模电实验共射放大电路Multisim仿真设计.docx

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模电实验共射放大电路Multisim仿真设计

Multisim模拟电路仿真实验

1.Multisim用户界面及基本操作

1.1Multisim用户界面

在众多的EDA仿真软件中，Multisim软件界面友好、功能强大、易学易用，受到电类设计开发人员的青睐。

Multisim用软件方法虚拟电子元器件及仪器仪表，将元器件和仪器集合为一体，是原理图设计、电路测试的虚拟仿真软件。

Multisim来源于加拿大图像交互技术公司（InteractiveImageTechnologies，简称IIT公司）推出的以Windows为基础的仿真工具，原名EWB。

IIT公司于1988年推出一个用于电子电路仿真和设计的EDA工具软件ElectronicsWorkBench（电子工作台，简称EWB），以界面形象直观、操作方便、分析功能强大、易学易用而得到迅速推广使用。

1996年IIT推出了EWB5.0版本，在EWB5.x版本之后，从EWB6.0版本开始，IIT对EWB进行了较大变动，名称改为Multisim（多功能仿真软件）。

IIT后被美国国家仪器（NI，NationalInstruments）公司收购，软件更名为NIMultisim，Multisim经历了多个版本的升级，已经有Multisim2001、Multisim7、Multisim8、Multisim9、Multisim10等版本，9版本之后增加了单片机和LabVIEW虚拟仪器的仿真和应用。

下面以Multisim10为例介绍其基本操作。

图1-1是Multisim10的用户界面，包括菜单栏、标准工具栏、主工具栏、虚拟仪器工具栏、元器件工具栏、仿真按钮、状态栏、电路图编辑区等组成部分。

图1-1Multisim10用户界面

菜单栏与Windows应用程序相似，如图1-2所示。

图1-2Multisim菜单栏

其中，Options菜单下的GlobalPreferences和SheetProperties可进行个性化界面设置，Multisim10提供两套电气元器件符号标准：

ANSI：

美国国家标准学会，美国标准，默认为该标准，本章采用默认设置；

DIN：

德国国家标准学会，欧洲标准，与中国符号标准一致。

工具栏是标准的Windows应用程序风格。

标准工具栏：

视图工具栏：

图1-3是主工具栏及按钮名称，图1-4是元器件工具栏及按钮名称，图1-5是虚拟仪器工具栏及仪器名称。

图1-3Multisim主工具栏

图1-4Multisim元器件工具栏

图1-5Multisim虚拟仪器工具栏

项目管理器位于Multisim10工作界面的左半部分，电路以分层的形式展示，主要用于层次电路的显示，3个标签为：

Hierarchy：

对不同电路的分层显示，单击“新建”按钮将生成Circuit2电路；

Visibility：

设置是否显示电路的各种参数标识，如集成电路的引脚名；

ProjectView：

显示同一电路的不同页。

1.2Multisim仿真基本操作

Multisim10仿真的基本步骤为：

1.建立电路文件

2.放置元器件和仪表

3.元器件编辑

4.连线和进一步调整

5.电路仿真

6.输出分析结果

具体方式如下：

1）建立电路文件

具体建立电路文件的方法有：

●打开Multisim10时自动打开空白电路文件Circuit1，保存时可以重新命名

●菜单File/New

●工具栏New按钮

●快捷键Ctrl+N

2）放置元器件和仪表

Multisim10的元件数据库有：

主元件库（MasterDatabase），用户元件库（UserDatabase），合作元件库（CorporateDatabase），后两个库由用户或合作人创建，新安装的Multisim10中这两个数据库是空的。

放置元器件的方法有：

●菜单PlaceComponent

●元件工具栏：

Place/Component

●在绘图区右击，利用弹出菜单放置

●快捷键Ctrl+W

放置仪表可以点击虚拟仪器工具栏相应按钮，或者使用菜单方式。

以晶体管单管共射放大电路放置+12V电源为例，点击元器件工具栏放置电源按钮（PlaceSource），得到如图1-6所示界面。

图1-6放置电源

修改电压值为12V，如图1-7所示。

图1-7修改电压源的电压值

同理，放置接地端和电阻，如图1-8所示。

图1-8放置接地端（左图）和电阻（右图）

图1-9为放置了元器件和仪器仪表的效果图，其中左下角是函数信号发生器，右上角是双通道示波器。

图1-9放置元器件和仪器仪表

3）元器件编辑

（1）元器件参数设置

双击元器件，弹出相关对话框，选项卡包括：

●Label：

标签，Refdes编号，由系统自动分配，可以修改，但须保证编号唯一性

●Display：

显示

●Value：

数值

●Fault：

故障设置，Leakage漏电；Short短路；Open开路；None无故障（默认）

●Pins：

引脚，各引脚编号、类型、电气状态

（2）元器件向导（ComponentWizard）

对特殊要求，可以用元器件向导编辑自己的元器件，一般是在已有元器件基础上进行编辑和修改。

方法是：

菜单Tools/ComponentWizard，按照规定步骤编辑，用元器件向导编辑生成的元器件放置在UserDatabase（用户数据库）中。

4）连线和进一步调整

连线：

（1）自动连线：

单击起始引脚，鼠标指针变为“十”字形，移动鼠标至目标引脚或导线，单击，则连线完成，当导线连接后呈现丁字交叉时，系统自动在交叉点放节点（Junction）；

（2）手动连线：

单击起始引脚，鼠标指针变为“十”字形后，在需要拐弯处单击，可以固定连线的拐弯点，从而设定连线路径；

（3）关于交叉点，Multisim10默认丁字交叉为导通，十字交叉为不导通，对于十字交叉而希望导通的情况，可以分段连线，即先连接起点到交叉点，然后连接交叉点到终点；也可以在已有连线上增加一个节点（Junction），从该节点引出新的连线，添加节点可以使用菜单Place/Junction，或者使用快捷键Ctrl+J。

进一步调整：

（1）调整位置：

单击选定元件，移动至合适位置；

（2）改变标号：

双击进入属性对话框更改；

（3）显示节点编号以方便仿真结果输出：

菜单Options/SheetProperties/Circuit/NetNames，选择ShowAll；

（4）导线和节点删除：

右击/Delete，或者点击选中，按键盘Delete键。

图1-10是连线和调整后的电路图，图1-11是显示节点编号后的电路图。

图1-10连线和调整后的电路图

（a）显示节点编号对话框（b）显示节点编号后的电路图

图1-11电路图的节点编号显示

5）电路仿真

基本方法：

●按下仿真开关，电路开始工作，Multisim界面的状态栏右端出现仿真状态指示；

●双击虚拟仪器，进行仪器设置，获得仿真结果

图1-12是示波器界面，双击示波器，进行仪器设置，可以点击Reverse按钮将其背景反色，使用两个测量标尺，显示区给出对应时间及该时间的电压波形幅值，也可以用测量标尺测量信号周期。

图1-12示波器界面（右图为点击Reverse按钮将背景反色）

6）输出分析结果

使用菜单命令Simulate/Analyses，以上述单管共射放大电路的静态工作点分析为例，步骤如下：

●菜单Simulate/Analyses/DCOperatingPoint

●选择输出节点1、4、5，点击ADD、Simulate

图1-13静态工作点分析

2.共射放大电路仿真实验

放大是对模拟信号最基本的处理，图2-1是单管共射放大电路（NPN型三极管）的仿真电路图。

图2-1单管共射放大电路（NPN型三极管）

进行直流工作点分析，采用菜单命令Simulate/Analysis/DCOperatingPoint，在对话框中设置分析节点及电压或电流变量，如图3-2所示。

图3-3是直流工作点分析结果。

图3-2直流工作点分析对话框

图3-3直流工作点分析结果

当静态工作点合适，并且加入合适幅值的正弦信号时，可以得到基本无失真的输出，如图3-4所示。

（a）

（b）

图3-4单管共射放大电路输入输出波形

试着求出该共射放大电路的静态工作点。