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1、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、,（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 Sw
3、eep 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
4、：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
5、：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
6、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
7、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。,M
8、ultisim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
9、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
10、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
11、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：9Stop 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 grap
12、l：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 H
13、z,（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，
14、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
15、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
16、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
17、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
18、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
19、,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
20、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 Analysis对话框（分析参数选项卡）,(3)运行仿真观测结果,图3-51 图3-48所示电路的蒙特卡罗分析结果框LC滤波电路,3.9其他分析,3.9.1布线宽度分析,(1)创建电路,图3-52 直流电源电路,(2)布线宽度分析参数设置,图3-53 Trace
21、 Width Analysis对话框（布线宽度分析选项卡）,(3)运行仿真观测结果,图3-54 图3-52所示电路的布线宽度分析结果,3.9.2 批处理分析,(1)创建电路,(2)批处理分析参数设置,图3-55 Batched Analyses对话框,图3-56 AC Analyses对话框,(3)运行仿真观测结果,图3-57 图3-42所示的晶体管放大电路的批处理分析结果,3.9.3 用户自定义分析,(1)复制文件,(2)输入SPICE命令,图3-58 User Defined Analysis对话框（命令行选项卡）,(3)运行仿真观测结果,结点1电压波形,结点2电压波形,图3-59 用户自定义分析结果,3.10后处理器的应用,(1)创建电路,图3-60 后处理器应用电路,(2)瞬态分析,图3-61 图3-60所示电路的瞬态分析结果,(3)仿真后处理,图3-63 图3-60所示电路瞬态分析的后处理结果,小结,1,电路仿真分析的步骤是：创建仿真电路、选择仿真分析类型、设置仿真分析参数、执行仿真分析、仿真结果分析、电路的修改与完善而不断反复的过程。,2,电路仿真的目的是：通过对仿真结果的分析，不断修改电路参数，使设计的电路性能更完善。,
