第3章第4节 电路仿真分析PPT讲稿.ppt

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1、第3章第4节 电路仿真分析Multisim 2001第1页，共31页，编辑于2022年，星期一一、直流工作点分析一、直流工作点分析 直流工作点分析（直流工作点分析（DC Operating Point AnalysisDC Operating Point Analysis）在进行直流工作点分析在进行直流工作点分析时，软件将交流电压源视为短路，交流电流源视为开路，电容视为开路，电感视为时，软件将交流电压源视为短路，交流电流源视为开路，电容视为开路，电感视为短路。进行电路的其它分析时，首先进行直流工作点分析，以便建立小信号模型。短路。进行电路的其它分析时，首先进行直流工作点分析，以便建立小信号模型

2、。具体分析步骤如下：具体分析步骤如下：1、创建电路、创建电路 例如我们要建立如图所示单管放大电例如我们要建立如图所示单管放大电路，单击主菜单路，单击主菜单Options命令下的命令下的Preferences项，在弹出的对话框中选项，在弹出的对话框中选择择 Circuit标签，选中标签，选中 Show node name节点号就显示在电路图上。节点号就显示在电路图上。第2页，共31页，编辑于2022年，星期一 点点击击主主菜菜单单的的SimulateSimulate选选 项项 下下 AnalysisDC AnalysisDC Operating Operating Point”Point”命命令

3、令，弹弹出出AnalysisDC AnalysisDC Operating Operating Point Point AnalysisAnalysis对对话话框框如如图图所所示示，该对话该对话框包括框包括:OutputOutput Analysis Analysis Summary Summary 共共3 3个个标签标签。2、分析设置、分析设置第3页，共31页，编辑于2022年，星期一 下面下面对对3 3个个标签页标签页加以介加以介绍绍：1 1）Output Output 标签页标签页：设设置所要分析的置所要分析的节节点点电压电压和和电电源支路的源支路的电电流。流。（1 1）Variable

4、s Variables in in circuitcircuit栏栏 :用用于于选选择择要要分分析析的的电电路路变变量量。栏栏内内列列出出了了可用于分析全部可用于分析全部变变量量,(,(节节点点电压电压以及流以及流过电压过电压源的源的电电流流)。（2 2）Selected Selected variables variables for for analysisanalysis 栏栏 :用用来来确确定定需需要要分分析析的的变变量量，需需要用户从要用户从Variables in circuitVariables in circuit栏中选取。栏中选取。第4页，共31页，编辑于2022年，星期一方

5、法是方法是:在在Variables in circuit栏栏 点击要分析的变点击要分析的变量量,选中后变量背景变成选中后变量背景变成蓝色。再点击蓝色。再点击 Add 按钮按钮.第5页，共31页，编辑于2022年，星期一2）analysis Options 标签页标签页：设置与仿真分析设置与仿真分析有关的其它分析，如图所示。有关的其它分析，如图所示。1、SPICE 仿真模型选择：仿真模型选择：可以选择可以选择Multisim自带模自带模型或用户定义模型。型或用户定义模型。2、Other 其它选项：其它选项：Maximum number of最大仿真步数最大仿真步数Title for 标题标题第6

6、页，共31页，编辑于2022年，星期一 在在Summary标标签签页页中中，程程序序给给出出了了所所设设定定的的参参数数和和选选项项，用用户户可可进进一一步步确确认认所所要要进进行行的的分析设置。分析设置。3）Summary标签页：标签页：对分析设对分析设置进行汇总确认，如图所示。置进行汇总确认，如图所示。单击单击OK按钮：保存分析设按钮：保存分析设 置，可供以后使用。置，可供以后使用。单击单击Cancel按钮放弃分析设置。按钮放弃分析设置。第7页，共31页，编辑于2022年，星期一3 3、进行仿真分析、进行仿真分析 单击单击Simulate按钮按钮即可进行分析。分析即可进行分析。分析结果显示

7、窗口如图所结果显示窗口如图所示。示。接点名参数值标题第8页，共31页，编辑于2022年，星期一二、瞬态分析二、瞬态分析 瞬瞬 态态 分分 析析(Transient Transient Analysis)Analysis)对对选选定定的的电电路路节节点点进进行行的的时时域域响响应应分分析析。即即观观察察节节点点的的电电压压波波形形。在在进进行行瞬瞬态态分分析析时时，直直流流电电源源具具有有恒恒定定的的数数值值，交交流流电电源源的的数数值值随随时时间间而而变变化化 。瞬态分析的具体步骤如下：瞬态分析的具体步骤如下：（一一）建建立立要要分分析析的的电电路路 创创建建带带通通滤滤波波器器电电路路如如图

8、所示，。图所示，。第9页，共31页，编辑于2022年，星期一 点点击击主主菜菜单单的的SimulateSimulate选选项项下下AnalysisTransient AnalysisTransient Analysis”Analysis”命命令令，弹弹出出Transient Transient Analysis Analysis 对对话话框框如如图图所所示示，该该对对话话框框包包括括Analysis Analysis ParametersParameters、Output Output、Analysis OptionsAnalysis Options及及SummarySummary共共4 4个

9、个标签标签。除了除了AnalysisAnalysis Parameters Parameters标签标签外，其余外，其余标签页标签页与直与直流工作点分析的流工作点分析的设设置置一一样样。1、分析设置分析设置第10页，共31页，编辑于2022年，星期一Automatically determine initial conditions Automatically determine initial conditions 程序自程序自动设动设置初始置初始值值。Set to zero Set to zero 初始初始值设值设置置为为0 0。User defined User defined 由用由用

10、户户定定义义初始初始值值。Calculate Calculate DC DC operating operating point point 通通过过计计算算直直流流工工作作点点得得到到的的初初始始值值。Automatically determine initial conditions Automatically determine initial conditions 自自动获动获得得规规定的初始定的初始值值。在在Analysis Parameters标签页中则包括如下标签页中则包括如下项目：项目：1）Initial conditions区：区：其功能是设置初始其功能是设置初始条件，包括以

11、下选项：条件，包括以下选项：第11页，共31页，编辑于2022年，星期一2 2）ParametersParameters区区：对对时时间间间间隔隔和和步步长长等等参参数数进进行行设设置。包括：置。包括：Start time：设置分设置分析开始的时间。析开始的时间。End time：设置分设置分析结束的时间。析结束的时间。Maximum time step：设置最大时间步设置最大时间步长。长。Generate time steps automa：由软件自动决定分析由软件自动决定分析的时间步长。的时间步长。第12页，共31页，编辑于2022年，星期一 分析设置完毕后，单击图对话框下部的分析设置完毕

12、后，单击图对话框下部的Simulate按钮即可进行分析。本按钮即可进行分析。本例选择接点例选择接点8进行分析，分析结果如图所示。进行分析，分析结果如图所示。瞬态分析分析结果瞬态分析分析结果3）仿真分析）仿真分析在在Output标签选择标签选择#3节点。节点。第13页，共31页，编辑于2022年，星期一3、交流分析、交流分析交流分析：交流分析：交流分析交流分析(AC Analysis)就是对电路进行交流频率响应分析。分析时就是对电路进行交流频率响应分析。分析时Multisim 仿真软件首先对电路进行直流工作点分析，以建立电路中仿真软件首先对电路进行直流工作点分析，以建立电路中非线性元件的交流小信

13、号模型。然后对电路进行交流分析，并且输非线性元件的交流小信号模型。然后对电路进行交流分析，并且输入信号源都被认为是正弦波信号。若使用函数信号发生器作为输入入信号源都被认为是正弦波信号。若使用函数信号发生器作为输入信号时，即使选用三角波或方波信号，信号时，即使选用三角波或方波信号，Multisim 也自动将它改为正也自动将它改为正弦波形输出。弦波形输出。第14页，共31页，编辑于2022年，星期一首先在首先在Multisim用户界面的电路窗口中，创建如图所示的用户界面的电路窗口中，创建如图所示的RCL电路。电路。第15页，共31页，编辑于2022年，星期一该对话框含有该对话框含有4个标个标签，除

14、签，除Frequency Parameters标签外，其余与直标签外，其余与直流工作点分析的标流工作点分析的标签一样，在此不再签一样，在此不再赘述。赘述。然后单击然后单击Simulate菜单中菜单中Analyses选项下的选项下的AC Analysis命令，弹出如图所示的命令，弹出如图所示的AC Analysis对对话框。话框。第16页，共31页，编辑于2022年，星期一Start frequency：设置交流分析的起始频率。：设置交流分析的起始频率。Stop frequency(FSTOP)：设置交流分析的终止频率。：设置交流分析的终止频率。Sweep type：设置交流分析的扫描方式，主要

15、有：设置交流分析的扫描方式，主要有：Decade(十倍程扫描十倍程扫描)、Octave(八倍程扫描八倍程扫描)和和Linear(线性扫描线性扫描)。通常采用十倍程扫描。通常采用十倍程扫描(Decade选项选项)，以对数方式展现。，以对数方式展现。Number of points per decade：设置每十倍频率的取样数量。设置的值越：设置每十倍频率的取样数量。设置的值越大，则分析所需的时间越长。大，则分析所需的时间越长。Vertical scale：设置纵坐标的刻度。主要有：设置纵坐标的刻度。主要有Decibel(分贝）、分贝）、0crave(八倍八倍)、Linear(线性线性)和和Log

16、arithmic(对数对数)，通常采用，通常采用Logarithmic或或Decibel选项。选项。Frequency Parameters标签页主要用标签页主要用于设置于设置AC分析时的频率参数。分析时的频率参数。第17页，共31页，编辑于2022年，星期一对于例中的电路，设置参数如下图对于例中的电路，设置参数如下图在在Output标签标签选择选择#2节点。节点。单击单击Simulate按钮，按钮，其结果其结果如图下所示。如图下所示。第18页，共31页，编辑于2022年，星期一4、傅里叶分析、傅里叶分析 所谓傅里叶分析所谓傅里叶分析(Fourier Analysis)就是求解一个时域信号的直

17、流就是求解一个时域信号的直流分量、基波分量和各谐波分量的大小。在进行傅里叶分析前，首先确定分量、基波分量和各谐波分量的大小。在进行傅里叶分析前，首先确定分析节点，其次把电路的交流激励信号源设置为基频。分析节点，其次把电路的交流激励信号源设置为基频。第19页，共31页，编辑于2022年，星期一 下面以图示的方波激励下面以图示的方波激励RC电路为例，说明傅里叶分析的具体操作步电路为例，说明傅里叶分析的具体操作步骤。骤。首先在首先在Multisim 电路窗口中创建方波激励电路窗口中创建方波激励RC电路电路第20页，共31页，编辑于2022年，星期一 单击单击Simulate菜单中菜单中Analyse

18、s选项下的选项下的Fourier Analysis命令，弹出如下图所示的命令，弹出如下图所示的Fourier Analysis对话框。对话框。对话框含有对话框含有4个标个标签，除签，除Analysis Parameters标签外，标签外，其余与直流工作点其余与直流工作点分析的标签一样，分析的标签一样，在此不再赘述。在此不再赘述。第21页，共31页，编辑于2022年，星期一 (1)Sampling options区。区。主要用于设置有关采样的基本参数。主要用于设置有关采样的基本参数。Fundamental frequency：设置基波的频率，即交流信号激励源的频率或：设置基波的频率，即交流信号激

19、励源的频率或最小公因数频率。频率值的确定由电路所要处理的信号来决定。默认设最小公因数频率。频率值的确定由电路所要处理的信号来决定。默认设置为置为l kHz。Number Of harmonics：设置包括基波在内的谐波总数。默认设置为：设置包括基波在内的谐波总数。默认设置为9。Stop time for sampling(TSTOP)：设置停止取样的时间，该值一般比较小，：设置停止取样的时间，该值一般比较小，通常为毫秒级。通常为毫秒级。如果不知如何设置，可单击如果不知如何设置，可单击Estimate按钮，由按钮，由Multisim 8仿真软件自行设置。仿真软件自行设置。Edit transie

20、nt analysis：该按钮的功能是设置瞬态分析的选项，单击它弹：该按钮的功能是设置瞬态分析的选项，单击它弹出瞬态分析对话框，出瞬态分析对话框，参见参见2的叙述。的叙述。Analysis Parameters标签页主要用于设置傅里叶标签页主要用于设置傅里叶分析时的有关采样参数和显示方式。分析时的有关采样参数和显示方式。第22页，共31页，编辑于2022年，星期一(2)Results区。区。主要用于设置仿真结果的显示方式：主要用于设置仿真结果的显示方式：Display phase：显示傅里叶分析的相频特性。默认设置不选用。：显示傅里叶分析的相频特性。默认设置不选用。Display as bar

21、 graph：以线条形式来描绘频谱图。：以线条形式来描绘频谱图。Normalize graphs：显示归一化频谱图：显示归一化频谱图。Vertical scale：Y轴刻度类型选择：包括线性（轴刻度类型选择：包括线性（Linear）、对数）、对数(Log)和分和分贝贝(Decibel)3种类型。种类型。Displav：设置所要显示的项目：它包括：设置所要显示的项目：它包括3个选项：即个选项：即Chart(图表图表)、Graph(曲线曲线)和和Chartand Graph(图表和曲线图表和曲线)。第23页，共31页，编辑于2022年，星期一 对于本例对于本例RC的电路，基频设置为的电路，基频设置

22、为1000Hz，谐波的次数取，谐波的次数取9，电基，电基Estimate，即，即仿真软件自动给出停止取样的时间，同时在仿真软件自动给出停止取样的时间，同时在Output 标签中选择节点为仿真分析标签中选择节点为仿真分析变量。设置参数如下图所示。变量。设置参数如下图所示。第24页，共31页，编辑于2022年，星期一单击单击FourierAnalysis对话框中的对话框中的Simulate按钮，就会显示该电路的频按钮，就会显示该电路的频谱图。如下图所示。谱图。如下图所示。第25页，共31页，编辑于2022年，星期一分析电路传输函数的零极点所谓零极点分析分析电路传输函数的零极点所谓零极点分析(Pol

23、e Zero Analysis)就是求解一个电路传输函数的零点和极点。就是求解一个电路传输函数的零点和极点。、零极点分析、零极点分析下面以图示的电下面以图示的电路为例，说明傅路为例，说明傅里叶分析的具体里叶分析的具体操作步骤。操作步骤。首先在首先在Multisim 电路窗电路窗口中创建电路口中创建电路如图所示。如图所示。第26页，共31页，编辑于2022年，星期一单击单击Simulate菜单中菜单中Analyses选项下的选项下的Pole Zero命令，弹出如下图所示的命令，弹出如下图所示的Pole-Zero Analyses对话框。对话框。第27页，共31页，编辑于2022年，星期一对话框含

24、有对话框含有3个标签，除个标签，除Analysis Parameters标签外，其余与直流工作点分析的标签外，其余与直流工作点分析的标签一样，在此不再赘述。标签一样，在此不再赘述。1、Analysis Type 分析类型分析类型Gain Analysis 增益零极点分析增益零极点分析,输出电压比输入电压。输出电压比输入电压。Impedance Analysis 阻抗零极点阻抗零极点分析分析,输出电压比输入电流。输出电压比输入电流。Input Impedance 输入阻抗零极输入阻抗零极点分析点分析,输入电压比输入电流。输入电压比输入电流。Output Impedance 输出阻抗零输出阻抗零极

25、点分析极点分析,输出电压比输出电流。输出电压比输出电流。第28页，共31页，编辑于2022年，星期一2、Nodes 分式接点选择分式接点选择Input（+）输入接点）输入接点+端。端。Input（-）输入接点输入接点-端。端。Output（+）输出接点）输出接点+端。端。Output（-）输出接点）输出接点-端。端。3、Analysis 选择选择Pole And Zero Analyses零点和极零点和极点全分析。点全分析。Pole Analyses 只只分析极点。分析极点。Zero Analyses 只只分析零点。分析零点。第29页，共31页，编辑于2022年，星期一对于本例对于本例RLC电路，电路，设置参数如下图所设置参数如下图所示。示。第30页，共31页，编辑于2022年，星期一单击单击Pole-Zero Analyses对话框中的对话框中的Simulate按钮，就会显示该电路传输函数的零点按钮，就会显示该电路传输函数的零点和极点。如下图所示。和极点。如下图所示。1、2为极点3、4为零点实部虚部第31页，共31页，编辑于2022年，星期一