最大輸出電壓增大。圖10－22輸出波形10.4.2負(fù)反饋對(duì)放大電路性能的改善負(fù)反饋放大電路可以改善電路的許多性能，如穩(wěn)定電壓放大倍數(shù)，減小非線性失真，展寬通頻帶，改變輸入電阻和輸出電阻，如圖10－23給出了引入交流負(fù)反饋的電路。電容C1接上時(shí)沒(méi)有引入交流反饋，斷開(kāi)時(shí)引入了交流反饋。圖10－23負(fù)反饋的電路

1．減小非線性失真通過(guò)對(duì)比接入反饋和沒(méi)有反饋的輸出波形，如圖10－24所示，我們可以發(fā)現(xiàn)，無(wú)交流負(fù)反饋時(shí)的輸出波形產(chǎn)生了失真，有交流負(fù)反饋時(shí)的輸出波形沒(méi)有失真。引入交流負(fù)反饋后電路的非線性失真減小，放大倍數(shù)降低。圖10－24輸出波形

2．展寬通頻帶通過(guò)對(duì)比接入反饋和沒(méi)有反饋的波特圖的幅頻特性，如圖10－25所示，我們可以發(fā)現(xiàn)，無(wú)交流負(fù)反饋時(shí)的通頻帶窄，有交流負(fù)反饋時(shí)的通頻帶寬。引入交流負(fù)反饋后電路的通頻帶展寬。圖10－25波特圖

3．改變輸入電阻和輸出電阻引入交流負(fù)反饋會(huì)改變輸入電阻和輸出電阻，不同組態(tài)對(duì)輸入電阻和輸出電阻會(huì)產(chǎn)生不同的影響。下面以電壓串聯(lián)負(fù)反饋電路為例進(jìn)行仿真，電路圖如圖10－26所示。（1）計(jì)算輸入電阻。我們?cè)谳斎攵思尤腚妷罕砗碗娏鞅頊y(cè)得電壓和電流值來(lái)計(jì)算電路的輸入電阻。圖10－27是引入交流負(fù)反饋時(shí)的電路，圖10－28是沒(méi)有交流負(fù)