1、电路仿真工具Multisim及其应用,第三讲,Multisim 2001 是IIT公司2000年末推出的版本，它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 。,Multisim 2001 简介,Multisim 的特点：,系统高度集成，界面直观、操作方便Multisim将原理图的创建，电路的测试分析和结果的图表显示等，全部集成到同一个电路窗口中。整个操作界面就像一个实验工作台，有存放仿真元件的元件箱，有存放测试仪表的仪器库，有进行仿真分析的 各种操作命令。测试仪表和
2、某些仿真元件的外形与实物非常接近，操作方法也基本相同。因而该软件易学易用。 具有数字、模拟以及数字模拟混合电路的仿真能力在电路窗口中既可以分别对数字或模拟电路的进行仿真，也可以将数字元件和模拟元件连接在一起仿真分析。 电路分析手段完备EWB除了用七种常用的测试仪表用来对仿真电路进行测试之外，还提供了电路的直流工作点分析、瞬态分析、傅里叶分析、噪声和失真分析等十四种电路常用的仿真分析方法。这些分析方法基本能满足一般电子电路的分析设计要求。 提供了多种输入输出接口 可以输入由PSpice等其它电路仿真软件所创建的Spice网表文件，并自动行成相应的电原理图。也可以把EWB环境下创建的电路原理图文件
3、输出给Protel等常见的PCB软件进行印制电路设计。,Multisim的安装,操作系统：Windows 98/2000/ XP CPU等级：Pentium 166以上 内 存：至少32M (推荐64 M或更高，最好在128M以上) 显示器分辨率：至少800600 CDROM光驱(没有光驱通过网络一样可以安装) 硬盘：可用空间至少200 M,安装环境要求:,安装步骤：,（1）更新Windows系统文件,注意：更新结束后提示重新启动系统，可以选择 “No.”,（2）执行Windows桌面上“开始程序StartupContinue Install”命令，安装程序重新启动,Serial: PP-04
4、11-48015-7464-32084,for Verilog HDL: FC-4242-10140-4408-18063,for VHDL: FC-6424-04180-0044-13881,(3) 获取Release Code,2.1 主界面及其设置,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,2.1.1 Multisim 2001的工作界面,2.1.1 Multisim 2001的工作界面,2.1.1 Multisim 2001的主界面,2.1.2 用户界面设置,（启动菜单OptionsPreferences.命令，即出现Preferences对话框）,Com
5、ponent Bin选项有两个栏目。Symbol standard栏目用来选择元器件符号标准。有两种符号标准可以选择：ANSL美国标准元件符号和DIN欧洲标准元件符号；Place component mode栏目选择元器件的操作模式。,Workspace选项有三个栏目。Show栏目实现电路工作区显示方式的控制；Sheet size栏目实现图纸大小和方向的设置；Zoom level栏目实现电路工作区显示比例的控制。,Wiring选项有两个栏目。Wire width栏目设置连接线的线宽； Autowire栏目控制自动连线的方式。,Show component label：是否显示元器件的标识文字；
6、,Show component reference ID：是否显示元器件的序号；,Show node names：是否显示节点编号；,Show component values：是否显示元器件数值；,Show component attribute：是否显示元器件属性；,Color栏目用来改变电路显示的颜色。,Circuit选项,Miscellaneous选项控制文件备份方式等。其中，Auto-backup选择自动备份的时间；Circuit Default Path选择电路存盘的路径；Digital Simulation Setting选择数字仿真的两种状态：Idea理想仿真和Real真实状态
7、仿真，前者可以获得较高的仿真速度，后者获得更为精确的仿真结果。,“Font” 页对话框可对元件的标识和参数值、节点、引脚名称、原理图文本和元器件属性等的文字进行设置,2.2 电原理图的创建,2.2.1 元器件选取,使用虚拟元件,Fault - 故障,Label - 标识,Display - 显示,Value - 数值,2.2.2 线路的连接,两元件之间的线路连接,元件与连线的中间连接,连接点的放置,线轨迹的调整,设置节点的颜色,放置输入输出端点,放置总线,总线,2.2.3 电原理图的编辑处理,（1）元器件位置的移动 在用光标选中所要移动的元器件的同时，按住左键拖动到适当位置后松开即可。或者先选
8、中要移动的元器件，点动键盘上的光标移动键进行移动。 （2）元器件删除、旋转、复制和改变符号颜色 点右键选中需要处理的元器件，用同时打开的快捷菜单中的选项进行修改。 （3）元器件替换 双击电路中欲替换的元器件符号，点击打开的元器件属性对话框中的“Replace”按钮，在弹出的“Component Browser”对话框中选取用来替换的器件。 （4）元器件故障设置 为了观察某些元器件产生故障后，电路出现的反常现象，可有意识地设置器件的故障。双击电路中欲设置故障的元器件符号，设置已打开的元器件属性对话框中的“Fault”页中的选项。,2.2.4 子电路（Subcircuit）的创建与调用,半加器电路
9、,注意：输入出端符号的左右方向放置，将决定着在子电路中是输入端还是输出端。,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。,子电路选择：把需要创建的电路放到电子工作平台的电
10、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。,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。,放置文字与文字描述框,文字块边框,文字描述框,启动菜单Place/Place Text命令,启动菜单命令Place/Place Text Description Box,注意：如果电路窗口背景是白色的，这个文字块边框是看不见的。,(对电路特定的地方就近进行描述性说明),(对电路的功能、使用说明等等进行详尽的描述，不会受写入空间的限制而且需要查看时就打开，不需要时可关闭，不
11、会占用电路窗口空间 .),电原理图的创建举例,（1）晶体管报警电路,（2）计数10的电路,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 。,2.3 虚拟仪表的使用方法,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。,函数信号发生器的图标有“十、 Co
12、mmon、一”三个输出端子与外电路相连，输出电压信号。其连接规则是： 连接“十、Common”端子，其输出的信号为正极性信号，幅值等于信号发生器的有效值。 连接“Common、一”端子，其输出的信号为负极性信号，幅值等于信号发生器的有效值。 连接“十、一”端子，其输出的信号的幅值等于信号发生器的有效值的两倍。 同时连接“十、Common、一”端子且把“Common”端子与公共地（Ground）符号相连，则输出的两个幅度相等、极性相反的信号。,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。,双通道
13、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： 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
14、指的是X轴和Y轴都显示电压值。, 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。 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。, 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
15、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。,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Magnitude（幅值）或Phase（相位）的选择、Horizontal（横轴）设
16、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。,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 。,幅频特性曲线,相频特性曲线,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Con
17、trols（控制方式）、Display（显示方式）、Trigger（触发）、Frequency（频率）等几个部分。,在字信号发生器图标的左边有015共16个端子、右边有1631也是16个端子，这32个端子是该字信号发生器所产生的信号输出端，其中的每一个端子都可接入数字电路的输入端。下面还有R及T两个端子，R为数据备用信号端(Ready)，T为外触发信号端。,例：一位全加器,逻辑分析仪,逻辑分析仪（Logic Analyzer）,Multiuse 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
18、Q以及触发限制T。,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。,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）：1Hz100MHz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
19、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）下有21种触发组合可以选择。,例：一位全加器,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
20、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,失真分析仪（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。,图标
21、中仅有一个端子(input)用来连接电路的输出信号,频谱分析仪（Spectrum Analyzer）,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。,用来分析信号的频域特性，其频域分析范围的上限为4GHz。,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 = 10
22、log10V；dBm = 20log10（V/0.775）；Lin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。,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 7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
23、参数等。模式选择有Smith（史密斯模式）、Mag/Ph（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。,2.4 基本分析方法,Multisim 2001 共有18个分析
24、功能，从上至下分别为：直流工作点分析、交流分析、瞬态分析、傅里叶分析、噪声分析、失真分析、直流扫描分析、灵敏度分析、参数扫描分析、温度扫描分析、极点零点分析、传输函数分析、最坏情况分析、蒙特卡罗分析、批处理分析、用户定义分析、噪声图形分析以及RF分析。,利用这些分析工具，可以了解电路的基本状况、测量和分析电路的各种响应，其分析精度和测量范围比用实际仪器测量的精度高、范围宽。,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
25、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。,2.4.1 直流工作点分析（DC Operating Point Analysis）,（1）创建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。例：在Multisim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。,（2） 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
26、现直流工作点分析对话框，如图所示。直流工作点分析对话框包括3页。, Output variables页Output variables页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），再点击Plot during simulation 按钮，相应变量则会出现在Selected variables for 栏中。如果Selected va
27、riables 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。, Miscellaneous Options页点击Miscellaneous Options按钮进入Miscellaneous Options页，如图所示。其中排列了与该分析有关的其它分析选项设置，通常应该采用默认的设置。如果有必要，也可以改变其中的分析选项。, Summary页点击Summary按钮进入Summary页，如图所示。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。,（3） 仿真结果直
28、流工作点的测试结果如图所示。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。,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 2001 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
29、率变化的频率响应曲线。,2.4.2 交流分析（AC Analysis）,（1） 创建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4.656V，发射极电压为0V。,（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AC Analysis，则出现交流分析对话框，如图所示。,（3）仿真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
30、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。,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
31、长，以满足一些特殊要求。,2.4.3 瞬态分析（Transient Analysis）,（1）创建电路一个单管放大电路，电路中电源电压、各电阻和电容取值如图所示。,（2） 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Transient Analysis，出现瞬态分析对话框，如图所示。,（3）仿真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5和输出节点3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。,傅立
32、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：,2.4.4 傅立叶分析（Fourier Analysis）,（1） 创建电路一个单管放大电路，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
33、入信号中未有的谐波分量。,（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，则出现傅立叶分析对话框，如图所示。,（3） 仿真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
34、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。,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）。,2.4.5 失真分析（Distortion Analysis）,（1）创建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
35、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2mV，频率为1kHz。,（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Transient Analysis，则出现瞬态分析对话框，如图所示。,（3）仿真结果 失真分析结果给出的是谐波失真幅频特性和相频特性图。,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
36、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。,2.4.6 噪声分析（Noise Analysis）,（1）创建电路单管放大电路，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。,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。,（2）启动噪声分析工具,噪声分析对话框中Frequency Parameters页如图所示。,（3）仿真结果噪声分析曲线如图所示。其中上面一
37、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。,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。,2.4.7 直流扫描分析（DC Sweep Analysis）,（1）创建电路
38、如图所示的MOS管电路，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。,（2） 执行菜单命令Simulate/Analyses，在列出的可操作分析类型中选择DC Sweep，则出现直流扫描分析对话框,（3）仿真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。,其中横坐标为MOS管的漏极电压，纵坐标实际上是MOS管的漏极电流（尽管图上标的是Voltage）。每一条曲线都
39、是MOS管漏极电压与漏极电流的关系曲线，每一条曲线都对应着一个固定的栅极电压，即对应着栅极电源的各个扫描值。,2.4.8 灵敏度分析（Sensitivity Analysis),灵敏度分析（Sensitivity Analyses）是利用参数扰动法，计算元件参数变化对输出电压或电流的影响。直流灵敏度分析是在确定电路直流工作点的基础上，计算电路中指定的输出节点电压或电流相对于其他所有元件参数的直流灵敏度仿真结果以数值形式显示。交流灵敏度分析是计算指定的输出节点电压或电流相对于一个元件参数的小信号交流灵敏度，仿真结果是绘出相应的曲线。,（1）创建电路,电阻分压电路，分析该电路的灵敏度,（2）启动灵
40、敏度分析工具,选择Simulate / Analysis / Sensitivity,（3）仿真结果,直流灵敏度分析结果,交流灵敏度分析结果,2.4.9 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）创建电路,恒流源式差动放大器,（2）启动参数扫描分析工具,选择Simulate / Analysis / Parameter Sweep,启动参数
41、扫描分析工具,（3）仿真结果,2.4.10 温度扫描分析 （Temperature Sweep Analysis）,温度扫描分析就是研究温度变化对电路性能的影响，如果未设定温度扫描，Multisim将在固定温度27下对电路进行仿真分析。该分析相当于在不同的工作温度下多次仿真电路性能。但如果要了解不同温度下电路性能的变化，应采用Multisim 提供的温度扫描分析工具。注意：Multisim中的温度扫描分析不是对所有元件都有效，仅限于考虑一些半导体器件和一些虚拟电阻。,（1）创建电路,恒流源式差动放大器。由于Multisim中的实际电阻没有设计温度特性，所以这里全部采用具有温度特性的虚拟电阻代替
42、，讨论当温度改变时，引起元件参数的变化对电路性能的影响。,（2）启动温度扫描分析工具,选择Simulate / Analysis / Temperature Sweep,温度扫描分析对话框选项说明,（3）仿真结果,2.4.11 零极点分析(Pole Zero Analysis),零极点分析是确定电路的小信号交流传输函数的零点和极点。利用Multisim 2001提供的零极点分析工具，分析电路或复杂网络系统的零极点，这可以取代枯燥繁琐的手工计算，以便清楚地了解电路或系统的稳定性。由于可选择电流或电压，所以分析的结果可以是电压增益、电流增益、跨导及转移阻抗等。,（1）创建电路,（2）启动零极点分析
43、工具,选择Simulate / Analysis / Pole-Zero,零极点分析对话框选项说明,（3）仿真结果,2.4.12 传输函数分析(Transfer Function Analysis),传输函数分析可以计算电路的交流小信号传输函数、计算输入电阻和输出电阻等。对于任何非线性元件，Multisim都将根据直流工作点先进行线性化，然后进行小信号分析，可以指定电路中的任何一点为输出变量，选择电路中某处所定义的独立源为输入源，从而分析这两点的传输函数。,（1）创建电路,双极型晶体管放大电路的交流小信号等效电路，分析该电路的输入阻抗、输出阻抗及其电路的转移函数。,（2）启动传输函数分析工具,
44、选择Simulate / Analysis / Transfer function,传输函数分析对话框选项说明,（3）仿真结果,2.4.13 蒙特卡罗分析（Monte Carlo Analysis）,蒙特卡罗分析是一种统计分析方法，它是在给定电路元器件参数容差的统计分布规律的情况下，用一组伪随机数求得元器件参数的随机抽样序列，对这些随机抽样的电路进行直流、交流和瞬态分析，并通过多次分析结果估算出电路性能的统计分布规律，如电路性能的中心值和方差、电路合格率及成本等。,（1）创建电路,（2）启动蒙特卡罗分析工具,选择Simulate / Analysis / Monte Carlo,蒙特卡罗分析T
45、olerance页,蒙特卡罗分析选项Model tolerance list页说明,蒙特卡罗分析Analysis Parameters页,蒙特卡罗分析Analysis Parameters页说明,（3）仿真结果,对差动放大电路进行蒙特卡罗分析时，选择下述分析参数： 元件 R3 误差分析次数 3 误差函数 均匀分布函数 允许误差范围 10% 输出节点 9 扫描用于 瞬态分析,2.4.14 最坏情况分析（Worst case Analysis）,当电路中多个元件同时随机变化时，元件值的变化幅度可能相同，但是变化的方向可能不同。因此，它们对电路特性的影响可能会起互相“抵消”的作用。最坏情况分析就是按
46、照引起电路特性向同一方向变化的要求，确定每个元件的增、减变化方向，然后再使这些元件同时向相应方向按其可能的最大范围变化，进行电路特性的分析。,（1）创建电路,（2）启动参数扫描分析,选择Simulate / Analysis / Worst case,（3）仿真结果,对差动放大电路进行最坏情况分析时，选择下述分析参数： 元件 R3 允许误差范围 30% 扫描用于 直流工作点 输出节点 9,2.4.15 批处理分析（Batched Analysis）,批处理描分析是将不同的分析或同一分析的不同实例组合在一起依次运行。在实际应用中，如果遇到对同一电路需要进行多种分析的情况，那么，采用批处理分析无疑
47、是快捷方便的。,（1）创建电路,共射放大电路如图所示。现在需要对该电路进行直流工作点分析、交流分析和瞬态分析。,（2）启动批处理分析工具,选择Simulate/Analyses/Batched Analyses,如选中的是DC operating point，则直流工作点分析参数对话框如图所示。,设置完毕后，点击Add to list按钮，回到批处理分析对话框。此时，设置的分析已被加入到对话框右边的Analyses To Perform区中。接下来可以按照前面的步骤，继续添加所需要的分析，这里将AC Analyses 和Transient Analyses分别加入批处理后，批处理分析对话框如图
48、 。,这里显示的是交流分析结果，如果需要查看直流工作点分析结果，可点击窗口中的DC operating point；如果需要查看瞬态分析结果，点击窗口中的Transient Analyses即可。,（3）仿真结果,噪声指数（NF）用来描述一个器件的噪声状况。以晶体管为例，噪声指数用来衡量晶体管在放大过程中，有多大噪声加入到信号中。噪声指数的单位是dB，定义为：其中SNR i是器件输入端信噪比，SNRo是输出端信噪比。,2.4.16 噪声指数分析（Noise Figure Analysis）,（1）创建电路,选择Simulate/Analyses/Noise Figure Analyses,（2
49、）启动噪声指数分析工具,输入噪声参考源取交流信号源VV1，输出节点取节点3，频率取1000Hz，温度取27。设置完成后，点击对话框中的Simulate按钮，则屏幕显示出Analysis Graphs窗口，同时给出噪声指数分析结果。,（3）仿真结果,用户自定义分析允许用户通过下载或键入SPICE命令来定义或调整某些仿真分析。它给用户提供一个更加灵活自由的空间。当然，要使用这种分析必须要掌握SPICE语言。,2.4.17 用户自定义分析（User defined Analysis）,选择Simulate/Analyses/ Defined Analyses，在对话框的commands页中，用户将可
50、执行的SPICE命令输入输入框内，再点击Simulate按钮即可。,所谓后处理功能就是在Multisim对电路进行仿真分析完成之后，将仿真所得到的各种分析结果再作进一步处理，有三种情形：一是仍在multisim环境下对分析结果进行数学运算处理。如将电压乘以电流，得到信号功率；输出曲线除以输入曲线，将得到电路的增益特性曲线。二是将仿真分析所得的资料（如原理图、曲线和数据等）提供给其它软件，作为下一步设计处理之用。例如将仿真分析所得的图表资料输出到众所周知的MathCAD或Excel做进一步分析；而将电路图资料输出到UltiBoard或其它PCB板图设计软件，以设计印刷电路板。三是对电原理图上的元器件和仪表的型号和数量做统计，以便实际应用时选购这些器材。,
