Multisim 实用使用手册

Multisim 实用使用手册 Multisim 是一种EDA 仿真工具，它为用户提供了丰富的元件库和功能齐全的各类虚拟仪器。 A1 Multisim 8 基本界面 启动Windows“开始”菜单“所有程序”中的Electronics Workbench/Multisim 8，打开Multisim 8的基本界面如图A1－1所示。 Multisim 8的基本界面主要由菜单栏、系统工具栏、快捷键栏、元件工具栏、仪表工具栏、连接Edaparts.com按钮、电路窗口、使用中的元件列表、仿真开关(Simulate)和状态栏等项组成。 图A1-1 Multisim 8的基本界面 A1.1 菜单栏 与所有Windows 应用程序类似，菜单中提供了软件中几乎所有的功能命令。Multisim 8 菜单栏包含着11 个主菜单，如图A1-2 所示，从左至右分别是File(文件菜单)、Edit(编辑菜单)、View(窗口显示菜单)、Place(放置菜单)、Simulate(仿真菜单)、Transfer(文件输出菜单)、 Tools(工具菜单)、Reports（菜单）、Options(选项菜单)、Window（窗口菜单）和Help(帮 助菜单)等。在每个主菜单下都有一个下拉菜单。 A1-2    菜单栏 1.File(文件)菜单 主要用于管理所创建的电路文件，如打开、保存和打印等，如图A1-3所示。 图A1－3 File菜单 New:提供一个空白窗口以建立一个新文件。 Open:打开一个已存在的*.ms8、*.ms7、*.msm、*.ewb或*.utsch等格式的文件。 Close:关闭当前工作区内的文件。 Save:将工作区内的文件以*.ms8的格式存盘。 Save As:将工作区内的文件换名存盘，仍为*.ms8格式。 Print..:打印当前工作区内的电路原理图。 Print Preview：打印预览。 Print Options：打印选项，其中包括 Printer Setup（打印机设置）、Print Circuit Setup(打印电路设置)、Print Instruments（打印当前工作区内的仪表波形图）。 Recent Circuits: 近几次打开过的文件，可选其中一个打开。 New Project、Open Project、Save Project和Recent Projects命令是指对某些专题文件进行的处理，仅在专业版中出现，教育版中无功能。 2．Edit（编辑）菜单 主要用于在电路绘制过程中，对电路和元件进行各种技术性处理，如图A1－4所示。 图A1－4 Edit菜单 其中Cut（剪切）、Copy（拷贝）等大多数命令与一般Windows应用软件基本相同，不 再介绍。 Find：搜索。 Graphic Annotation：图形注解。 Order：排序。 Assign to Layer：指定到层。 Layer Setting：层设置。 Title Block Position：标题栏位置设置。 Orientation：旋转。 Edit Symbol/Title Block..：编辑符号/标题栏。 Font..：字体设置。 Properties..：属性设置。 3．View（窗口显示）菜单用于确定仿真界面上显示的以及电路图的缩放和元件的查找，如图A1－5所示。 图A1－5 View菜单 Full Screen：全屏显示。 Zoom In：放大。 Zoom Out：缩小。 Zoom Area：局部放大。 Zoom Fit to Page：窗口显示完整电路。 Show Grid:显示栅格。 Show Border:显示边界。 Show page Bound:显示纸张边界。 Ruler bars：显示标尺栏。 Status Bar：显示状态栏。 Design Toolbox：显示设计文件夹。 Spreadsheet View：显示电子数据表。 Circuit Description Box：显示电路描述文件夹。 Toolbars:选择工具栏。 Grapher:显示图表。 4.Place（放置）菜单 提供在电路窗口内放置元件、连接点、总线和文字等命令，如图A1-6所示。 图A1－6 Place菜单 Component:放置一个元件。 Junction:放置一个节点。 Wire：放置一根连接线。 Bus:放置一根总线。 Connectors:放置连接。 Hierarchical Block From File..：子块调用。 New Hierarchical Block..生成新的子块。 Replace by Hierarchical Block..：由一个子块替换。 New Subcircuit：放置一个子电路。 Replace by Subcircuit..：用一个子电路替换。 Multi-Page..：多页设置。 Comment：放置注释。 Text：放置文字。 Graphics：放置图片。 Title Block..：放置标题栏。 5.Simulate （仿真）菜单 提供电路仿真设置与操作命令，如图A1-7所示。 图A1－7 Simulate菜单 Rum:运行仿真开关。 Pause:暂停仿真。 Instrument:选择仿真仪表。 Interactive Simulation Settings..：交互仿真设置。 Digital Simulation Settings:数字仿真设置。 Analyses:选择仿真分析法。 Postprocessor..:打开后处理器对话框。 Simulation Error Log/Audit Trail：仿真错误记录/检查路径。 Xspice Command Line Interface..：Xspice 命令行输入界面。 Load Simulation Settings..：装载仿真文件。 Save Simulation Settings..：保存仿真文件。 Auto Fault Option:自动设置电路故障。 Probe Properties：探针属性设置。 Reverse Probe Direction：翻转探针方向。 Clear Instrument Data：清除仪表数据。 Global Component Tolerance:全局元件容差设置。 6.Transfer（文件输出）菜单 提供将仿真结果传递给其他软件处理的命令，如图A1-8所示。 图A1－8 Transfer菜单 Transfer to Ultiboard:传送给Ultiboard。 Transfer to other PCB Layout:传送给其他PCB版图软件。 Forward Annotate to Ultiboard：反馈注释到Ultiboard。 Backannotate from Ultiboard:从Ultiboard返回的注释。 Highlight Selection in Ultiboard:高亮Ultiboard上的选择项。 Export Netlist:输出网表。 7.Tools(工具)菜单 主要用于编辑或管理元器件和元件库，如图A1-9所示。 图A1－9 Tools菜单 Component Wizard:打开创建元件对话框。 Database:打开数据库对话框。 555 Timer Wizard..：打开创建555定时器对话框。 Filter Wizard..：打开创建滤波器对话框。 CE BJT Amplifier Wizard..：打开创建共射极晶体管放大器对话框。 Rename/Renumber Components..：打开元件命名/标号对话框。 Replace Component..打开替换元件对话框。 Update Circuit Components:打开升级电路元件对话框。 Electrical Rules Check..:打开电规则检查对话框。 Clear ERC Markers：打开清除 ERC标志对话框。 Title Block Editor:打开标题栏编辑对话框。 Description Box Editor：打开电路描述对话框。 Edit Labels：打开符号编辑对话框。 Capture Screen Area：捕捉屏幕区域。 Internet Design Sharing：打开网络设计共享对话框。 Education Web Page：打开教学网页。 EDAparts.com:连接EDAparts.com网站。 Show Breadboard：打开面包板设计页。 8．Report（报告）菜单列出了Multisim可以输出的各种表格、清单，如图A1－10所示。 图A1－10 Report菜单 9．Options(选项)菜单 用于定制电路的界面和电路某些功能的设定，如图A1－11所示。 图A1－11 Options菜单 Global Preferences..：全局选项设置。 Sheet Properties..：页属性设置。 Global Restriction:全局限制设置。 Circuit Restriction:电路限制设置。 Simplified Version:简化版本。 Customize User Interface..：定制用户界面。 A1.2 系统工具栏 系统工具栏包含了常用的基本功能按钮，如新建、打开、保存、打印、放大和缩小等，与Windows的基本功能相同，如图A1-12所示。 图A1－12 系统工具栏 A1.3快捷键栏 快捷键栏如图A1-13所示。 图A1－13 设计工具栏 借助快捷键栏可方便地进行一些操作，虽然前述菜单中也可以执行这些操作，但使用快捷键会更方便。这11个快捷键按钮从左至右分别为: 设计文件夹按钮（Show or hide design toolbox）:显示或隐藏设计文件夹。 电子数据表按钮（Show or hide spreadsheet bar）：显示或隐藏电子数据表。 数据库按钮（Database manager）:打开数据库管理器。元件按钮（create component）:打开创建元件对话框。 仿真按钮（Run/stop simulation F5）：用以确定开始、暂停或结束电路仿真。也可用 F5键）。 分析按钮（Grapher/analyses list）: 用以选择要进行的分析。 后处理按钮（Postprocessor）: 用以进行对仿真结果的进一步操作。 电规则检查按钮（Electrical Rules Check）:打开电规则检查对话框。 面包板按钮（Show Breadboard）：打开面包板设计页。 传输按钮（Backannotate from Ultiboard）、（Forward Annotate）：用以与Ultiboard 进行通信。 A1.4 元件工具栏 Multisim 8 将元件模型按虚拟元件库和实际元件分类放置。带兰色衬底的是虚拟元件库，如图A1－14所示，其中存放的是具有一个默认值的非标准化元件，选取这样的元件后，对其双击可以进行参数的任意设置；图A1－15所示的是实际元件库，其中存放的是符合实际标准的元件，通常在市场上可以买到。为了使设计的电路符合实际情况，应该尽量从实际元件库中选取元件。虚拟元件库分10个元件分类库，每个元件库放置同一类型的元件，从左到右分别是： 电源库(Power Sources)、信号源元件库(Signal Sources Components)、基本元件库(Basic)、二极管库(Diodes Components)、晶体管库(Transistors Components)、模拟元件库(Analog Components)、混合元件库(Miscellaneous Components)、测量元件库(Measurement Components)、额定元件库(Rated Virtual Components)和3D元件库(3D Components )。 图A1－14 理想元件库工具栏 实际元件库中放置的是各种实际元件，从左到右分别是：电源库（Sources）、基本元件库（Basic）、二极管库(Diode)、三极管库(Transistor)、模拟元件库(Analog)、TTL 元件库(TTL)、CMOS元件库(CMOS)、各种数字元件库(Misc Digital)、数模混合元件库(Mixed)、指示元件库(Indicator)、混合元件库(Miscellaneous Components)、机电类元件库 (Electromechanical)、射频元件库(RF)。 图A1－15 实际元件库工具栏 A1.5 仪表工具栏 该工具栏含有19种用来对电路工作状态进行测试的仪器仪表，习惯上将其工具栏放置于工作台的右边，如图A1-16所示。 图A1－16 仪表工具栏 从上至下，分别是数字万用表(Multimeter)、函数信号发生器(Function Generator)、瓦特表(Wattmeter)、示波器(Oscilloscope)、4 通道示波器(4 Channel Oscilloscope)、波特图仪(Bode Plotter)、频率计数器(Frequency Counter)、字信号发生器(Word Generator)、逻辑分析仪(Logic Analyzer)、逻辑转换仪(Logic Converter)、IV 分析仪 (IV-Analysis)、失真分析仪(Distortion Analyzer)、频谱分析仪(Spectrum Analyzer)、网络分析仪(Network Analyzer)、Agilent 函数发生器(Agilent Function Generator)、 Agilent 数字万用表(Agilent Multimeter)、Agilent 示波器(Agilent Oscilloscope) 、 Tektronix示波器(Tektronix Oscilloscope)和节点测量表(Measurement probe)等。 A1.6 其它 1．.com 按钮 元件工具栏中还有一个.com 按钮，点击该按钮，用户可以自动通过因特网进入 EDAparts.com网站。这是一个由EWB和ParMiner合作开发，提供给Multisim用户的因特网入口，用户可以访问超过一千多万个器件的CAPSXper数据库，并可从ParMiner直接把有关元件的信息和资料下载到自己的数据库中。另外，还可从侅网站免费下载到专为Multisim 设计的升级Multisim Master元件库的文件。 2．电路窗口 电路窗口也称为Workspace，相当于一个现实工作中的操作平台，在界面的中央，电路图的编辑绘制、仿真分析及波形数据显示等都将在此窗口中进行。 3．使用中元件列表（In Use List） 使用中元件列表列出了当前电路所使用的全部元件，以供检查或重复调用。 4．仿真开关 仿真开关用以控制仿真进程，一般在界面的右上角。 5．状态栏 状态栏显示有关当前操作以及鼠标所指条目的有用信息，在界面的下方。 A2 常用虚拟仪器使用 MultiSim 8 的仪器库(Instruments)较其早期版本有较大增加和完善，一共有19种虚拟仪器，这些仪器可用于各种模拟和数字电路的测量。使用时只需单击仪器库中该仪器图标，拖动放置在相应位置即可，对图标双击可以得到该仪器的控制面板。 尽管虚拟仪器的基本操作与现实仪器非常相似，仍存在一定的区别。需要特别指出的是 MultiSim 8还提供了世界著名的两家仪器公司Agilent和Tektronix的多款仪器及其“真实形象”的用户界面供用户使用。为了更好地使用这些虚拟仪器，这里将介绍几种常用的虚拟仪器的使用方法。 A2.1函数信号发生器(Function Generator) 函数信号发生器是用来产生正弦波、方波和三角波信号的仪器，对于三角波和方波可以设置其占空比（Duty cycle）大小，对偏置电压的设置（Offset）可将正弦波、方波和三角波叠加到设置的偏置电压上输出。其图标和面板如图A2－1所示。 图A2－1 函数信号发生器图标和面板 1.连接规则 连接函数信号发生器的图标有“＋”、“Commom”和“－”三个端子，它们与外电路相连输出电压信号，其连接规则是： (1) 连接“＋”和“Commom”端子，输出信号为正极性信号，幅值等于信号发生器的有效值。 (2) 连接“Commom”和“－”端子，输出信号为负极性信号，幅值等于信号发生器的有效值。 (3) 连接“＋”和“－”端子，输出信号的幅值等于信号发生器的有效值的两倍。 (4) 同时连接“＋”、“Common”和“－”端子，且把“Common”端子与公共地（Ground）连接，则输出两个幅值相等、极性相反的信号。 2.面板操作 对面板各区域的不同设置，可改变输出电压信号的波形类型、大小、占空比或偏置电压等： （1） Waveforms区 选择输出信号的波形类型，有正弦波、方波和三角波3种周期性信号供选择。 （2） Signal Options区 对Waveforms区中选取的信号进行相关参数设置。 ·Frequency：设置所要产生信号的频率，范围在1Hz～999MHz。 ·Duty Cycle：设置所要产生信号的占空比，设定范围为1％～99％。 ·Amplitude：设置所要产生信号的大值（电压），其可选范围从1μV级到999kV。 ·Offset：设置偏置电压，即把正弦波、三角波、方波叠加在设置电压上输出，其可选范围从1μV级到999kV。 （3） Set Rise/Fall Time按钮 设置所要产生的信号的上升时间与下降时间，该按钮只在产生方波时有效。点击该按钮后，出现如图A2－2所示的对话框。 图A2－2 Set Rise/Fall Time对话框 在栏中以指数格式设定上升时间（下降时间），再点击 Accept 按钮即可。如点击 Default，则为默认值1.000000e-12。 3．其他函数信号发生器 MultiSim 8 的仪器库中还包括 Agilent 函数发生器(Agilent Function Generator) ，该仪器的图标和面板如图A2－3所示。 图A2－3 Agilent函数发生器的图标和面板 从图A2－3可以看出，Agilent函数发生器的面板与实际使用的仪器完全相同，其操作方法与实际Agilent函数发生器相同，这里不再赘述。 A2.2示波器(Oscilloscope) 示波器是电子实验中使用频繁的仪器之一，可用来观察信号波形，并可用来测量信号幅度、频率及周期等参数。该仪器的图标和面板如图A2－4所示。 图A2－4 示波器图标和面板 1.连接规则 图A2－4所示的是一个双踪示波器，有A、B两个通道，G是接地端，T是外触发端，该虚拟示波器与实际示波器的连接方式稍有不同： （1）A、B两通道分别只需一根线与被测点相连，测量的是该点与“地”之间的波形。 （2）接地端G一般要接地，但当电路中已有接地符号时，也可不接。 2．面板操作 双踪示波器的面板操作如下： （1）Timebase区 用来设置X轴方向时间基线扫描时间。 ·Scale：选择X轴方向每一个刻度代表的时间。点击该栏后将出现刻度翻转列表，根据所测信号频率的高低，上下翻转选择适当的值。 ·X position：表示 X 轴方向时间基线的起始位置，修改其设置可使时间基线左右移动。 ·Y/T：表示Y轴方向显示A、B两通道的输入信号，X轴方向显示时间基线，并安设置时间进行扫描。当显示随时间变化的信号波形（例如三角波、方波及正弦波等）时，常采用此种方式。 ·B/A：表示将A通道信号作为X轴扫描信号，将B通道信号施加在Y轴上。 ·A/B：与B/A相反。 以上这两种方式可用于观察李萨育图形。 ·ADD：表示X轴按设置时间进行扫描，而Y轴方向显示A、B通道的输入信号之和。 （2） Channel A区 用来设置Y轴方向A通道输入信号的标度。 ·Scale：表示Y轴方向对A通道输入信号而言每格所表示的电压数值。点击该栏后将出现刻度翻转列表，根据所测信号电压的大小，上下翻转选择适当的值。 ·Y position：表示时间基线在显示屏幕中的上下位置。当其值大于零时，时间基线在屏幕上侧，反之在下侧。 ·AC：表示屏幕仅显示输入信号中的交变分量（相当于实际电路中加入了隔直电容）。 ·DC：表示屏幕将信号的交直流分量全部显示。 ·0：表示将输入信号对地短接。 （3） Channel B 区 用来设置Y轴方向B通道输入信号的标度,其设置与Channel A区相同。 （4） Trigger区 用来设置示波器的触发方式。 ·Edge：表示将输入信号的上升沿或下降沿作为触发信号。 ·Level：用于选择触发电平的大小。 ·Sing：选择单脉冲触发。 ·Nor：选择一般脉冲触发。 ·Auto：表示触发信号不依赖外部信号。一般情况下使用Auto方式。 ·A或B：表示用A通道或B通道的输入信号作为同步X轴时基扫描的触发信号。 ·Ext：用示波器图标上触发端子T连接的信号作为触发信号来同步X轴时基扫描。 3．测量波形参数 在屏幕上有两条左右可以移动的读数指针，指针上方有三角形标志，如图A2－4所示。 通过鼠标左键可拖动读数指针左右移动。 在显示屏幕下方的测量数据的显示区中显示了两个波形的测量数据，分别是：Time:从上到下的三个数据分别是 1号读数指针离开屏幕左端（时基线零点）所对应的时间、2号读数指针离开屏幕左端（时基线零点）所对应的时间、两个时间之差，时间单位取决于Timebase所设置的时间单位； Channel A: 从上到下的三个数据分别是1号读数指针所指通道A的信号幅度值、通道 B的信号幅度值、两个幅度之差，其值为电路中测量点的实际值，与X、Y轴的Scale设置值无关。 Channel B: 从上到下分别是2号读数指针所指通道A的信号幅度值、通道B的信号幅度值、两个幅度之差。 为了测量方便准确，点击Pause（或F6键）使波形“冻结”，然后再测量更好。 4．设置信号波形显示颜色 只要在电路中设置A、B通道连接导线的颜色，波形的显示颜色便与导线的颜色相同。 方法是双击连接导线，在弹出的对话框中设置导线颜色即可。 5．改变屏幕背景颜色 点击展开面板右下方的Reverse按钮，即可改变屏幕背景的颜色，要将屏幕背景恢复为原色，再次点击Reverse按钮即可。 6．存储数据 对于读数指针测量的数据，点击展开面板右下方的Save按钮即可将其存储，数据存储格式为ASCII码格式。 7．移动波形 在动态显示时，点击 （暂停）按钮或按F6键，通过改变X position设置，可实现左右移动波形。 8．其他示波器 （1） Agilent示波器 MultiSim 8 的仪器库中还包括Agilent示波器(Agilent Oscilloscope) ，该仪器 的图标和面板如图A2－5所示。 图A2－5 Agilent示波器的图标和面板 该虚拟仪器的操作方法与实际Agilent示波器相同。 （2） 四通道示波器(4 ChannelOscilloscope) MultiSim 8 的仪器库中提供了一台四通道示波器，其图标和面板如图 A2－6 所示。 该示波器的通道数由常见的2变为4，使用方法与2通道的示波器相似。 图A2－6 四通道示波器的图标和面板 （3） Tektronix示波器 MultiSim 8 的仪器库(Instruments)中还包括 Tektronix 示波器(Tektronix Oscilloscope) ，该仪器的图标和面板如图A2－7所示。 图A2－7 Tektronix示波器的图标和面板该示波器的操作方法与实际Agilent示波器相同。 A2.3波特图仪(Bode Plotter) 波特图仪（Bode Plotter） 是测量电路、系统或放大器频幅特性A(f)和相频特性? （f）的虚拟仪器，类似与实验室的频率特性测试仪（或扫描仪），图A2－8是波特图仪的图标和面板。 图A2－8波特图仪图标和面板 1.连接规则 波特图仪的图标包括着4个连接端，左边IN是输入端口，其+、－分别与电路输入端的正负端子相连；右边OUT是输出端口，其+、－分别与电路输出端的正负端子相连。由于波特图仪本身没有信号源，所以在使用波特图仪时，必须在电路的输入端口示意性地接入一个交流信号源（或函数信号发生器），且无需对其参数进行设置。 2．面板操作 （1） Mode区 ·Magnitude：选择它显示屏里展开幅频特性曲线。 ·Phase：选择它显示屏里展开相频特性曲线。 （2） Horizontal区 确定波特图仪显示的X轴频率范围。 选择Log，则标尺用Logf表示；若选用LIN，即坐标标尺是线性的。当测量信号的频率范围较宽时，用Log标尺为宜。 F和I分别是频率的终值（Final）和初始值（Initial）的缩写。 为了清楚地显示某一频率范围的频率特性，可将X轴频率范围设定得小一些。 （3） Vertical区 设定波特图仪显示的Y轴的刻度类型。 测量幅频特性时，若点击Log按钮，Y轴的刻度单位为dB（分贝）；点击LIN按钮后，Y 轴是线性刻度。测量相频特性时，Y轴坐标表示相位，单位是度，刻度是线性的。 F栏用以设置Y轴终值，I栏用以设置初始值。 需要指出的是：若被测电路是无源网络（谐振电路除外），由于 A（f）的大值是 1，所以Y轴坐标的终值应设置为0dB，初始值为负值。对于含有放大环节的网络，A（f）值可大于1，终值设为正值（＋dB）为宜。 （4） Contrlos区 ·Reverse:改变屏幕背景颜色。 ·Save：以BOD格式保存测量结果。 ·Set：设置扫描的分辨率，点击该按钮后，屏幕出现如图A2－9所示的对话框。 图A2－9 设置扫描分辨率对话框 在Resolution Points栏中选定扫描的分辨率，数值越大读数精度越高，但将增加运行时间，默认值是100。 3．测量波形参数 利用鼠标拖动（或点击读数指针移动按钮）读数指针，可测量某个频率点处的幅值或相位，其读数在显示屏下方显示。 A3基本分析方法 启动Simulate菜单中的Analyses命令，里面共有18种分析功能，从上至下分别为: 直流工作点分析（DC Operating Point Analysis）、交流分析(AC Analysis)、瞬态分析 (Transient Analysis)、傅里叶分析(Fourier Analysis)、噪声分析(Noise Analysis)、噪声图形分析(Noise figure Analysis)、失真分析（Distortion Analysis）、直流扫描分析 (DC Sweep Analysis)、灵敏度分析(Sensitivity Analysis)、参数扫描(Parameter Sweep)、温度扫描分析(Temperature Sweep Analysis)、极点-零点分析(Pore-Zero Analysis)、传输函数分析(Transfer Function Analysis)、坏情况分析(Worst Case Analysis)、蒙特卡罗分析(Monte Carlo Analysis)、轨迹宽度分析(Trace Width Analysis)、批处理分析（Batched Analysis）、用户定义分析(User Defined Analysis)、及RF分析（RF）。下面我们主要介绍几种常用的分析方法。 A3.1直流工作点分析 直流工作点分析（DC Operating Point Analysis）是在电路中电感短路、电容开路的情况下，计算电路的静态工作点。直流分析的结果通常可用于电路的进一步分析，如在进行暂态分析和交流小信号分析之前，程序会自动先进行直流工作点分析，以确定暂态的初始条件和交流小信号情况下非线性化模型的参数。 下面以图A3-1所示的简单共射极放大电路为例，介绍直流工作点分析的基本操作过程。 电路搭建完成后，在Options\ Sheet Properties..中，Net Names选择“Show All”，这样电路中所有节点号将被显示。 图中三极管取理想元件，将其β值修改成80，把电位器的阻值调节到70%-80%，此时用示波器看到的波形没有失真，如图 A3-2 所示，电路处于放大状态。启动 Simulate 菜单中 Analyses子菜单下的DC Operating Point命令，在如图A3-3所示的节点选择对话框中选择要仿真的节点，（1节点为三极管基极，2节点为集电极，6节点为射极），点击Simulate 进行分析，得到如图A3-4所示的直流工作点仿真结果，即 VBE = ? =VB VE 1.96367?1.18780 = 0.77587V VCE = ? =VC VE    9.44043 1.18780?    = 8.25263V IC = (VCC ?VC) RC = ?(12    9.44043) 2.4 =1.07mA 图A3－1 简单晶体管放大电路 图A3-2 放大状态波形 图A3-3 节点选择对话框 图A3-4 直流工作点仿真结果 A3.2 交流分析 交流分析（AC Analysis）可以进行电路的小信号频率响应的仿真。分析时程序自动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号模型，并把直流电源置零，交流信号源、电容及电感等用其交流模型，如果电路中含有数字元件，将认为是一个接地的大电阻。交流分析时以正弦波为输入信号，即不管在电路的输入端为何种输入信号，进行分析时都将自动以正弦波替换，且信号的频率也将以设定的范围替换。交流分析的结果以幅频特性和相频特性两个图形显示。如果将波特图仪连至电路的输入端和被测节点，也可获得同样的交流频率特性。 下面我们仍以图A3-1所示的简单共射极放大电路为例，说明如何进行交流分析。 电路搭建完成后，启动Simulate菜单中Analyses子菜单下的AC Analysis命令，在如图A3-5所示的对话框中进行交流分析的起止频率等项的设定。 图A3-5    AC Analysis对话框 在Output页里，选定分析节点8的电压传输特性如图A3－6所示。 图A3－6 输出节点选择对话框 点击Simulate进行分析，其幅频特性和相频特性仿真结果如图A3－7所示。 图A3－7幅频特性和相频特性仿真结果 A3.3瞬态分析 瞬态分析（Transient Analysis）是一种非线性时域（Time Domain）分析，可以在激励信号（或没有任何激励信号）的情况下计算电路的时域响应。分析时，电路的初始状态可由用户自行指定，也可由程序自动进行直流分析，用直流解作为电路初始状态。瞬态分析的结果通常是待分析节点的电压波形，故可用示波器观察结果。 我们用图 A3-8 所示的一个简单的正弦交流电路为例，说明瞬态分析的过程。启动 Simulate菜单中Analyses下的Transient Analysis命令，出现瞬态分析对话框如图A3-9 所示。 图A3-8简单的正弦交流电路 图A3-9 Transient Analysis对话框 在对话框的Output页,可进行输出变量（节点1和3的电压）选择，如图A3－10所示。 图A3－10 输出变量选择对话框 点击Simulate进行分析，其仿真结果如图A3－11所示。 图A3－11 瞬态分析仿真结果 A3.4 傅里叶分析 傅里叶分析（Fourier Analysis）是分析周期性非正弦波信号的一种数学方法，它将周期性的非正弦波信号转换成一系列正弦波及余弦波，即 f t( ) = +A0    A1 cosωt + A2 cos2ωt + +...    B1sinωt + B2 sin 2ωt +... 式中A0为原始信号的直流（平均）分量，ωt 项为基波分量，nωt 项为n次谐波分量，Ai 、 Bi 为第i次谐波分量的系数，ω为基波角频率。 下面以图A3－12所示的一个方波激励的RC电路为例，说明傅里叶分析的基本操作过程。 图A3－12 方波激励的RC电路 启动Simulate菜单中Analyses下的Fourier Analysis命令，出现傅里叶分析对话框如图A3-13所示。 图A3－13傅里叶分析对话框在Output页进行输出节点设置，如图A3－14所示。 图A3－14 输出节点设置对话框 点击Simulate进行分析，傅里叶分析仿真结果如图A3-15所示。 图A3－15傅里叶分析仿真结果 A4 电路仿真过程 本节将以图A4－1 的共射极放大电路为例，说明Multisim 的仿真过程。 图A4－1 共射极放大电路 A4.1编辑原理图 1．建立电路文件 打开Multisim 基本界面如图A1－1 所示，此时系统自动命名空白电路文件为Circuit 1。 在Multisim 正常运行时，如果启动File/New 菜单，同样也会出现这样的空白电路文件。 2．设计电路界面 通过Options 菜单中的若干选项，可以设计出个性化的界面。 （1） 启动Options/Preference，打开Preference 对话框中的Parts 页，如图A4－2 所示，对Symbol standard 区内的电气元器件符号标准进行设置，Multisim 提供了两套元器件符号标准，ANSI 是美国标准，DIN 是欧洲标准，我们选择ANSI 标准。 图A4－2 Parts 页 （2） 打开Options/Sheet Properties/Workspace 页如图A4－3 所示，对其中的相关项进行设置：选择Show 区内的Show Grid（也可从View/Show Grid 菜单选取），则电路图中将出现栅格；选择Show 区内的Show Border（也可从View/Show Border 菜单选取），则电路窗口就像一张标准图纸。 （3） 打开Options/Sheet Properties/Circuit 页如图A4－4 所示，可以对元件符号显示（component ）、节点显示（Net Name）、电路界面颜色（Color）等等进行设置。 图A4－3 Workspace 页 图A4－5 Circuit 页 3．电路搭建电路界面设计好后，就可以进行电路搭建了。 （1）元件选择 根据图A4－1 的电路图，从图A1－14 所示的元件工具栏中可以进行元件的选择。待放大的信号源、直流电源、接地端可以从电源库(Sources)中选取如图A4－6所示。 图A4－6 电源器件选择图A4－6中，双击元器件可以进行电源参数、符号等进行设置如图A4－7所示。 图A4－7 电源参数设置对话框 电阻、电容器件在基本元件库(Basic)中选择，如图A4－8所示。 图A4－8 基本元件库 选取的元件如果方向不符合，可以由“Ctrl+R”快捷键或由Edit菜单中的旋转选项进行旋转。 三极管从晶体管库(Transistors Components)选择如图A4－9所示。 图A4－9 晶体管库 这种带绿色衬底的是虚拟元件库，实际 NPN 元件库中有各种信号的 NPN 型三极管如图 A4－10 所示，其中列出了国外几家大公司的产品，如Zetex、National 等，没有我国的晶体管器件模型，如果我们实际要用 3DG6（β＝80）的三极管，只能在虚拟元件库中取一个 BJT_NPN_VIRTUAL来代替，而它β的默认值是100，可以进行修改：双击BJT_NPN_VIRTUAL，打开其属性对话框如图A4－11所示。 图A4－10 NPN型三极管实际元件库 图A4－10 BJT_NPN_VIRTUAL属性对话框 点击Value页上的Edit Model 按钮，打开Edit Model对话框如图A4－11所示，其中有很多参数，BF即β，将它从100改为80，点击Change Part Nodel按钮，回到BJT_NPN_VIRTUAL 属性对话框，点击“确定”按钮，则完成三极管β的修改。 图A4－11 Edit Model对话框 这样图 A4－1 电路中所需的所有元件都选取在图 A4－12 所示的界面中，In Use List 栏内列出了电路所用的所有元件。 图A4－12 已选取的所有元件 2．电路连线 元件选择后，就可以进行电路连线了，步骤是：将鼠标指向所要连接的元件引脚，鼠标指针变成圆圈状，按住鼠标左键并开始移动鼠标，拉出一条虚线，如果要从某点转弯，点击左键固定该点，继续移动直到终点，点击即完成一条连线。 整个电路完成连线后如图A4－13 所示。 3．电路的进一步编辑为了使电路更加整洁、更便于仿真，可以做一些进一步编辑。 （1）修改元件参考序号。双击元件符号，在其属性对话框中可以进行参考序号修改。 （3） 修改元件或连线的颜色。指针指向元件或连线，点击右键出现下拉菜单，选择Color 项，在弹出的颜色对话框中选择所需的颜色即可。 （4） 删除元件或连线。选中要删除的元件或连线，按Delete 键即可删除，删除元件时相应的连线一同消失，但删除连线时不会影响元件。 4．保存文件 编辑后的电路图用File/Save As 保存，这与一般文件的保存方法相同，保存后的文件以.ms8 为后。 A4.2电路仿真 参照1.2 节，对这个共射极放大电路可以进行如下仿真。 1．静态工作点测试参照A3.1 节，可以进行电路的静态工作点测试。 2.测量电压放大倍数可以在图A3－2 的输入输出电压波形上读出电压的幅值，电路的电压放大倍数由它们的比值得到；或者由图A3－7 的幅频特性上得到电压放大倍数的波特值，运算后得到放大倍数。 3．观察静态工作点对输出波形的影响 加大输入信号（例如VS=150mV），用示波器观察输出波形，改变RW，使输出电压出现失真，如图A4－14 所示，再启动静态工作点分析，测量此时的VCE 值，分析波形失真与 VCE之间的关系，并说明是什么失真？ 图A4－14 失真波形 4．大不失真输出电压VOPP的测量（大动态范围） 先将静态工作点调至放大器正常工作情况（输出波形不失真），逐步增大输入信号的幅度，并同时调节RW（改变静态工作点），用示波器观察输出波形，当输出波形同时出现饱和和截止失真时，说明静态工作点已调在交流负载线的中点。然后反复调整输入信号，使波形输出幅度大，且无明显失真，此时，用交流毫伏表测出VO（有效值），则动态范围 VoPP =22Vo，或在示波器上直接读出VoPP。 5．放大器频率特性的测量 A3.2 节中介绍了用交流分析的手段测量频率特性的方法，还可以使用波特图仪测量来进行频率特性的测量。将波特图仪与电路连接如图A4－15 所示，启动仿真按钮，打开波特图界面，幅频特性如图A4－16 所示，相频特性如图A4－17 所示。从幅频特性可见中频增益为11.287dB（换算后即得到中频区的电压放大倍数），下限频率（增益为8.287 左右对应的频率值）为约12Hz。 图A4－15 频率特性仿真电路 图A4－16 幅频特性 图A4－17 相频特性