最详细最好的Multisim仿真教程概述.docx
《最详细最好的Multisim仿真教程概述.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《最详细最好的Multisim仿真教程概述.docx（39页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
最详细最好的Multisim仿真教程概述
第13章Multisim模拟电路仿真
本章Multisim10电路仿真软件，讲解使用Multisim进行模拟电路仿真的基本方法。
目录
1.Multisim软件入门
2.二极管电路
3.基本放大电路
4.差分放大电路
5.负反馈放大电路
6.集成运放信号运算和处理电路
7.互补对称（OCL）功率放大电路
8.信号产生和转换电路
9.可调式三端集成直流稳压电源电路
13.1Multisim用户界面及基本操作
13.1.1Multisim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13.1-1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13.1-1Multisim10用户界面
菜单栏与Windows应用程序相似，如图13.1-2所示。
图13.1-2Multisim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13.1-3是主工具栏及按钮名称，图13.1-4是元器件工具栏及按钮名称，图13.1-5是虚拟仪器工具栏及仪器名称。
图13.1-3Multisim主工具栏
图13.1-4Multisim元器件工具栏
图13.1-5Multisim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。
13.1.2Multisim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13.1-6所示界面。
图13.1-6放置电源
修改电压值为12V，如图13.1-7所示。
图13.1-7修改电压源的电压值
同理，放置接地端和电阻，如图13.1-8所示。
图13.1-8放置接地端（左图）和电阻（右图）
图13.1-9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13.1-9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13.1-10是连线和调整后的电路图，图13.1-11是显示节点编号后的电路图。
图13.1-10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13.1-11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13.1-12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13.1-12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13.1-13静态工作点分析
13.2二极管及三极管电路
13.2.1二极管参数测试仿真实验
半导体二极管是由PN结构成的一种非线性元件。
典型的二极管伏安特性曲线可分为4个区：
死区、正向导通区、反向截止区、反向击穿区，二极管具有单向导电性、稳压特性，利用这些特性可以构成整流、限幅、钳位、稳压等功能电路。
半导体二极管正向特性参数测试电路如图13.2-1所示。
表13.2-1是正向测试的数据，从仿真数据可以看出：
二极管电阻值不是固定值，当二极管两端正向电压小，处于“死区”，正向电阻很大、正向电流很小，当二极管两端正向电压超过死区电压，正向电流急剧增加，正向电阻也迅速减小，处于“正向导通区”。
图13.2-1二极管正向特性测试电路
表13.2-1二极管正向特性仿真测试数据
Rw
10%
20%
30%
50%
70%
90%
Vd/mV
299
496
544
583
613
660
Id/mA
0.004
0.248
0.684
1.529
2.860
7.286
rd=Vd/Id（欧姆）
74750
2000
795
381
214
90.58
半导体二极管反向特性参数测试电路如图13.2-2所示。
图13.2-2二极管反向特性测试电路
表13.2-2是反向测试的数据，从仿真数据可以看出：
二极管反向电阻较大，而正向电阻小，故具有单向特性。
反向电压超过一定数值（VBR），进入“反向击穿区”，反向电压的微小增大会导致反向电流急剧增加。
表13.2-2二极管反向特性仿真测试数据
Rw
10%
30%
50%
80%
90%
100%
Vd/mV
10000
30000
49993
79982
80180
80327
Id/mA
0
0.004
0.007
0.043
35
197
rd=Vd/Id（欧姆）
∞
7.5E6
7.1E6
1.8E6
2290.9
407.8
13.2.2二极管电路分析仿真实验
二极管是非线性器件，引入线性电路模型可使分析更简单。
有两种线性模型：
（1）大信号状态下的理想二极管模型，理想二极管相当于一个理想开关；
（2）正向压降与外加电压相比不可忽略，且正向电阻与外接电阻相比可以忽略时的恒压源模型，即一个恒压源与一个理想二极管串联。
图13.2-3是二极管实验电路，由图中的电压表可以读出：
二极管导通电压Von=0.617V;输出电压Vo=-2.617V。
图13.2-3二极管实验电路（二极管为IN4148）
利用二极管的单向导电性、正向导通后其压降基本恒定的特性，可实现对输入信号的限幅，
图13.2-4（a）是二极管双向限幅实验电路。
V1和V2是两个电压源，根据电路图，上限幅值为：
V1+Von，下限幅值为：
–V2–Von。
在Vi的正半周，当输入信号幅值小于（V1+Von）时，D1、D2均截止，故Vo=Vi；当Vi大于（V1+Von）时，D1导通、D2截止，Vo=V1+Von≈4.65V；在Vi的负半周，当|Vi|（V2+Vo
升级会员 