Multisim9仿真分析.ppt

第3章 Multisim 9 的仿真分析,Multisim 9提供了多种仿真分析方法，可对模拟电路、 数字电路和射频电路进行各种仿真分析。包括直流工作点 分析、交流分析、瞬态分析、傅里叶分析、噪声分析、噪 声图形分析、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、蒙特卡罗分析、轨迹宽度分析、批处理分析、 用户自定义分析和射频分析共十九种仿真分析方法。,3. 2 Multisim 9 的仿真分析特点,（1） 交互式仿真,（2）支持网络表仿真,（3）增加表达式输入,（4）电路一致性检查,3.3 Multisim 9 的仿真分析步骤,（1） 创建仿真电路,（2 ）设置仿真参数,（3 ）选择仿真分析方法并设置分析参数,（4） 运行仿真观测结果,基本分析法（7种）,直流工作点分析 (DC Operating Point Analysis) 交流分析 (AC Analysis) 瞬态分析 (Transient Analysis) 傅里叶分析 (Fourie rAnalysis) 噪声分析 (Noise Analysis) 失真分析 (Distortion Analysis) 直流扫描分析 (DC Sweep Analysis）,高级分析法（P1),Multisim提供了12种高级分析方法： 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) 零极点分析 (Pole.Zero Analysis) 传递函数分析 (Transfer Function Analysis) 最坏情况分析 (Worst Case Analysis),高级分析法（P2),蒙特卡罗分析 (Monte Carlo Analysis) 线宽分析 (Trace Width Analysis） 批处理分析 (Batched Analyses) 用户自定义分析 (User Defined Analyses) 噪声系数分析 (Noise Figure Analysis) 射频分析 (RF Analysis),补充： Multisim的结果分析菜单简介,页名,页面标题,图标标题,红箭头表明激活区域,三角形和状态栏表示被选中的曲线,Multisim的结果分析菜单(P1),Multisim的结果分析菜单(P2),另外，工具栏还有一些特殊的按钮，其功能如图所示。,显示/隐藏 网格,显示/隐藏游标和数据,缩小,颠倒颜色,图表属性,粘贴属性,导出到 Excel,导出到 Labview,显示/隐藏图例,放大,恢复缩放,页面属性,复制属性,覆盖轨迹,导出到 MathCAD,1、点击 显示页面属性对话框，设置页面属性如图所示。,Multisim的结果分析菜单(P3),Tab Name：修改页名； Title：修改页面标题， Font：修改字体； Page Propertise：页面属性， Background Color：修改背景颜色， Show/Hide Diagrams on Page：显示/隐藏图或曲线图。,2、点击 显示图表属性对话框，设置图表属性。 General分页的设置如图所示。该页为常规设置页。,Multisim的结果分析菜单(P4),Title ：用来图表标题 Grid：网格区 Pen Size：曲线的粗细设置 Grid On：显示/隐藏网格,Multisim的结果分析菜单(P5),Traces：曲线设置， Legend On：是否显示图例， Show Select Marks：显示/隐藏选择标记； Cursors：读数指针的设置， Cursors On：是否使用读数指针，,Single Trace ：单个曲线， All Traces：全部曲线.,Traces分页的设置如图所示。该页为曲线设置页。,Multisim的结果分析菜单(P6),Trace：用来选择对几号曲线进行设置 Label：对应该条曲线的名称 Pen Size：曲线的粗细设置 Sample：显示该曲线经设置后的样式，若同时有多条曲线显示在同一坐标上，需分别进行设置,Multisim的结果分析菜单(P7),X Range：选择横坐标的放置位置（顶部或底部） Y Range：选择纵坐标的放置位置（左侧或右侧） Offsets：设置X、Y轴的偏移；若点击 按钮，则由程序 自动设定,Left Axis分页的设置如图所示，该页用来多曲线左边的纵坐标进行设置。,Multisim的结果分析菜单(P8),Label：设置纵坐标的名称 Axis：选择是否显示轴线以及轴线的颜色 Scale：设置纵轴的刻度 Range：设置刻度范围（Min输入最低刻度，Max输入最高刻度） Divisions：确定的刻度范围分成多少格，以及最小标注,Multisim的结果分析菜单(P8),关于下边（Bottom Axis）、右边（Right Axis）、上边（Top Axis）分页的设置与左边设置类似。,3、点击 按钮，可提供读数指针，可获得曲线上某点的坐标值，出现如图所示的对话框。,Multisim的结果分析菜单（P9),在分析窗口中： x1，y1：为1号指针的坐标位置（x1，y1） x2，y2：为2号指针的坐标位置（x2，y2）,Multisim的结果分析菜单(P10),dx：两指针间x轴间距（X坐标差） dy：两指针间y轴间距（Y坐标差） 1/dx：两指针间x轴间距的倒数 1/dy：两指针间y轴间距的倒数,Multisim的结果分析菜单(P11),min x，min y：在曲线范围内最小的x和y值 max x，max y：在曲线范围内最大的x和y值,3.4 Multisim 9基本分析,3.4.1直流工作点分析,3.4.2交流分析,（1） 创建电路,图3-3 MOSFET构成的放大电路,（2）设置交流分析参数,图3-4 AC Analysis对话框（Frequency Parameters选项卡）,（3） 运行仿真观测结果,图3-6 图3-3所示放大电路的交流分析结果,3.4.3瞬态分析,（1） 创建电路,（2）瞬态分析参数设置,图3-7 Transient Analysis对话框（Analysis Parameters选项卡）,（3）运行仿真观测结果,图3-8 图3-3所示放大电路的瞬态分析结果,3.4.4 傅里叶分析,傅里叶分析方法用于分析一个时域信号的直流分量、基频分量和谐波分量。即把被测节点处的时域变化信号作离散傅里叶变换，求出它的频域变化规律。在进行傅里叶分析时，必须首先选择被分析的节点，一般将电路中的交流激励源的频率设定为基频，若在电路中有几个交流源时，可以将基频设定在这些频率的最小公因数上。譬如有一个10.5KHz和一个710.5KHz的交流激励源信号，则基频可取0.5KHz。,傅里叶分析步骤,（1）在电路工作窗口创建需进行分析的电路，鼠标点击Options菜单下Sheet Properties命令，在Circuit选项卡下，选定Net Names中的Show All，把电路中的节点标志显示到电路图上。 （2）单击Simulate/Analyses/ Fourier Analysis命令，打开对话框如图所示，在对话框Analysis Parameters中，设置仿真参数。,傅里叶分析步骤,Sampling option区： Frequency resolution：设置基频。电路中有多个交流源时取信号频率的最小公因数。或单击右边的Estimate按钮让程序自动设置。缺省设置：1000Hz,傅里叶分析步骤,Number of：谐波次数。缺省设置：9 Stop time for sampling：设置停止取样时间。单击右边的Estimate按钮可让程序自动设置。 Edit transient analysis：设置瞬态分析参数。,傅里叶分析步骤,Results区： Display phase ：显示幅度频谱及相位频谱。 Display as bar grapl：显示以线条绘制的频谱。 Normalize graphs：显示归一化频谱图。,傅里叶分析步骤,Display：设置显示项目。包括Chart（图表）、Graph（图示）、Chart and Graph（图表及图示）。 Vertical：设置频谱的纵轴刻度，包括对数（Logarithmic）、线性（Linear）、八倍频程(Octave)和分贝（Decibel）四种形式。,傅里叶分析步骤,More Options区：单击More按钮得到 Degree of polynomial for interpolation：设置多项式的维数。 Sampling frequency：设置取样频率。默认值为60 Hz,（3）在对话框Output中，设置待分析的节点。单击Simulate （仿真）按钮，得到分析结果。,3.4.4 傅里叶分析,（1） 创建电路,图3-9 输入信号为矩形波的MOSFET放大电路,（2） 傅里叶分析仿真参数设置,图3-10 Fourier Analysis对话框（Analysis Parameters选项卡）,（3） 运行仿真观测结果,图3-11 图3-9所示放大电路的傅里叶分析结果（表格显示）,图3-12 图3-9所示放大电路的傅里叶分析结果（棒状图显示）,3.5 噪声和失真分析,噪声分析用于检测电子线路输出信号的噪声功率幅度，用于计算、分析电阻或晶体管的噪声对电路的影响。在分析时，假定电路中各噪声源是互不相关的，因此它们的数值可以分开各自计算。总的噪声是各噪声在该节点的和（用有效值表示）。举例来说，在噪声分析对话框中，把V1作为输入源，把N1作为输出节点，则电路中各噪声源在N1处形成的输出噪声，等于把该值除以V1至N1的增益获得的等效输入噪声，再把它作为信号输入一个设定没有噪声的电路，即获得在N1点处的输出噪声。,3.5.1 噪声分析,3.5 噪声和失真分析,3.5.1 噪声分析,（1） 创建电路,图3-13 反相比例放大电路,（2）噪声分析参数设置,图3-14 Noise Analysis对话框（Analysis Parameters选项卡）,（3） 运行仿真观测结果,图3-16 图3-13所示电路的噪声分析结果,3.5.2失真分析,（1）创建电路,图3-17 晶体管B类推挽功放,（2） 失真分析参数设置,图3-18 Distortion Analysis对话框（Analysis Parameters选项卡）,（3 ）运行仿真观测结果,（a）二次谐波失真分析,谐波失真分析,（b）三次谐波失真分析,图3-19 图3-17所示电路的谐波失真分析,互调失真分析,（a） 频率f1+f2相对于输入信号的互调失真分析,（b） 频率f1-f2相对于输入信号的互调失真分析,(C) 频率 2f1-f2相对于输入信号的互调失真分析,图3-20 图3-17所示电路的互调失真分析,3.6扫描分析,3.6.1直流扫描分析,(1) 创建电路,图3-21 双极型晶体管参数测试电路,(2) 直流扫描分析参数设置,图3-22 DC Sweep Analysis对话框（Analysis Parameters选项卡）,(3) 运行仿真观测结果,图3-23 电路3-21的直流扫描结果,3.6.2参数扫描分析,(1) 创建电路,图3-24 晶体管振荡电路,(2) 参数扫描分析参数设置,图3-25 Paramet er Sweep对话框（Analysis Parameters选项卡）,(3) 运行仿真观测结果,图3-26 图3-24所示电路的参数扫描分析结果,3.6.3温度扫描分析,(1) 创建电路,图3-27 比较电路,(2) 温度扫描分析参数设置,图3-28 Temperature Sweep Analysis对话框（Analysis Parameters选项卡）,(3) 运行仿真观测结果,图3-29 图3-27所示电路的温度扫描分析结果,3.7 极-零点和传递函数分析,极点-零点分析时求解交流小信号电路传递函数的极点和零点，以确定电路的稳定性。它广泛应用于负反馈放大电路和自动控制系统的稳定性分析。在进行分析时，首先计算电路的直流工作点，并求得所有非线性元件在交流小信号条件下的线性化模型，在此基础上再分析传输函数的零、极点。由于传递函数在输入及输出的选择上可以是电压，也可以是电流，因此，分析结果有电压增益、电流增益、跨导和转移阻抗之分。,3.7 极-零点和传递函数分析,3.7. 1 极-零点分析,(1) 创建电路,图3-30 二阶低通滤波器电路,(2) 极-零点分析参数设置,图3-31 Pole-Zero Analysis对话框（Analysis Parameters选项卡）,(3) 运行仿真观测结果,图3-32 图3-30所示电路的极-零点分析结果,3.7. 2 传递函数分析,(1) 创建电路,图3-33 运放构成的反相比例放大电路,(2)传递函数分析参数设置,图3-34 Transfer Function Analysis对话框（Analysis Parameters选项卡）,(3) 运行仿真观测结果,图3-35 图3-33所示电路的传递函数分析结果,3.8 灵敏度和容差分析,3.8.1灵敏度分析,(1) 创建电路,图3-36 语音滤波电路,(2) 灵敏度分析参数设置,图3-37 Sensitivity Analysis对话框（Analysis Parameters选项卡）,(3) 运行仿真观测结果,图3-40 图3-36所示电路的直流灵敏度分析结果,图3-41 图3-36所示电路的交流灵敏度分析结果,3.8.2最坏情况分析,(1) 创建电路,图3-42 晶体管共射放大电路,(2) 最坏情况分析参数设置,图3-43 Worst Case Analysis对话框（容差列表选项卡）,(3) 运行仿真观测结果,图3-46 图3-40所示电路的最坏情况分析结果（直流分析）,图3-47 图3-42所示电路的最坏情况分析结果（交流分析）,3.8.3 蒙特卡罗分析,(1) 创建电路,图3-48 LC滤波电路,(2) 蒙特卡罗分析参数设置,图3-49 Monte Carlo Analysis对话框（容差列表选项卡）,图3-50 Monte Carlo Anal