Multisim7快速入门第5章Word文件下载.docx

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●“Help”按钮：

单击该按钮可以获得与直流工作点分析相关的帮助信息。

三个选项卡的功能和设置如下：

图5-3　直流工作点分析对话框

2．“Outputvariables”选项卡

“Outputvariables”选项卡主要是用于选择所要分析的节点或变量。

●“Variablesincircuit”选项区域：

用于列出电路中可供分析的节点、流过电压源的电流等变量。

如果仅需分析某类型变量，可以从“Variablesincircuit”的下拉列表中选择所需要的分析变量，如电压、电流和元件/模型参数。

默认选项是Allvariables（列出所有分析变量）。

●“selectedvariablesfor”选项区域：

用于确定需要分析的节点或变量。

该栏默认状态下为空，需要用户从左边“Variablesincircuit”栏内选取。

●“Add”按钮：

添加“selectedvariablesfor”选项区域需要分析的节点和变量。

首先选中“Variablesincircuit”栏内需要分析的一个或多个节点或变量，然后单击“Add”按钮，即可把所需分析的节点或变量加到“Variablesincircuit”栏内。

●“Remove”按钮：

移去“selectedvariablesfor”选项区域中不需要分析的节点和变量。

如果不想分析其中已选中的某个节点或变量，可以在“SelectedVariablesfor”栏内选中该变量，再单击“Remove”按钮，即可将其移回“Variablesincircuit”栏内。

●“FilterUnselectedVariables”按钮：

单击该按钮，将会弹出如图5-4所示的对话框，对程序没有自动选中的变量进行筛选。

因为有些内部节点、模块没有在“Variablesincircuit”栏列出，如函数信号发生器的输出端，可通过单击该按钮进行选择。

单击“More”按钮，将弹出如图5-5所示的对话框，包括三个按钮，“device/modelDarameter”表示添加元件或模型参数，“Deleteselectedvariables”表示删除选择的“Variablesincircuit”栏的变量，“FilterSelectedVariables”表示过滤选择的变量。

图5-4　变量筛选对话框　　　　　　　　　图5-5　单击“More”按钮后新增对话框

3．“MiscellaneousOptions”选项卡

设置与仿真分析有关的其他分析选项，如图5-6所示。

其中大部分项目采用默认值，如果想要改变其中某一个分析选项，则用鼠标选中该项后，再选中下面的“Usethisoption”选项，此时在其右边会出现一栏文本框，可在该栏中指定新的参数。

设置完毕后该项会改变颜色，表示起用该项设置。

图5-6　其他选项

4．“Summary”选项卡

对分析设置进行总结确认，如图5-7所示。

在“Summary”选项卡中，程序给出了所设定的参数和选项，用户可确认并检查所要进行的前两页的设置是否正确，确认前两页设置正确后，单击“Simulate”按钮即可进行直流工作点分析。

以如图5-2所示电路为例，设置2、3、4节点为输出节点，单击“Simulate”按钮，得到如图5-8所示为单管放大电路的静态工作点分析结果。

图5-7　设计管理器主工作面板　　　　　　　　图5-8　单管放大电路静态工作点分析结果

在以后的其他仿真分析方法介绍中，因为很多的分析设置和按钮的功能都完全和直流工作点分析一样，因此将不再予以详细介绍。

5.2.2交流分析

交流分析目的是分析电路的小信号频率响应，包括幅频和相频特性。

进行交流分析时，电路中的所有零件都将被考虑，如果用到数字零件，将被视为一个接地的大电阻；

在进行交流分析前程序将自动进行直流工作点分析，以获得非线性元件的线性小信号模型；

交流分析是以正弦波为输入信号，不管在电路的输入端为何种信号输入，进行分析时都将自动以正弦波替换，而其信号频率也将以设定的范围替换之。

进行该分析时，在电路的输入信号源设置对话框必须要设置“ACAnalysisMagnitude”一栏的幅值，否则电路将会提示出错，其默认设置为1V。

当要进行交流分析时，可依次执行“Simulate”/“Analyses”/“ACAnalysis”命令，将弹出如图5-9所示对话框。

图5-9　交流分析对话框

交流分析对话框包括四个选项卡，除了“FrequencyParameters”选项卡外，其余与直流工作点分析的设置一样，详见5.1.1节。

而在“FrequencyParameters”选项卡中有下列项目：

●“Startfrequency”栏：

用于设定交流分析的起始频率；

●“Stopfrequency（FSTOP）”栏：

用于设定交流分析的终止频率；

●“Sweeptype”下拉列表：

设定交流分析的扫描方式，其中包括Decade（十倍刻度扫描）、Octave（八倍刻度扫描）及Linear（线性刻度描），通常是采用十倍刻度扫描（Decade选项）。

●“Numberofpointsperdecade”栏：

设定每十倍频中计算的取样点数，取样点数越多分析越精确，但仿真速度会变慢。

●“Verticalscale”下拉列表栏：

设定垂直刻度，其中包括Decibel（分贝刻度）、Octave（八倍刻度）、Linear（线性刻度）及Logarithmic（对数刻度），通常是采用Logarithmic（对数刻度）或Decibel（分贝刻度）。

●（

）按钮：

本按钮是把所有设定恢复为程序预置值。

对图5-2所示电路，将起始频率设为1Hz、终止频率设为10GHz、扫描方式设为Decade、取样数量设为10、垂直刻度为Logarithmic方式。

另外，在“Outputvariables”选项卡里，指定5节点为分析节点（即图5-2中电路的输出端）；

最后单击（

）按钮进行分析，其结果如图5-10所示，得到单管放大电路的幅频和相频特性。

图5-10　交流分析结果

5.2.3瞬态分析

TransientAnalysis（瞬态分析）是对电路在时域中的输入信号确定在时域中的输出信号，相当于连续性的静态工作点分析。

通常以节点电压波形作为瞬态分析的结果，因此，瞬态分析的结果同样可以用示波器观察到，示波器分析结果和瞬态分析结果完全一样。

依次执行“Simulate”/“Analyses”/“TransientAnalysis”命令，即可弹出如图5-11所示的对话框。

其中包括四个选项卡，除了“AnalysisParameters”选项卡外，其余都与直流工作点分析的设定一样，详见5.1.1节。

而在“AnalysisParameters”选项卡包括下列项目：

图5-11　瞬态分析对话框

1.“InitialConditions”选项区域

本区域的功能是设定初始条件，其中包括“Automaticallydetermineinitialconditions”（由程序自动设定初始值）、“Settozero”（将初始值设为0）、“Userdefined”（由使用者定义初始值）和“CalculateDCoperatingpoint”（由直流工作点计算得之）。

程序默认为Automaticallydetermineinitialconditions。

2．“Parameters”选项区域

用于设置分析的时间参数。

“Starttime”栏用于设置分析的起始时间；

“Endtime”栏用于设置分析的终止时间；

“Maximumtimestepsettings”复选项用于设置最大时间步长。

选中该复选项后，可从以下3个单选项中选取一种：

●“Minimumnumberoftimepoints”单选项：

本选项设定以时间内的取样点数来设定分析的步长。

选取本选项后，在右边文本框指定单位时间间距内最少要取样多少次。

●“Maximumtimestep”单选项：

本选项设定以时间间距设定分析的步长。

选取本选项后，在右边文本框指定最大的时间间距。

●“Generatetimestepsautomatically”单选项：

本选项设定让程序自动决定分析的时间步长。

最后还有复位按钮（

），该按钮是把所有设定恢复为程序预置值。

在此，以图5-2所示的电路为例，选定“Automaticallydetermineinitialconditions”选项，由程序自动设定初始值；

然后设置分析的起始时间为0，设置分析的终止时间设为0.01秒，即总共分析0.01秒；

选中“Maximumtimestep”选项及“Generatetimestepsautomatically”选项。

另外，在“Outputvariables”选项卡里，设置5节点为输出节点（即图5-2所示电路的输出端），最后单击（

）按钮进行分析，得到如图5-12所示的单管放大电路瞬态分析结果。

图5-12　瞬态分析结果

5.2.4傅立叶分析

FourierAnalysis（傅立叶分析）是一种FrequencyDomain（频域）分析，将周期性的非正弦信号转换成由正弦及余弦信号的叠加，即：

当要进行傅立叶分析时，可依次执行“Simulate”/“Analyses”/“FourierAnalysis”命令，将弹出如图5-13所示对话框。

图5-13　傅立叶分析对话框

傅立叶分析对话框中包括四个选项卡，除了“AnalysisParameters”选项卡外，其余与直流工作点分析的设置一样，详见5.1.1节，而在“AnalysisParameters”选项中包括下列项目：

2．“Samplingoptions”选项区域

“Samplingoptions”选项区域用于设置分析参数选项，其中包括如下内容：

●“Frequencyresolution（FundamentalFrequency）”栏：

用于设定基本频率，如果电路中有多个交流信号源，则取各信号源频率之最小公倍数。

如果不知道如何设定时，也可以单击（

）按钮，由程序预估。

●“Numberof”栏：

用于设定需要分析的谐波次数。

●“Stoptimeforsampling（TSTOP）”栏：

用于设定停止取样的时间。

本按钮的功能是用于设定瞬态分析的选项。

单击本按钮后，将弹出如图5-14所示对话框，此对话框里的各项，都与时域的瞬态分析一样，详见5.1.3节。

图5-14　瞬态分析设置

3．“Results”选项区域

“Results”选项区域用于设置结果显示方式，Multisim7提供三种显示结果的方式：

●“Displayphase”选项：

本选项用于设定幅度频谱和相位频谱一并画出；

●“Normalizegraphs”选项：

本选项用于设定以归一化频谱图方式显示；

●“Displayasbargraph”选项：

本选项用于设定以线条方式绘出频谱图。

此外，在结果区右侧还有两个选项：

●“Verticalscale”选项：

设定垂直刻度，其中包括Decibel（分贝刻度）、Octave（八倍刻度）、Linear（线性刻度）及Logarithmic（对数刻度）。

●“Display”选项：

设定所要显示的项目，其中包括三个选项：

Chart（表）、Graph（图）及ChartandGraph（图和表）。

以图5-2所示的电路为例，将函数信号发生器设置为1kHz为周期性矩形脉冲输出。

设置傅立叶分析基频为1kHz，分析谐波次数为9，由程序自动计算采样停止时间，在结果区右侧“Display”下拉菜单中设置以图形（Graph）方式显示输出结果，垂直刻度设置为Linear方式，并选择“Displayphase”选项，设置如图5-13所示。

在输出变量页设置节点5为输出节点，单击“Simulate”按钮，得到如图5-15所示的输出结果。

图5-15　傅立叶分析图形输出结果

若选中“Displayasbargraph”选项，单击“Simulate”按钮，将得到如图5-16所示的输出结果

图5-16　傅立叶分析线条方式输出结果

若选择“Normalizegraphs”选项，单击“Simulate”按钮后，得到如图5-17所示归一化频谱图方式输出结果。

图5-17　傅立叶分析归一化输出结果

若在结果区右侧的“Display”下拉菜单中选择以ChartandGraph方式显示输出结果，单击“Simulate”按钮后，得到如图5-18所示分析结果，该图上方是以表的形式输出的分析计算结果，下方为图形方式输出结果。

图5-18　傅立叶分析以图和表方式输出结果

5.3电路性能分析方法

5.3.1噪声分析

噪声分析是分析噪声对电路性能的影响，当要进行噪声分析时，可依次执行“Simulate”/“Analyses”/“NoiseAnalysis”命令，将会弹出如图5-19所示对话框。

其中包括五个选项卡，除了“AnalysisParameters”选项卡外其余与前面介绍的直流工作点分析和交流分析操作的设置一样，详见5.1.1和5.1.2节。

图5-19　噪声分析对话框

在“AnalysisParameters”选项卡中包括下列选项：

●“Inputnoisereferencesource”下拉列表：

指定输入噪声的交流参考源。

●“Outputnode”下拉列表：

指定所要测量噪声的输出节点，在此节点将所有噪声对该节点的影响叠加。

●“Referencenode”下拉列表：

设定参考电压的节点，通常就是接地点，设为0。

●“Setpointpersummary”复选项：

设定每个汇总的采样点数。

其数值越大，表示频率的步进数越大，输出结果的分辨率越低。

这里以图5-2所示电路为例，设置参数如图5-19所示。

在“Inputnoisereferencesource”下拉列表中选择函数信号发生器输出的正极性端（vfgen_src_positive:

xfg1），如果在该下拉列表中没有该项，则单击右边的“ChangeFilter”按钮，将弹出如图5-20所示对话框，选中“Displaysubmodules”选项，则在下拉列表中会出现函数信号发生器正负极性端选项；

设置节点3为输出节点；

频率参数设置选项卡（FrequencyParameters）保持默认设置；

在“Outputvariables”选项卡设置输出变量为：

inoise-spectrum（输入噪声频谱）、onoise-spectrum（输出噪声频谱）；

单击“Simulate”按钮，得到如图5-21所示噪声分析结果。

其中上面曲线是输出噪声功率谱，下面曲线是输入噪声功率谱，单位是V2/Hz或A2/Hz。

图5-20“ChangeFilter”设置对话框

图5-21　噪声分析结果

5.3.2噪声系数分析

噪声系数分析是通过一个数字量（噪声系数）来完整描述一个元件或电路的噪声大小，一般单位是dB，即输入端的信噪比与输出端的信噪比之比，其公式为：

其中，SS为输入端的信号、NS为输入端的噪声、SO为输出端的信号、NO为输出端的噪声。

在Multisim7里面计算噪声系数就是根据下列公式：

其中的NO为输出噪声的功率、NS为电阻器产生的热噪声、G为该电路的交流增益。

Multisim7计算噪声系数的单位为dB，即：

10log10（F）dB。

当要进行噪声系数分析时，可激活“Simulate/Analyses/NoiseFigureAnalysis”命令，将会弹出如图5-22所示的对话框。

图5-22　噪声系数分析对话框

此对话框除了“AnalysisParameters”选项卡以外，其余与直流工作点分析的设定一样，详见5.1.1节。

在“AnalysisParameters”选项卡包括如下选项：

用于设定输入噪声的交流参考源。

用于设定输出节点。

用于设定参考节点，通常就是接地点，设为0。

●“Frequency”栏：

用于设定频率。

●“Temperature”栏：

用于设定温度，一般使用摄氏温度。

以图5-2的电路为例，噪声系数分析设置如图5-22所示。

其中在“Inputnoisereferencesource”下拉列表中设置函数信号发生器的正极性端为输入噪声参考源，设置节点3为输出节点，温度为27℃，单击“Simulate”按钮得到如图5-23所示为噪声系数分析的结果。

图5-23　噪声系数分析结果

5.3.3失真分析

失真分析是分析电路的非线性失真及幅频特性不理想导致的幅度、相位失真，通常非线性失真会导致谐波失真、互调失真等。

该分析对于研究瞬态分析中不容易观察的较小的失真比较有用。

当要进行失真分析时，可执行“Simulate”/“Analyses”/“DistortionAnalysis”命令，将弹出如图5-24所示对话框。

其中包括四个选项卡，除了“AnalysisParameters”选项卡外，其余与直流工作点分析的设定一样，详见5.1.1节。

图5-24　失真分析对话框

用于设定分析起始频率。

用于设定分析终止频率。

用于设定交流分析的扫描方式，其中包括Decade（十倍刻度扫描）、Octave（八倍刻度扫描）及Linear（线性刻度扫描）。

用于设定每十倍频率的取样数量，如果取样点数越多则分析精度越高，但仿真速度会受影响。

●“Verticalscale”下拉列表：

用于设定垂直刻度，其中包括Decibel（分贝刻度）、Octave（八倍刻度）、Linear（线性刻度）及Logarithmic（对数刻度），通常是采用Logarithmic（对数刻度）或Decibel刻度（分贝刻度）。

●“F2/F1ratio”复选项：

如果电路中存在两个不同频率交流信号源，则选中该选项，程序将分别求出电路变量在三个不同频率点（F1+F2）、（F1-F2）及（2F1-F2）的谐波失真。

而选取本选项后，紧接着在右边的栏里，指定F2/F1之比，其值必须在0.0到1.0之间。

此处F1频率是指起始频率与终止频率之间扫描的频率，是随着扫描过程而变化的；

而F2频率为F1与（F2/F1）之乘积。

如果不选中该项，表示分析结果为F1作用时产生的二次、三次谐波失真。

本按钮是把所有设定恢复为与交流分析一样的设定值。

（

以图5-2所示电路为例，只是将函数信号发生器换成Sources库里面的AC_VOLTAGE（交流信号源），并双击它，需设置其中“DistortionFrequencyMagnitude”栏的值为1V，否则失真分析将出错。

设定扫描的起始频率、终止频率、扫描方式、扫描点数、垂直刻度，如图5-24所示。

单击“Simulate”按钮，得到失真分析的结果如图5-25所示。

图5-25　失真分析结果

该仿真结果表示图5-2所示电路在扫描起始和终止频率（1Hz-10GHz）间的二次和三次谐波在节点3产生的幅度和相位失真。

5.3.4灵敏度分析

SensitivityAnalysis（灵敏度分析）是分析电路中的节点电压、电流等参数对电路中元器件参数的敏感程度。

灵敏度分析包括直流灵敏度分析和交流灵敏度分析。

直流灵敏度分析的仿真结果以数值的形式显示，交流灵敏度分析仿真的结果以曲线的形式显示。

依次执行“Simulate”/“Analyses”/“SensitivityAnalyses”命令，将弹出“SensitivityAnalysis”对话框如图5-26所示。

图5-26　灵敏度分析对话框

在“AnalysisParameters”选项卡中包括以下选项：

1.“Outputnodes/currents”选项区域

在“Outputnodes/currents”选项区域中：

●选中“Voltage”单选项可以进行电压灵敏度分析。

选择该项后即可在其下部的“outputnode”下拉列表中选定要分析的输出节点；

在“Outputreference”下拉列表中选择输出端的参考节点。

●选中“Current”单选项可以选择进行电流灵敏度分析。

电流灵敏度分析只能对信号源的电流进行分析，在选择该项后即可在其下部的“Outputsource”下拉列表选择要分析的信号源。

在“Outputscaling”栏可以选择灵敏度输出格式，有Absolute（绝对灵敏度）和Relative（相对灵敏度）两个选项。

2．“AnalysisType”选项区域

在“AnalysisType”选项区域中：

●选中“DCSensitivity”单选项可以进行直流灵敏度分析，分析结果将产生一个表格；

●选中“ACSensitivity”单选项可以进行交流灵敏度分析，分析结果将产生一个分析图。

选择交流灵敏度分析后，单击“EditAnalysis”按钮，进入灵敏度交流