电工电子学仿真实验.ppt

电工电子学仿真实验Multisim软件仿真,2008.2周静,实验内容,一、Multisim软件使用二、直流电路实验三、交流电路实验四、简单放大电路实验,一、Multisim软件使用,Multisim的发展,Multisim是加拿大InteractiveImageTechnologies公司推出的电子电路设计及仿真软件,EWB5.12,Multisim2001,Multisimv7,Multisimv8,Multisimv9,教材中介绍的是Multisim7。Multisim7是IIT公司推出Multisim2001之后的Multisim最新版本。Multisim7提供了全面集成化的设计环境，完成从原理图设计输入、电路仿真分析到电路功能测试等工作。当改变电路连接或改变元件参数，对电路进行仿真时，可以清楚地观察到各种变化对电路性能的影响。实验使用的是Multisim9版本，功能基本相同。,Multisim7与Multisim9,Multisim9基本操作界面,菜单栏,工具栏,元器件栏,仪器仪表栏,电路工作区,状态栏,菜单,View：调整视图窗口,Place：在编辑窗口中放置节点、元器件、总线、输入/输出端、文本、子电路等对象,Simulate：提供仿真的各种设备和方法,Transfer：将所搭电路及分析结果传输给其他应用程序,Tools：用于创建、编辑、复制、删除元件,Options：对程序的运行和界面进行设置,定制Multisim用户界面,设置菜单栏Option/GlobalPreferences属性,选择元件的符号标准ANSI：美国标准DIN：欧洲标准。,Place菜单,放置元件,放置结点,放置连线,Companent(元件库),选择数据库,选择元件组,选择元件族,选择元件,元件符号,元件工具栏,电源按钮,二极管按钮,基本元件按钮,晶体管按钮,模拟元件按钮,其他数字元器件按钮,模数混合元器件按钮,杂项库元器件按钮,指示器件按钮,电机元器件按钮,射频元器件按钮,设置元器件按钮,放置总线按钮,教育资源按钮,网站按钮,元器件按钮（74系列）,元器件按钮（COMS系列）,实际元件与虚拟元件,在MultisimMaster中有实际元器件和虚拟元器件，它们之间根本差别在于：(1)实际元器件一种与实际元器件的型号、参数值以及封装都相对应的元器件，在设计中选用此类器件，不仅可以使设计仿真与实际情况有良好的对应性，还可以直接将设计导出到Ultiboard中进行PCB的设计。,(2)虚拟元器件器件的参数值是该类器件的典型值，不与实际器件对应，用户可以根据需要改变器件模型的参数值，只能用于仿真，这类器件称为虚拟器件。,虚拟器件,Multisim9电路创建,取用元件：从元器件库中取用所需元件；摆放元件：调整元件的位置与方向；线路连接：连接元件的引脚。,元件元素,Multisim9的元件均具有下列元素:Symbol元件符号（forSchematic）Model元件模型（forSimulation）Footprint元件外型（forLayout）ElectronicParameter电子元件参数UserDefinedInfo.使用者自定资讯Pinmodel管脚模型General元件描述,取用元件-元件属性对话框,在元件上双击鼠标左键开启属性对话框Label：修改元件序号、标识；Display：设置元件标识是否显示；Value：设定元件参数值；Fault：设定元件故障。,摆放元件,将元件拖拽至适当位置摆放。旋转元件。设定元件标识。缩放视窗至最佳视点。实例说明,Multisim9的虚拟仪器,数字万用表（Multimeter）函数信号发生器（FunctionGenerator）瓦特表（Wattmeter）示波器（Oscilloscope）波特图仪（BodePlotter）字信号发生器（WordGenerator）逻辑分析仪（LogicAnalyzer）逻辑转换仪（LogicConverter）失真分析仪（DistortionAnalyzer）频谱分析仪（SpectrumAnalyzer）网络分析仪（NetworkAnalyzer）,Multisim9的Agilent仪器,1.Agilent信号发生器,Agilent信号发生器的型号是33120A，其图标和面板如图所示，这是一个高性能15MHz的综合信号发生器。Agilent信号发生器有两个连接端，上方是信号输出端，下方是接地端。单击最左侧的电源按钮，即可按照要求输出信号。,2.Agilent万用表Agilent万用表的型号是34401A，其图标和面板如图所示，这是一个高性能6位半的数字万用表。Agilent万用表有五个连接端，应注意面板的提示信息连接。单击最左侧的电源按钮，即可使用万用表，实现对各种电类参数的测量。,3.Agilent示波器Agilent示波器的型号是54622D，图标和面板如图所示，这是一个2模拟通道、16个逻辑通道、100-MHz的宽带示波器。Agilent示波器下方的18个连接端是信号输入端，右侧是外接触发信号端、接地端。单击电源按钮，即可使用示波器，实现各种波形的测量。,Multimeter万用表,Multimeter是一种常用的、具有多功能的测量仪表。Multisim9提供一个5位的数字万用表，除了可以用来测量交直流电流、交直流电压与电阻外，还可以测量分贝值。,万用表测量直流电压和电流值,FunctionGenerator信号发生器,信号发生器能输出正弦波、三角波和方波等信号。输出频率1H999MHz、振幅1uV999KV，另可调整工作周期和直流偏差。,用信号发生器产生正弦波、三角波和方波,Oscilloscope示波器,该示波器可以观察一路或两路信号波形的形状，分析被测周期信号的幅值和频率，时间基准可在秒直至纳秒范围内调节。示波器图标有四个连接点：A通道输入、B通道输入、外触发端T和接地端G。,Oscilloscope示波器,测量数据显示区在示波器显示区有两个可以任意移动的游标，游标所处的位置和所测量的信号幅度值在该区域中显示。其中：“T1”、“T2”分别表示两个游标的位置，即信号出现的时间；“VA1”、“VB1”和“VA2”、“VB2”分别表示两个游标所测得的A通道和B通道信号在测量位置具有的幅值。,Simulate:通过Simulate菜单执行仿真分析命令。仿真结果可以通过图形，数据表格，测试仪器显示等方式观察；数据还可以通过Excel输出，图形结果可以打印拷贝等。,Multisim9的Simulate功能,Multisim9的Analyses方法,常用的分析方法：DCOperationPointACAnalysisTransientAnalysisDCSweepParameterSweepTransferFunction,二、直流电路实验,主要目的：学习使用万用表。学习利用“DCOperationPoint”分析方法分析直流电路。了解DCSweep、parameterSweep分析方法,1.绘制实验电路图注意：（1）接地端（2）直流电压源（3）虚拟电阻,2.测量电路中R3支路的电压和电流,(1)万用表的使用(2)仿真(simulate-run,F5),3.利用DCOperationPoint分析方法求节点电压和电压源电流,（1）Outputvariables：主要作用是选择所要分析的节点电压、电源和电感支路电流。,（2）分析结果：,4.验证叠加原理,（1）当V1=0V时，I=8.571mAU=2.571V,（2）当V2=0V时，I=6.429mAU=1.929V,（3）当V1=9V,V2=6V时，应用叠加定理：I=8.5716.42915mAU=2.5711.9294.5V,5.求R3两端看的戴维宁等效电路,（1）断开R3支路，测开路电压:,（2）断开R3支路，测短路电流:,（3）戴维南等效内阻为：,（4）戴维南等效模型参数为：,6.利用TransferFunction功能求戴维南等效电路,7.DCSweep分析方法,分析电源的变化对电路中节点电压、电流等的影响,（1）DCSweep分析设置（2）分析结果图形显示（3）分析结果输出到Excel,8.ParameterSweep分析,利用ParameterSweep分析当电路中某一参数发生变化时，电路中节点电压和电流等变化。,（1）设置ParameterSweep分析;(2)分析结果显示,9.作业,（1）求解习题1.19。（2）利用戴维南定理求解习题1.21。,三、交流电路实验,主要目的：学习使用信号发生器、示波器的使用学习利用“瞬态分析（TransientAnalysis）”观察动态电路响应的时域波形。,交流串联电路特性,1.绘制交串电路，如图。2.用示波器观察元件R、L、C两端的电压波形。3.利用ACSweep分析方法寻找谐振点。4.利用示波器观察谐振时元件R、L、C两端的电压波形。5.利用万用表测量谐振时元件R、L、C两端的电压。,用示波器观察元件L、C两端的电压波形,（1）AB通道分别测量LC的电压波形；（2）调节各项设置，显示适当的波形；（3）测量功能的使用。,用示波器观察元件R、C两端的电压波形,利用ACSweep分析方法寻找谐振点。,(1)当R两端的电压最高时，谐振。读出谐振频率为f=10.066kHz.(2)其他方法观测谐振点。,观察谐振时元件R、L、C两端的电压波形。,观察谐振特性曲线,利用DCSweep分析功能，观察电路电流随信号源频率的变化规律（谐振特性曲线）。,例1观察下图所示RC电路中结点1的零输入响应uc(t)，已知uc(0+)=10V。,（1）设定电容初始值,一阶电路的瞬态响应,（2）设定分析时间,工程上认为经过35，暂态过程结束，故仿真的时间取00.05s,时间常数,（3）测试时间常数,例2已知R=1，L=20mH，分析在t=0时电压源由0V变为5V时电感电流的响应。,（1）设定电源的状态,（2）分析电流的响应,用示波器观察和测试瞬态响应,（2）设定开关,练习,1.观察一阶RC串联电路中各元件电压的波形。分析RC电路的频率特性。2.习题3.6,四、简单放大电路实验,主要目的：利用“参数分析（ParameterSweep）”研究放大器的静态工作点。利用示波器观察放大器的失真。使用万用表测放大器的交流性能指标。,简单放大电路静态工作点研究,1.绘制电路2.测试静态工作点3.利用“参数分析（ParameterSwe