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第三章 基于Multisim10在模拟电路实验中的应用第一节 Multisim10仿真软件分析方法概述模拟电路实验课是通过实验手段，培养学生在模拟电路方面使用电子仪器、设计及调试电路等方面的实际动手能力。由于传统方法受实验设备、场地和时间限制，同时还存在着教学理念陈旧，实验效率低等问题，所以计算机的辅助分析及仿真技术在电子实验运用中得到了广泛的应用。Multisim10有一个完整的集成化设计环境，具有直观的图形界面，庞大的元器件库，强大的仿真能力和分析功能，完善的虚拟仪器功能,从而成为各类学校电工、电子实验教学的首选工具软件。Multisim10仿真软件提供了十多种检测电路特性的分析方法，如直流工作点分析（DC Operating Point）、交流分析（AC Analysis）、瞬态分析(Transient Analysis)、失真分析(Distortion Analysis)、直流扫描分析(DC Analysis)、温度扫描分析（Temperature sweep）、零-极点分析（Pole Zero）、射频分析（RF Analysis ）等。第二节 Multisim10常用分析方法在模拟电路中的应用一、放大器的基本概念放大电路（又称为放大器），是基本的电子电路，在通信、广播、测量等方面有着广泛的应用。根据电路结构不同，放大器可分为直接耦合放大器和交流耦合放大器；根据放大器级数的多少又可分为多级放大器和单级放大器。在单级放大器中，若为晶体放大器，可分为共射、共基、共集放大器，若为场效应管放大器,则可分为共源、共栅、共漏放大器。一个放大器应包括以下几个部分：输入信号源（电流源或电压源）、有源器件（晶体三极管或场效应管）、输入输出耦合电路、负载以及直流电源和相应的偏置电路。二、晶体管单管放大器在Multisim10中的仿真与分析1、建立仿真电路在Multisim 10电路窗口中建立如图3-1所示的晶体管共射极单管放大器仿真电路。晶体管共发射极放大电路属于音频放大电路，或者叫做低频放大电路，这种电路的频率特性是对于50HZ-20000HZ之间的频率信号有正常的放大作用。在这个频带以外的频率不能正常放大。1KHZ是音频的中间频率，用这个频率的信号既代表了信号的主要特点有能使放大器工作在正常范围。信号大小的选择：在几十毫伏-100毫伏之间。设置信号源“XFG1”幅度为10 mV，频率为1 kHz的正弦波信号，开关K1 、K2。设为闭合，K3设为打开状态，可调电位器取值为5O%。图3-1 晶体管共射集单管放大器2、静态分析当输入信号=0时，确定静态工作点，求解电路中有关的电流、电压值等 。（1）用虚拟仪表数字万用表测量静态工作点Multisim10软件为用户提供多种虚拟仪表，如数字万用表（Multimeter）、函数信号发生器（Function Generator）、示波器（Oscillcope）等。设置信号源输出为0 V，打开仿真开关，分别读出万用表“XMMl”，“XMM2”和“XMM3”的电压值， =3.625V， =1.077 V， =10.923V，如图3-2所示。读出测量值并计算静态工作点： =1.05 mA,=10.923V。 XMM1 XMM2 XMM3图3-2 读出万用表电压值（2）用直流工作点分析法分析直流工作点Multisim10仿真软件中提供多种检测电路特性的分析方法，此放大电路利用直流工作点分析法分析。直流工作点分析是在电路电感短路、电容开路的情况下，计算电路的静态工作点。直流分析的结果通常可用于电路的进一步分析，如在暂态分析和交流小信号分析之前，程序会自动先进行直流工作点分析，以确定暂态的初始条件和交流小信号情况下非线性器件的线性模型化参数。选择Simulate菜单中的Analyses中的DC Operating point Analysis进入设置，在设置“Output”项中选择V(2)、V (3)和 V(4)为输出项，如图3-3所示。单击“Simulate”按钮，显示如图3-4所示的输出电压值。图3-3 OUTPUT界面图3-4 输出电压值（3）温度变化对静态工作点的影响在Multisim10中用温度扫描分析法分析温度变化对静态工作点的影响。设置信号源输出为10 mV，1 kHz的正弦波信号，选择“Simulate”菜单中的“Temperature Sweep Analysis”进入设置，在“Analysis Parameters”选项中进行起始、终止温度的设置，如图3-5所示，并单击“Edit Analysis”按钮，设置开始时间与结束时间，然后设定“Output”V(4)为输出项，再进行仿真。仿真结果如图3-6所示，输出电压V(4)随温度升高而下降。图3-5 起始、终止温度设置界面图3-6 仿真结果（4） 静态工作点设置对输出波形的影响建立如图3-7所示仿真电路。选择“Simulate”菜单中的“DC Sweep Analysis”进入设置，在“Analysis Parameters”选项中，“Source 1”设置为电压源，并修改起始、终止和增加电压值。“Source 2”设置为电流源，若电流源没有显示，可按下“Change Filer”按钮，选中“Display submodules”选项。这时修改起始、终止和增加电流值，如图3-8所示。“Output”选项中选择输出电流，若没有显示可按“Add devicemodel parameter”按钮，在弹出对话框中的“Parameter”下拉菜单中查找。如图3-9所示。图3-7 仿真电路图3-8 修改起始、终止和增加电压值图3-9 输出电流选择界面图3-10 仿真结果2最后进行仿真，当负载电阻为3 k时，输出特性曲线作交流负载线 ，估算出Q点的位置。当输入信号较大时，Q点取的过高，容易产生饱和失真，反之，产生截止失真。3 、动态分析动态分析的任务是计算输入、输出电阻、电压放大倍数、最大不失真输出电压和幅频特性等。（1）输入电阻测量建立如下图3-11所示仿真电路。打开仿真开关，双击“XMMl”和“XMM4”两万用表，并将它们切换在交流电压档上，再双击“XFG1”函数信号发生器图标， 逐步加大信号幅度，使“XMM1”万用表显示约10 mV左右。再读出“XMM4”的电压值，如图3-12所示。输入电阻(单位：千欧)：图3-11 输入、输出电阻测量电路XMM1 XMM4图3-12 XMM1和XMM4电压值的读取（2）输出电阻测量仿真电路如上图3-11所示，双击“XFG1”函数信号发生器图标，将信号幅度调整为10 mV。开关K3为断开状态( 带负载电阻RL)，双击“XSC1”示波器，打开仿真开关，读出“XMM4”的输出电压约为862.7mV，如图3-13所示。图3-13 输出电压一按下“L”键，开关K3闭合(接入负载电阻RL)，打开仿真开关，读出输出电压约707.5 mV，如图14所示。输出电阻(单位：千欧)：图3-14 输出电压二（3）电压放大倍数利用图3-1作为仿真电路图。调整信号源输出10 mV，1 kHz的正弦波信号。 不带负载电阻开关K3处于打开状态，打开仿真开关，读出示波器的输入和输出电压峰值=931.29mV，=9.99mV,则电压放大倍数=93.2。带负载电阻开关K3处于闭合状态，打开仿真开关，读出示波器的输入和输出电压峰值=706.93mV，=9.99mV,则电压放大倍数=70.8。带负载电阻并考虑信号源内阻开关K3处于闭合、K1处于打开状态，打开仿真开关，读出示波器的输入和输出电压峰值=572.56mV，=9.99mV,则电压放大倍数=57.31。（4）最大不失真输出电压为了获得最大的动态范围，应将静态工作点设置在交流负载线的中点，在放大器正常工作的情况下，逐步增大输入信号的幅度，并同时调节静态工作点，用示波器观察，当输出波形同时出现失真现象时，说明静态工作点已调在交流负载线中点，然且调整输入信号，使输出幅度最大，且无明显失真时，测出己的同时求出最大不失真输出电压。利用图3-1所示的仿真电路，将K3处于闭合状态，打开仿真开关，反复调整和信号源“XFG1”输出信号大小，使得输出电压最大且没有明显失真，读出约