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1、第2章Multisim9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(Distortion Analysis)2.6 噪声分析(Noise Analysis2.7 直流扫描分析(DC Sweep Analysis2.8 参数扫描分析(Parameter Sweep Analysis2.1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、
2、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Multisim9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。R22W . C2WuF-POL 注意：图中的 1，2，
3、3，4，5 等编号可以从 Options-sheet properties circuit show 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。Siwbt# Transfer Jaols 咬ports 今 BunF5Inrurnentsnteracwe Sinuhticm Settings. Ugrtsl Smjiawn Settrgs,B.DC Qpenmg Point,Transient An-alysE. Fourier Analp
4、E. 阻显 和Til/SS Dfitfiitfln Anal/%. DC Sweep.aiSen5iUwtyP Pafameter Sweep, Termer-ature Sweeps Pale Zera.AC AnalystSojfarbnn Error Log/Audit TraiRad Srnulsrtzcin Settings.Save SMulstKin settings,Probe Prwerbes.Clear Instrument EXataGqZI Component 匸比“貝鼻”i1. Output 选项Output用于选定需要分析的节点。左边Variables in cir
5、cuit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. Analysis Options和Summary选项表示：分析的参数设置和 Su
6、mmary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 9在进行交流频率分析时，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
7、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。WuF-POL V212 V2.2.2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 则出现交
8、流分析对话框，如图所示。AC Analysis，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。项目默认值单佢注释Start frequency （起始频军）1Hz交流分折时的起贻频車.可选单位有:H氛kHz. GHzStop frequency （终止频率）10Hz交疣分析时的终止频率*可选单位有:Hz.丽、 MHz. GHzSweep type （扫描类型）Decade交流分析曲线餡频率变化方式，可选项有:Dec OctaveNmtiber of point s per decade（扫崙点数）10指的是起点到终点共有劣少亍频率点，对线性扫描Ve
9、rtical scale （垂直刻度）Logaiitknuc扫描时的垂直刻度,可选项有：Lit嚴r 、 Logarithmic Decihek Octave223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7Hz24MHz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 是一种非线性时域分析方法，是在给定输入激励信号时，分析电路输
10、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，在列出的可操作分析类型中选择TransientAna
11、lysis，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。选项框项目默认值卑位注释Initial coiiditiDrs （初始条件）Set to Zero （设対零）不选如果希望从零初始状态起，则选择 此项Useidefmed（用戸自定义）不选如果希望从用户自己定义的初昭状 态起、则选择此项Calculate DC peiathig point （计算静态工件 点）不选如果从静态工作点起始分析|则选 择此顶Automatically detemmue initial conditions （黍域自动确定 初始
12、条件J选中规爾也以静态工作点作肯分析初 始条件如果仿真失败则使用用户 定义的初贻条件随时间变化的 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。tilt 4it VfeW looli滂曲目辿題0a 1够邊：丨t 1Tensient Analysis |Circuit 14 Transient Analysis2-AAZAAVoltage （V KtUoJ1h -A-A-A_）1lm1F2m.3 mii4 m5toGrapher ViewTime 佝Parame
13、tersC参数）Start tiw（起始时间0睥态分析的起始时间必须大于或等 于零且应小于结束时间End time（终止时间）0.001瞬态分析的终止时间必须大于起始 时间Maawtum time step settings（星大步进时间 设置）选中如果选中该项则可在以下三项中 挑选一项Mmimum number of tune points （最 小时间点数100自起始时间至结束时间之间，模拟 输岀的点数Maximum time step最犬步讲时1司）1&05模拟时的最大步进时间Generate time steps automatically （目动产生步进时间）选中1Muhisim将选
14、择模拟电路的杲为合 理及最大步进时间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Selected Trace:$22.4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。根据傅立叶级数的数学原理，周期函数f(t )可以写为f (t)=代 A1 cos t - A cos2 t 亠 亠 Bj sin，t B2sin 2 t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：1THD 二 yU：F/Ui 100%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
