lwk电路与电子学实验指导书(共64页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上电路与电子学实验指导书湘南学院计算机系硬件教研室 陆武魁编（内部使用，非经同意不得转载）第1章 Multisim 10基本操作Multisim 10是IIT公司06年底推出的版本。Multisim 10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 。1.1 Multisim 10基本操作1.1.1 基本界面仿真电源开关菜单栏工具栏元器件栏仪器仪表栏电路工作区状态栏1.1.2 文件基本操作 与Windows常用的文件操作一样，Multisim

2、10中也有：New-新建文件、Open-打开文件、Save-保存文件、Save As-另存文件、Print-打印文件、Print Setup-打印设置和Exit-退出等相关的文件操作。以上这些操作可以在菜单栏File子菜单下选择命令，也可以应用快捷键或工具栏的图标进行快捷操作。 1.1.3 元器件基本操作常用的元器件编辑功能有：90 Clockwise-顺时针旋转90、90 CounterCW-逆时针旋转90、Flip Horizontal-水平翻转、Flip Vertical-垂直翻转、Component Properties-元件属性等。这些操作可以在菜单栏Edit子菜单下选择命令，也可以

3、应用快捷键进行快捷操作。 原始图像 顺时针旋转90 逆时针旋转90 水平翻转 垂直翻转1.1.4 文本基本编辑 对文字注释方式有两种：直接在电路工作区输入文字或者在文本描述框输入文字，两种操作方式有所不同1. 电路工作区输入文字 单击Place / Text命令或使用Ctrl+T快捷操作，然后用鼠标单击需要输入文字的位置，输入需要的文字。用鼠标指向文字块，单击鼠标右键，在弹出的菜单中选择Color命令，选择需要的颜色。双击文字块，可以随时修改输入的文字。2. 文本描述框输入文字利用文本描述框输入文字不占用电路窗口，可以对电路的功能、 实用说明等进行详细的说明，可以根据需要修改文字的大小和字体。

4、单击View/ Circuit Description Box命令或使用快捷操作Ctrl+D ，打开电路文本描述框，在其中输入需要说明的文字，可以保存和打印输入的文本。 1.1.5 图纸标题栏编辑 单击Place / Title Block命令，在打开对话框的查找范围处指向Multisim / Titleblocks目录，在该目录下选择一个*.tb7图纸标题栏文件，放在电路工作区。用鼠标指向文字块，单击鼠标右键，在弹出的菜单中选择Properties命令。如下图所示： 1.1.6 子电路创建 子电路是用户自己建立的一种单元电路。将子电路存放在用户器件库中，可以反复调用并使用子电路。利用子电路可

5、使复杂系统的设计模块化、层次化，可增加设计电路的可读性、提高设计效率、缩短电路周期。创建子电路的工作需要以下几个步骤：选择、创建、调用、修改 。子电路创建：单击Place/Replace by Subcircuit命令，在屏幕出现Subcircuit Name的对话框中输入子电路名称sub1 ，单点OK，选择电路复制到用户器件库，同时给出子电路图标，完成子电路的创建。子电路调用：单击Place/Subcircuit命令或使用Ctrl+B快捷操作，输入已创建的子电路名称sub1，即可使用该子电路。子电路修改：双击子电路模块，在出现的对话框中单击Edit Subcircuit命令，屏幕显示子电路的

6、电路图，直接修改该电路图。子电路的输入/输出：为了能对子电路进行外部连接，需要对子电路添加输入/输出。单击Place / HB/SB Connecter命令或使用Ctrl+I快捷操作，屏幕上出现输入/输出符号，将其与子电路的输入/输出信号端进行连接。带有输入/输出符号的子电路才能与外电路连接。子电路选择：把需要创建的电路放到电子工作平台的电路窗口上，按住鼠标左键，拖动，选定电路。被选择电路的部分由周围的方框标示，完成子电路的选择。1.2 Multisim 10电路创建1.2.1 元器件1. 选择元器件 在元器件栏中单击要选择的元器件库图标，打开该元器件库。在屏幕出现的元器件库对话框中选择所需的

7、元器件，常用元器件库有13个：信号源库、基本元件库、二极管库、晶体管库、模拟器件库、TTL数字集成电路库、CMOS数字集成电路库、其他数字器件库、混合器件库、指示器件库、其他器件库、射频器件库、机电器件库等。2. 选中元器件 鼠标点击元器件，可选中该元器件。3. 元器件操作 选中元器件，单击鼠标右键，在菜单中出现下列操作命令：Cut：剪切Copy：复制Flip Horizontal：选中元器件的水平翻转；Flip Vertical：选中元器件的垂直翻转；90 Clockwise：选中元器件的顺时针旋转90；90 CounterCW：选中元器件的逆时针旋转90；Color：设置器件颜色Edit

8、Symbol：设置器件参数Help：帮助信息4. 元器件特性参数 双击该元器件，在弹出的元器件特性对话框中，可以设置或编辑元器件的各种特性参数。元器件不同每个选项下将对应不同的参数。 例如：NPN三极管的选项为： Label - 标识 Display - 显示 Value - 数值 Pins 管脚1.2.2 电路图1. Circuit选项Show栏目的显示控制如下：Labels 标签RefDes 元件序号Values 值Attributes 属性Pin names 管脚名字Pin numbers 管脚数目 2.Workspace 环境Sheet size栏目实现图纸大小和方向的设置；Zoom

9、level栏目实现电路工作区显示比例的控制。 3.Wring 连线Wire width栏目设置连接线的线宽； Autowire栏目控制自动连线的方式。 4.Font 字体5.PCB 电路板PCB选项选择与制作电路板相关的命令 。6.Visibility 可视选项选择菜单Options栏下的Sheet Properties命令，出现如图所示的对话框，每个选项下又有各自不同的对话内容，用于设置与电路显示方式相关的选项。1.3 Multisim 10操作界面1.3.1 Multisim 10菜单栏12个菜单栏包括了该软件的所有操作命令。从左至右为：File（文件）、Edit（编辑）、View（窗口）

10、、Place（放置）、MCU（微控制器）、Simulate（仿真）、Transfer（文件输出）、Tools（工具）、Reports（报告）、Options（选项）、Window（窗口）和Help（帮助）。1. File（文件）菜单建立一个新文件打开文件打开示例关闭关闭所有保存保存为保存所有建立一个新项目打开一个新项目保存项目关闭项目项目备份打印打印预览打印选项曾打开文件曾打开项目退出2. Edit（编辑）菜单撤销重做剪切拷贝粘贴删除全选删除电路中的其他页作为子电路粘贴查找图形顺序分配到层层设置元件旋转表题区位置编辑表题字体对话框注释所选元件属性3. View（窗口）菜单全屏显示参数列表放大电

11、路缩小电路以100%的比率来显示电路窗口适合窗口显示按比率放大显示窗格显示电路边界显示纸张边界显示或关闭标尺显示或关闭状态栏设计工具箱电子表格视图电路描述框工具注释/图表放置元器件连接点连接线总线连接器从文件中放置分层模块新建分层模块用分层模块来取代新建子电路用子电路取代多页电路合并总线注释放置文字放置图形放置标题信息栏4. Place（放置）菜单 5. Simulate（仿真）菜单运行暂停仪表仿真交互设置数字仿真设置选择仿真方法电路仿真错误记录/检查数据跟踪装载仿真设置保存仿真设置VHDL 仿真观察属性对话框方向观察清除仪器数据全局元件误差对话框设置6. Transfer（文件输出）菜单转换

12、到Ultiboard转换到其他PCB制版将Multisim数据传给Ultiboard从Ultiboard传入数据导出列表7. Tools（工具）菜单元件设计向导数据库重新命名/重新编号元件置换元件更新电路元件电气规则检查清除ERC标记符号编辑器标题块编辑描述框编辑对话框编辑标签捕获屏幕区域网络设计资源共享8. Reports（报告）菜单 9. Options（选项）菜单全局设置操作环境工作表单属性用户命令交互设置10. Window（窗口）菜单新窗口层叠窗口水平分割排列显示垂直分割排列显示关闭所有窗口窗口对话框当前用户文档名称11. Help（帮助）菜单1.3.3 Multisim 10元器件

13、栏由于该工具栏是浮动窗口，所以不同用户显示会有所不同（方法是：用鼠标右击该工具栏就可以选择不同工具栏，或者鼠标左键单击工具栏不要放，便可以随意拖动）。从左到右依次是：新建，打开，保存，打印，打印预览，剪切，复制，粘贴，撤销，重做。满屏显示，放大，缩小，选择放大，100%显示。电源，电阻，二极管，三极管，集成电路，TTL集成电路，COMS集成电路，数字器件，混合器件库，指示器件库，其他器件库，电机类器件库，射频器件库。导线，总线。显示或隐藏设计项目栏，电路属性栏，电路元件属性栏，新建元件对话框，启动仿真分析，图表，电气规则检查，从Unltiboard导入数据，导出数据到unltiboard，使用

14、元件列表，帮助。1.3.4 Multisim 仪器仪表栏Multisim 在仪器仪表栏下提供了17个常用仪器仪表，依次为数字万用表、函数发生器、瓦特表、双通道示波器、四通道示波器、波特图仪、频率计、字信号发生器、逻辑分析仪、逻辑转换器、IV分析仪、失真度仪、频谱分析仪、网络分析仪、Agilent信号发生器、Agilent万用表、Agilent示波器。1.4 Multisim 仪器仪表使用1.4.1 数字万用表（Multimeter） Multisim 提供的万用表外观和操作与实际的万用表相似，可以测电流A、电压V、电阻和分贝值db，测直流或交流信号。万用表有正极和负极两个引线端 。1.4.2

15、函数发生器（Function Generator）Multisim 提供的函数发生器可以产生正弦波、三角波和矩形波，信号频率可在1Hz到999MHz范围内调整。信号的幅值以及占空比等参数也可以根据需要进行调节。信号发生器有三个引线端口：负极、正极和公共端。1.4.3 瓦特表（Wattmeter） Multisim 提供的瓦特表用来测量电路的交流或者直流功率，瓦特表有四个引线端口：电压正极和负极、电流正极和负极。1.4.4 双通道示波器（Oscilloscope）Multisim 提供的双通道示波器与实际的示波器外观和基本操作基本相同，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

16、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。示波器的控制面板分为四个部分：1. Time base（时间基准） Scale（量程）：设置显示波形时的X轴时间基准。 X position（X轴位置）：设置X轴的起始位置。 显示方式设置有四种：Y/T方式指的是X轴显示时间，Y轴显示电压值；Add方式指的是X轴显示时间，Y轴显示A通道和B通道电压之和；A/B或B/A方式指的是X轴和Y轴都显示电压值。2. Channel A（通道A） Scale（量程）：通道A的Y轴电压刻度设置。 Y position（Y轴位置）：设置Y轴的起始

17、点位置，起始点为0表明Y轴和X轴重合，起始点为正值表明Y轴原点位置向上移，否则向下移。 触发耦合方式：AC（交流耦合）、0（0耦合）或DC（直流耦合），交流耦合只显示交流分量，直流耦合显示直流和交流之和，0耦合，在Y轴设置的原点处显示一条直线。3. Channel B（通道B） 通道B的Y轴量程、起始点、耦合方式等项内容的设置与通道A相同。4. Tigger（触发） 触发方式主要用来设置X轴的触发信号、触发电平及边沿等。 Edge（边沿）：设置被测信号开始的边沿，设置先显示上升沿或下降沿。Level（电平）：设置触发信号的电平，使触发信号在某一电平时启动扫描。触发信号选择：Auto（自动）、通

18、道A和通道B表明用项应的通道信号作为触发信号；ext为外触发；Sing为单脉冲触发；Nor为一般脉冲触发。1.4.5 四通道示波器（4 Channel Oscilloscope）四通道示波器与双通道示波器的使用方法和参数调整方式完全一样，只是多了一个通道控制器旋钮 ，当旋钮拨到某个通道位置，才能对该通道的Y轴进行调整。 1.4.6 波特图仪（Bode Plotter） 利用波特图仪可以方便地测量和显示电路的频率响应，波特图仪适合于分析滤波电路或电路的频率特性，特别易于观察截止频率。需要连接两路信号，一路是电路输入信号，另一路是电路输出信号，需要在电路的输入端接交流信号。 波特图仪控制面板分为M

19、agnitude（幅值）或Phase（相位）的选择、Horizontal（横轴）设置、Vertical（纵轴）设置、显示方式的其他控制信号，面板中的F指的是终值，I指的是初值。在波特图仪的面板上，可以直接设置横轴和纵轴的坐标及其参数。 例如：构造一阶RC滤波电路，输入端加入正弦波信号源，电路输出端与示波器相连，目的是为了观察不同频率的输入信号经过RC滤波电路后输出信号的变化情况。调整纵轴幅值测试范围的初值I和终值F，调整相频特性纵轴相位范围的初值I和终值F。 打开仿真开关，点击幅频特性在波特图观察窗口可以看到幅频特性曲线；点击相频特性可以在波特图观察窗口显示相频特性曲线 。1.4.7 频率计（

20、Frequency couter）频率计主要用来测量信号的频率、周期、相位，脉冲信号的上升沿和下降沿，频率计的图标、面板以及使用如图所示。使用过程中应注意根据输入信号的幅值调整频率计的Sensitivity（灵敏度）和Trigger Level（触发电平）。 1.4.8 数字信号发生器（Word Generator）数字信号发生器是一个通用的数字激励源编辑器，可以多种方式产生32位的字符串，在数字电路的测试中应用非常灵活。左侧是控制面板，右侧是字信号发生器的字符窗口。控制面板分为Controls（控制方式）、Display（显示方式）、Trigger（触发）、Frequency（频率）等几个部

21、分。 1.4.9 逻辑分析仪（Logic Analyzer）Multiuse 面板分上下两个部分，上半部分是显示窗口，下半部分是逻辑分析仪的控制窗口，控制信号有：Stop（停止）、Reset（复位）、Reverse（反相显示）、Clock（时钟）设置和Trigger（触发）设置。 提供了16路的逻辑分析仪，用来数字信号的高速采集和时序分析。逻辑分析仪的图标如图所示。逻辑分析仪的连接端口有：16路信号输入端、外接时钟端C、时钟限制Q以及触发限制T。 Clock setup（时钟设置）对话框 Clock Source（时钟源）选择外触发或内触发；Clock rate（时钟频率）： 1Hz100MH

22、z范围内选择； Sampling Setting（取样点设置）：Pre-trigger samples （触发前取样点）、Post- trigger samples（触发后取样点） 和Threshold voltage（开启电压）设置。 点击Trigger下的 Set（设置）按钮时，出现Trigger Setting（触发设置）对话框 如图所示。Trigger Clock Edge（触发边沿）：Positive（上升沿）、Negative（下降沿）、Both（双向触发）。Trigger patterns（触发模式）：由A、B、C定义触发模式，在Trigger Combination（触发组合）

23、下有21种触发组合可以选择。1.4.10 逻辑转换器（Logic Converter）Multisim提供了一种虚拟仪器：逻辑转换器。实际中没有这种仪器，逻辑转换器可以在逻辑电路、真值表和逻辑表达式之间进行转换。有8路信号输入端，1路信号输出端。6种转换功能依次是：逻辑电路转换为真值表、真值表转换为逻辑表达式、真值表转换为最简逻辑表达式、逻辑表达式转换为真值表、逻辑表达式转换为逻辑电路、逻辑表达式转换为与非门电路。1.4.11 IV分析仪（IV Analyzer）IV分析仪专门用来分析晶体管的伏安特性曲线，如二极管、NPN管、PNP管、NMOS管、PMOS管等器件。IV分析仪相当于实验室的晶体

24、管图示仪，需要将晶体管与连接电路完全断开，才能进行IV分析仪的连接和测试。IV分析仪有三个连接点，实现与晶体管的连接。IV分析仪面板左侧是伏安特性曲线显示窗口；右侧是功能选择。1.4.12 失真度仪（Distortion Analyzer）失真度仪专门用来测量电路的信号失真度，失真度仪提供的频率范围为20Hz100kHz。 面板最上方给出测量失真度的提示信息和测量值。Fundamental Freq（分析频率）处可以设置分析频率值；选择分析THD（总谐波失真）或SINAD（信噪比），单击Set按钮，打开设置窗口如图所示，由于THD的定义有所不同，可以设置THD的分析选项。 1.4.13 频谱分

25、析仪（Spectrum Analyzer）用来分析信号的频域特性，其频域分析范围的上限为4GHz。 Span Control用来控制频率范围，选择Set Span的频率范围由Frequency区域决定；选择Zero Span的频率范围由Frequency区域设定的中心频率决定；选择Full Span的频率范围为1KHz4GHz。Frequency用来设定频率：Span设定频率范围、Start设定起始频率、Center设定中心频率、End设定终止频率。Amplitude用来设定幅值单位，有三种选择：dB、dBm、Lin。Db = 10log10V；dBm = 20log10（V/0.775）；L

26、in为线性表示。Resolution Freq.用来设定频率分辨的最小谱线间隔，简称频率分辨率。1.4.14 网络分析仪（Network Analyzer）网络分析仪主要用来测量双端口网络的特性，如衰减器、放大器、混频器、功率分配器等。Multisim提供的网络分析仪可以测量电路的S参数、并计算出H、Y、Z参数。 Mode提供分析模式：Measurement测量模式；RF Characterizer射频特性分析；Match Net Designer电路设计模式。Graph用来选择要分析的参数及模式，可选择的参数有S参数、H参数、Y参数、Z参数等。模式选择有Smith（史密斯模式）、Mag/Ph

27、（增益/相位频率响应，波特图）、Polar（极化图）、Re/Im（实部/虚部）。Trace用来选择需要显示的参数。 Marker用来提供数据显示窗口的三种显示模式：Re/Im为直角坐标模式；Mag/Ph（Degs）为极坐标模式；dB Mag/Ph（Deg）为分贝极坐标模式。Settings用来提供数据管理，Load读取专用格式数据文件；Save存储专用格式数据文件；Exp输出数据至文本文件；Print打印数据。Simulation Set按钮用来设置不同分析模式下的参数。1.4.15 仿真Agilent仪器仿真Agilent仪器有三种：Agilent信号发生器、Agilent万用表、Agile

28、nt示波器。这三种仪器与真实仪器的面板，按钮、旋钮操作方式完全相同，使用起来更加真实。 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15 MHz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.

29、 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。第2章 Multisim10的基本分析方法主 要 内 容 2.1 直流工作点分析（DC Operating Point Analysis ） 2.2 交流分析（AC Analysis） 2.3 瞬态分析（Transient Analysis） 2.4 傅立叶分析（Fourier Analysis） 2.5 失真分析（

30、Distortion Analysis） 2.6 噪声分析（Noise Analysis） 2.7 直流扫描分析（DC Sweep Analysis） 2.8参数扫描分析（Parameter Sweep Analysis）2.1 直流工作点分析直流工作点分析也称静态工作点分析，电路的直流分析是在电路中电容开路、电感短路时，计算电路的直流工作点，即在恒定激励条件下求电路的稳态值。在电路工作时，无论是大信号还是小信号，都必须给半导体器件以正确的偏置，以便使其工作在所需的区域，这就是直流分析要解决的问题。了解电路的直流工作点，才能进一步分析电路在交流信号作用下电路能否正常工作。求解电路的直流工作点在

31、电路分析过程中是至关重要的。 2.1.1构造电路 为了分析电路的交流信号是否能正常放大，必须了解电路的直流工作点设置得是否合理，所以首先应对电路得直流工作点进行分析。在Multisim 10工作区构造一个单管放大电路，电路中电源电压、各电阻和电容取值如图所示。注意：图中的1，2，3，4，5等编号可以从Options-sheet propertiescircuitshow all调试出来。执行菜单命令Simulate/Analyses，在列出的可操作分析类型中选择DC Operating Point，则出现直流工作点分析对话框，如图A所示。直流工作点分析对话框B。 1. Output 选项 Ou

32、tput用于选定需要分析的节点。 左边Variables in circuit 栏内列出电路中各节点电压变量和流过电源的电流变量。右边Selected variables for 栏用于存放需要分析的节点。 具体做法是先在左边Variables in circuit 栏内中选中需要分析的变量（可以通过鼠标拖拉进行全选），再单击Add按钮，相应变量则会出现在Selected variables for 栏中。如果Selected variables for 栏中的某个变量不需要分析，则先选中它，然后点击Remove按钮，该变量将会回到左边Variables in circuit 栏中。 2.An

33、alysis Options 和Summary选项表示：分析的参数设置和Summary页中排列了该分析所设置的所有参数和选项。用户通过检查可以确认这些参数的设置。 2.1.3 检查测试结果 点击B图下部Simulate按钮，测试结果如图所示。测试结果给出电路各个节点的电压值。根据这些电压的大小，可以确定该电路的静态工作点是否合理。如果不合理，可以改变电路中的某个参数，利用这种方法，可以观察电路中某个元件参数的改变对电路直流工作点的影响。2.2 交流分析交流分析是在正弦小信号工作条件下的一种频域分析。它计算电路的幅频特性和相频特性，是一种线性分析方法。 Multisim 10在进行交流频率分析时

34、，首先分析电路的直流工作点，并在直流工作点处对各个非线性元件做线性化处理，得到线性化的交流小信号等效电路，并用交流小信号等效电路计算电路输出交流信号的变化。在进行交流分析时，电路工作区中自行设置的输入信号将被忽略。也就是说，无论给电路的信号源设置的是三角波还是矩形波，进行交流分析时，都将自动设置为正弦波信号，分析电路随正弦信号频率变化的频率响应曲线。2.2.1 构造电路 这里仍采用单管放大电路作为实验电路，电路如图所示。这时，该电路直流工作点分析的结果如下：三极管的基极电压约为0.653V，集电极电压约为5.46V，发射极电压为0V。2.2.2启动交流分析工具 执行菜单命令Simulate/A

35、nalyses，在列出的可操作分析类型中选择AC Analysis，则出现交流分析对话框，如图所示。对话框中Frequency Parameters页的设置项目、单位以及默认值等内容见表所示。 2.2.3 检查测试结果 电路的交流分析测试曲线如图所示,测试结果给出电路的幅频特性曲线和相频特性曲线,幅频特性曲线显示了3号节点（电路输出端）的电压随频率变化的曲线；相频特性曲线显示了3号节点的相位随频率变化的曲线。由交流频率分析曲线可知，该电路大约在7Hz 24MHz范围内放大信号，放大倍数基本稳定，且相位基本稳定。超出此范围，输出电压将会衰减，相位会改变。 2.3 瞬态分析瞬态分析是一种非线性时域

36、分析方法，是在给定输入激励信号时，分析电路输出端的瞬态响应。Multisim在进行瞬态分析时，首先计算电路的初始状态，然后从初始时刻起，到某个给定的时间范围内，选择合理的时间步长，计算输出端在每个时间点的输出电压，输出电压由一个完整周期中的各个时间点的电压来决定。启动瞬态分析时，只要定义起始时间和终止时间，Multisim可以自动调节合理的时间步进值，以兼顾分析精度和计算时需要的时间，也可以自行定义时间步长，以满足一些特殊要求。2.3.1 构造电路 构造一个单管放大电路，电路中电源电压、各电阻和电容取值如图所示。 2.3.2 启动瞬态分析工具 执行菜单命令Simulate/Analyses，在

37、列出的可操作分析类型中选择Transient Analysis，出现瞬态分析对话框，如图所示。 瞬态分析对话框中Analysis Parameters页的设置项目、单位以及默认值等内容见表所示。 2.3.3 检查分析结果 放大电路的瞬态分析曲线如图所示。分析曲线给出输入节点2和输出节点5的电压随时间变化的波形，纵轴坐标是电压，横轴是时间轴。从图中可以看出输出波形和输入波形的幅值相差不太大，这主要是因为该放大电路晶体管发射极接有反馈电阻，从而影响了电路的放大倍数。2.4傅立叶分析傅立叶分析是一种分析复杂周期性信号的方法。它将非正弦周期信号分解为一系列正弦波、余弦波和直流分量之和。根据傅立叶级数的

38、数学原理，周期函数f(t)可以写为傅立叶分析以图表或图形方式给出信号电压分量的幅值频谱和相位频谱。傅立叶分析同时也计算了信号的总谐波失真（THD），THD定义为信号的各次谐波幅度平方和的平方根再除以信号的基波幅度，并以百分数表示：2.4.1 构造电路 构造一个单管放大电路，电路中电源电压、各电阻和电容取值如图所示。该放大电路在输入信号源电压幅值达到50mv时，输出端电压信号已出现较严重的非线性失真，这也就意味着在输出信号中出现了输入信号中未有的谐波分量。2.4.2 启动交流分析工具 执行菜单命令Simulate/Analyses，在列出的可操作分析类型中选择Fourier Analysis，则

39、出现傅立叶分析对话框，如图所示。傅立叶分析对话框中Analysis Parameters页的设置项目及默认值等内容见表所示。 2.4.3 检查分析结果 傅立叶分析结果如图所示。如果放大电路输出信号没有失真，在理想情况下，信号的直流分量应该为零，各次谐波分量幅值也应该为零，总谐波失真也应该为零。 从图可以看出，输出信号直流分量幅值约为1.15V，基波分量幅值约为4.36 V，2次谐波分量幅值约为1.58 V，从图表中还可以查出3次、4次及5次谐波幅值。同时可以看到总谐波失真（THD）约为35.96%，这表明输出信号非线性失真相当严重。线条图形方式给出的信号幅频图谱直观地显示了各次谐波分量的幅值。

40、2.5 失真分析放大电路输出信号的失真通常是由电路增益的非线性与相位不一致造成的。增益的非线性将会产生谐波失真，相位的不一致将产生互调失真。Multisim失真分析通常用于分析那些采用瞬态分析不易察觉的微小失真。如果电路有一个交流信号，Multisim的失真分析将计算每点的二次和三次谐波的复变值；如果电路有两个交流信号，则分析三个特定频率的复变值，这三个频率分别是：（f1f2），（f1f2），（2f1f2）。2.5.1构造电路 设计一个单管放大电路，电路参数及电路结构如图所示。对该电路进行直流工作点分析后，表明该电路直流工作点设计合理。在电路的输入端加入一个交流电压源作为输入信号，其幅度为4V

41、，频率为1kHz。注意：双击信号电压源符号，在属性对话框中Distortion Frequency 1 Magnitude:项目下设置为4V。Distortion Frequency 2 Magnitude:项目下设置为4V。然后继续分析该放大电路。2.5.2启动失真分析工具 执行菜单命令Simulate/Analyses，在列出的可操作分析类型中选择Distortion Analysis，则出现瞬态分析对话框，如图所示。 失真分析对话框中Analysis Parameters页的设置项目、单位以及默认值等内容见表所示。2.5.3检查分析结果 电路的失真分析结果如图所示。由于该电路只有一个输入

42、信号，因此，失真分析结果给出的是谐波失真幅频特性和相频特性图。2.6 噪声分析电路中的电阻和半导体器件在工作时都会产生噪声，噪声分析就是定量分析电路中噪声的大小。Multisim提供了热噪声、散弹噪声和闪烁噪声等3种不同的噪声模型。噪声分析利用交流小信号等效电路，计算由电阻和半导体器件所产生的噪声总和。假设噪声源互不相关，而且这些噪声值都独立计算，总噪声等于各个噪声源对于特定输出节点的噪声均方根之和。 2.6.1构造电路 构造单管放大电路，双击信号电压源符号，在属性对话框中Distortion Frequency 1 Magnitude:项目下设置为1V。然后继续分析该单管放大电路。2.6.2

43、启动噪声分析工具 执行菜单命令Simulate/Analyses，在列出的可操作分析类型中选择Noise Analysis，则出现噪声分析对话框，如图所示。 噪声分析对话框中Analysis Parameters页的设置项目及其注释等内容见表所示。 噪声分析对话框中Frequency Parameters页如图所示。其中设置项目及其注释等内容见下表所示： 2.6.3检查分析结果 噪声分析曲线如图所示。其中上面一条曲线是总的输出噪声电压随频率变化曲线，下面一条曲线是等效的输入噪声电压随频率变化曲线。2.7 直流扫描分析直流扫描分析是根据电路直流电源数值的变化，计算电路相应的直流工作点。在分析前可

44、以选择直流电源的变化范围和增量。在进行直流扫描分析时，电路中的所有电容视为开路，所有电感视为短路。 在分析前，需要确定扫描的电源是一个还是两个，并确定分析的节点。如果只扫描一个电源，得到的是输出节点值与电源值的关系曲线。如果扫描两个电源，则输出曲线的数目等于第二个电源被扫描的点数。第二个电源的每一个扫描值，都对应一条输出节点值与第一个电源值的关系曲线。2.7.1构造电路 构造如图所示的电路，MOS管型号为2N7000，属于N沟道增强型MOS管。现在要利用直流扫描来测绘MOS管的输出特性曲线。 执行菜单命令Simulate/Analyses，在列出的可操作分析类型中选择DC Sweep，则出现直

45、流扫描分析对话框 直流扫描分析对话框中Analysis Parameters页中包含Source1和Source2两个区，区中设置项目及其注释等内容见表所示。 2.7.3检查分析结果 直流扫描分析曲线即MOS管的输出特性曲线，如图所示。横坐标为MOS管的漏极电压，纵坐标是MOS管的漏极电流（尽管图上标的是Voltage）。每一条曲线都是MOS管漏极电压与漏极电流的关系曲线且对应一个固定的栅极电压。 2.8参数扫描分析（Parameter Sweep Analysis）参数扫描分析是在用户指定每个参数变化值的情况下，对电路的特性进行分析。在参数扫描分析中，变化的参数可以从温度参数扩展为独立电压源、独立电流源、温度、模型参数和全局参数等多种参数。显然，温度扫描分析也可以通过参数扫描分析来完成。 1.构造电路2.启动参数扫描分析工具