第3章第4节-电路仿真分析.ppt

一 直流工作点分析 直流工作点分析 DCOperatingPointAnalysis 在进行直流工作点分析时 软件将交流电压源视为短路 交流电流源视为开路 电容视为开路 电感视为短路 进行电路的其它分析时 首先进行直流工作点分析 以便建立小信号模型 具体分析步骤如下 1 创建电路例如我们要建立如图所示单管放大电路 单击主菜单Options命令下的Preferences项 在弹出的对话框中选择Circuit标签 选中Shownodename节点号就显示在电路图上 点击主菜单的Simulate选项下Analysis DCOperatingPoint 命令 弹出Analysis DCOperatingPointAnalysis对话框如图所示 该对话框包括 OutputAnalysisSummary共3个标签 2 分析设置 下面对3个标签页加以介绍 1 Output标签页 设置所要分析的节点电压和电源支路的电流 1 Variablesincircuit栏 用于选择要分析的电路变量 栏内列出了可用于分析全部变量 节点电压以及流过电压源的电流 2 Selectedvariablesforanalysis栏 用来确定需要分析的变量 需要用户从Variablesincircuit栏中选取 方法是 在Variablesincircuit栏点击要分析的变量 选中后变量背景变成蓝色 再点击Add按钮 2 analysisOptions标签页 设置与仿真分析有关的其它分析 如图所示 1 SPICE仿真模型选择 可以选择Multisim自带模型或用户定义模型 2 Other其它选项 Maximumnumberof最大仿真步数Titlefor标题 在Summary标签页中 程序给出了所设定的参数和选项 用户可进一步确认所要进行的分析设置 3 Summary标签页 对分析设置进行汇总确认 如图所示 单击OK按钮 保存分析设置 可供以后使用 单击Cancel按钮放弃分析设置 3 进行仿真分析 单击Simulate按钮即可进行分析 分析结果显示窗口如图所示 接点名 参数值 标题 二 瞬态分析 瞬态分析 TransientAnalysis 对选定的电路节点进行的时域响应分析 即观察节点的电压波形 在进行瞬态分析时 直流电源具有恒定的数值 交流电源的数值随时间而变化 瞬态分析的具体步骤如下 一 建立要分析的电路创建带通滤波器电路如图所示 点击主菜单的Simulate选项下Analysis TransientAnalysis 命令 弹出TransientAnalysis对话框如图所示 该对话框包括AnalysisParameters Output AnalysisOptions及Summary共4个标签 除了AnalysisParameters标签外 其余标签页与直流工作点分析的设置一样 1 分析设置 Automaticallydetermineinitialconditions程序自动设置初始值 Settozero初始值设置为0 Userdefined由用户定义初始值 CalculateDCoperatingpoint通过计算直流工作点得到的初始值 Automaticallydetermineinitialconditions自动获得规定的初始值 在AnalysisParameters标签页中则包括如下项目 1 Initialconditions区 其功能是设置初始条件 包括以下选项 2 Parameters区 对时间间隔和步长等参数进行设置 包括 Starttime 设置分析开始的时间 Endtime 设置分析结束的时间 Maximumtimestep 设置最大时间步长 Generatetimestepsautoma 由软件自动决定分析的时间步长 分析设置完毕后 单击图对话框下部的Simulate按钮即可进行分析 本例选择接点8进行分析 分析结果如图所示 瞬态分析分析结果 3 仿真分析 在Output标签选择 3节点 3 交流分析 交流分析 交流分析 ACAnalysis 就是对电路进行交流频率响应分析 分析时Multisim仿真软件首先对电路进行直流工作点分析 以建立电路中非线性元件的交流小信号模型 然后对电路进行交流分析 并且输入信号源都被认为是正弦波信号 若使用函数信号发生器作为输入信号时 即使选用三角波或方波信号 Multisim也自动将它改为正弦波形输出 首先在Multisim用户界面的电路窗口中 创建如图所示的RCL电路 该对话框含有4个标签 除FrequencyParameters标签外 其余与直流工作点分析的标签一样 在此不再赘述 然后单击Simulate菜单中Analyses选项下的ACAnalysis命令 弹出如图所示的ACAnalysis对话框 Startfrequency 设置交流分析的起始频率 Stopfrequency FSTOP 设置交流分析的终止频率 Sweeptype 设置交流分析的扫描方式 主要有 Decade 十倍程扫描 Octave 八倍程扫描 和Linear 线性扫描 通常采用十倍程扫描 Decade选项 以对数方式展现 Numberofpointsperdecade 设置每十倍频率的取样数量 设置的值越大 则分析所需的时间越长 Verticalscale 设置纵坐标的刻度 主要有Decibel 分贝 0crave 八倍 Linear 线性 和Logarithmic 对数 通常采用Logarithmic或Decibel选项 FrequencyParameters标签页主要用于设置AC分析时的频率参数 对于例中的电路 设置参数如下图 在Output标签选择 2节点 单击Simulate按钮 其结果如图下所示 4 傅里叶分析 所谓傅里叶分析 FourierAnalysis 就是求解一个时域信号的直流分量 基波分量和各谐波分量的大小 在进行傅里叶分析前 首先确定分析节点 其次把电路的交流激励信号源设置为基频 下面以图示的方波激励RC电路为例 说明傅里叶分析的具体操作步骤 首先在Multisim电路窗口中创建方波激励RC电路 单击Simulate菜单中Analyses选项下的FourierAnalysis命令 弹出如下图所示的FourierAnalysis对话框 对话框含有4个标签 除AnalysisParameters标签外 其余与直流工作点分析的标签一样 在此不再赘述 1 Samplingoptions区 主要用于设置有关采样的基本参数 Fundamentalfrequency 设置基波的频率 即交流信号激励源的频率或最小公因数频率 频率值的确定由电路所要处理的信号来决定 默认设置为lkHz NumberOfharmonics 设置包括基波在内的谐波总数 默认设置为9 Stoptimeforsampling TSTOP 设置停止取样的时间 该值一般比较小 通常为毫秒级 如果不知如何设置 可单击Estimate按钮 由Multisim8仿真软件自行设置 Edittransientanalysis 该按钮的功能是设置瞬态分析的选项 单击它弹出瞬态分析对话框 参见2的叙述 AnalysisParameters标签页主要用于设置傅里叶分析时的有关采样参数和显示方式 2 Results区 主要用于设置仿真结果的显示方式 Displayphase 显示傅里叶分析的相频特性 默认设置不选用 Displayasbargraph 以线条形式来描绘频谱图 Normalizegraphs 显示归一化频谱图 Verticalscale Y轴刻度类型选择 包括线性 Linear 对数 Log 和分贝 Decibel 3种类型 Displav 设置所要显示的项目 它包括3个选项 即Chart 图表 Graph 曲线 和ChartandGraph 图表和曲线 对于本例RC的电路 基频设置为1000Hz 谐波的次数取9 电基Estimate 即仿真软件自动给出停止取样的时间 同时在Output标签中选择节点 为仿真分析变量 设置参数如下图所示 单击FourierAnalysis对话框中的Simulate按钮 就会显示该电路的频谱图 如下图所示 分析电路传输函数的零极点所谓零极点分析 PoleZeroAnalysis 就是求解一个电路传输函数的零点和极点 零极点分析 下面以图示的电路为例 说明傅里叶分析的具体操作步骤 首先在Multisim电路窗口中创建电路如图所示 单击Simulate菜单中Analyses选项下的PoleZero 命令 弹出如下图所示的Pole ZeroAnalyses对话框 对话框含有3个标签 除AnalysisParameters标签外 其余与直流工作点分析的标签一样 在此不再赘述 1 AnalysisType分析类型GainAnalysis增益零极点分析 输出电压比输入电压 ImpedanceAnalysis阻抗零极点分析 输出电压比输入电流 InputImpedance输入阻抗零极点分析 输入电压比输入电流 OutputImpedance输出阻抗零极点分析 输出电压比输出电流 2 Nodes分式接点选择Input 输入接点 端 Input 输入接点 端