模拟电子电路multisim仿真(很全 很好)
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第13章 Multisim模拟电路仿真之蔡仲巾千创作本章Multisim10电路仿真软件,讲解使用Multisim进行模拟电路仿真的基本方法.目录1. Multisim软件入门2. 二极管电路5. 负反馈放年夜电路7.互补对称（OCL）功率放年夜电路13.1 Multisim用户界面及基本把持在众多的EDA仿真软件中,Multisim软件界面友好、功能强年夜、易学易用,受到电类设计开发人员的青睐.Multisim用软件方法虚拟电子元器件及仪器仪表,将元器件和仪器集合为一体,是原理图设计、电路测试的虚拟仿真软件.Multisim来源于加拿年夜图像交互技术公司（Interactive Image Technologies,简称IIT公司）推出的以Windows为基础的仿真工具,原名EWB.IIT公司于1988年推出一个用于电子电路仿真和设计的EDA 工具软件Electronics Work Bench（电子工作台,简称EWB）,以界面形象直观、把持方便、分析功能强年夜、易学易用而获得迅速推广使用.1996年IIT推出了EWB5.0版本,在EWB5.x版本之后,从EWB6.0版本开始,IIT对EWB进行了较年夜变动,名称改为Multisim（多功能仿真软件）.IIT后被美国国家仪器（NI,National Instruments）公司收购,软件更名为NI Multisim,Multisim经历了多个版本的升级,已经有Multisim2001、 Multisim7、 Multisim8、Multisim9 、Multisim10等版本,9版本之后增加了单片机和LabVIEW虚拟仪器的仿真和应用.下面以Multisim10为例介绍其基本把持.图13.1-1是Multisim10的用户界面,包括菜单栏、标准工具栏、主工具栏、虚拟仪器工具栏、元器件工具栏、仿真按钮、状态栏、电路图编纂区等组成部份.图13.1-1 Multisim10用户界面菜单栏与Windows应用法式相似,如图13.1-2所示.图13.1-2 Multisim菜单栏其中,Options菜单下的Global Preferences和Sheet Properties可进行个性化界面设置,Multisim10提供两套电气元器件符号标准：ANSI：美国国家标准学会,美国标准,默认为该标准,本章采纳默认设置；DIN：德国国家标准学会,欧洲标准,与中国符号标准一致.工具栏是标准的Windows应用法式风格.标准工具栏：视图工具栏：图13.1-3是主工具栏及按钮名称,图13.1-4是元器件工具栏及按钮名称,图13.1-5是虚拟仪器工具栏及仪器名称.图13.1-3 Multisim主工具栏图13.1-4 Multisim元器件工具栏图13.1-5 Multisim虚拟仪器工具栏项目管理器位于Multisim10工作界面的左半部份,电路以分层的形式展示,主要用于条理电路的显示,3个标签为：Hierarchy：对分歧电路的分层显示,单击“新建”按钮将生成Circuit2电路；Visibility：设置是否显示电路的各种参数标识,如集成电路的引脚名；Project View：显示同一电路的分歧页.13.1.2 Multisim仿真基本把持Multisim10仿真的基本步伐为：1. 建立电路文件2. 放置元器件和仪表3. 元器件编纂4. 连线和进一法式整5. 电路仿真6. 输出分析结果具体方式如下：1. 建立电路文件具体建立电路文件的方法有：●翻开Multisim10时自动翻开空白电路文件Circuit1,保管时可以重新命名●菜单File/New●工具栏New按钮●快捷键Ctrl+N2. 放置元器件和仪表Multisim10的元件数据库有：主元件库（Master Database）,用户元件库（User Database）,合作元件库（Corporate Database）,后两个库由用户或合作人创立,新装置的Multisim10中这两个数据库是空的.放置元器件的方法有：●菜单Place Component●元件工具栏：Place/Component●在绘图区右击,利用弹出菜单放置●快捷键Ctrl+W放置仪表可以点击虚拟仪器工具栏相应按钮,或者使用菜双方式.以晶体管单管共射放年夜电路放置+12V电源为例,点击元器件工具栏放置电源按钮（Place Source）,获得如图13.1-6所示界面.图13.1-6 放置电源修改电压值为12V,如图13.1-7所示.图13.1-7 修改电压源的电压值同理,放置接地端和电阻,如图13.1-8所示.图13.1-8 放置接地端（左图）和电阻（右图）图13.1-9为放置了元器件和仪器仪表的效果图,其中左下角是函数信号发生器,右上角是双通道示波器.图13.1-9 放置元器件和仪器仪表3. 元器件编纂（1）元器件参数设置双击元器件,弹出相关对话框,选项卡包括：●Label：标签,Refdes编号,由系统自动分配,可以修改,但须保证编号唯一性●Display：显示●Value：数值●Fault：故障设置,Leakage漏电；Short短路；Open开路；None无故障（默认）●Pins：引脚,各引脚编号、类型、电气状态（2）元器件向导（Component Wizard）对特殊要求,可以用元器件向导编纂自己的元器件,一般是在已有元器件基础上进行编纂和修改.方法是：菜单Tools/ Component Wizard,依照规定步伐编纂,用元器件向导编纂生成的元器件放置在User Database（用户数据库）中.4. 连线和进一法式整连线：（1）自动连线：单击起始引脚,鼠标指针酿成“十”字形,移动鼠标至目标引脚或导线,单击,则连线完成,当导线连接后呈现丁字交叉时,系统自动在交叉点放节点（Junction）；（2）手动连线：单击起始引脚,鼠标指针酿成“十”字形后,在需要拐弯处单击,可以固定连线的拐弯点,从而设定连线路径；（3）关于交叉点,Multisim10默认丁字交叉为导通,十字交叉为不导通,对十字交叉而希望导通的情况,可以分段连线,即先连接起点到交叉点,然后连接交叉点到终点；也可以在已有连线上增加一个节点（Junction）,从该节点引出新的连线,添加节点可以使用菜单Place/Junction,或者使用快捷键Ctrl+J.进一法式整：（1）调整位置：单击选定元件,移动至合适位置；（2）改变标号：双击进入属性对话框更改；（3）显示节点编号以方便仿真结果输出：菜单Options/Sheet Properties/Circuit/Net Names,选择Show All；（4）导线和节点删除：右击/Delete,或者点击选中,按键盘Delete键.图13.1-10是连线和调整后的电路图,图13.1-11是显示节点编号后的电路图.图13.1-10 连线和调整后的电路图（a）显示节点编号对话框（b）显示节点编号后的电路图5. 电路仿真基本方法：●按下仿真开关,电路开始工作,Multisim界面的状态栏右端呈现仿真状态指示；●双击虚拟仪器,进行仪器设置,获得仿真结果图13.1-12是示波器界面,双击示波器,进行仪器设置,可以点击Reverse按钮将其布景反色,使用两个丈量标尺,显示区给出对应时间及该时间的电压波形幅值,也可以用丈量标尺丈量信号周期.图13.1-12 示波器界面（右图为点击Reverse按钮将布景反色）6. 输出分析结果使用菜单命令Simulate/Analyses,以上述单管共射放年夜电路的静态工作点分析为例,步伐如下：●菜单Simulate/Analyses/DC Operating Point●选择输出节点1、4、5,点击ADD、Simulate图13.1-13 静态工作点分析13.2 二极管及三极管电路13.2.1 二极管参数测试仿真实验半导体二极管是由PN结构成的一种非线性元件.典范的二极管伏安特性曲线可分为4个区：死区、正向导通区、反向截止区、反向击穿区,二极管具有单向导电性、稳压特性,利用这些特性可以构成整流、限幅、钳位、稳压等功能电路.半导体二极管正向特性参数测试电路如图13.2-1所示.表13.2-1是正向测试的数据,从仿真数据可以看出：二极管电阻值不是固定值,当二极管两规矩向电压小,处于“死区”,正向电阻很年夜、正向电流很小,当二极管两规矩向电压超越死区电压,正向电流急剧增加,正向电阻也迅速减小,处于“正向导通区”.图13.2-1 二极管正向特性测试电路表13.2-1 二极管正向特性仿真测试数据Rw 10% 20% 30% 50% 70% 90%Vd/mV 299 496 544 583 613 660Id/mArd=Vd/Id（欧姆）74750 2000 795 381 214半导体二极管反向特性参数测试电路如图13.2-2所示.图13.2-2 二极管反向特性测试电路表13.2-2是反向测试的数据,从仿真数据可以看出：二极管反向电阻较年夜,而正向电阻小,故具有单向特性.反向电压超越一定命值（VBR）,进入“反向击穿区”,反向电压的微小增年夜会招致反向电流急剧增加.表13.2-2 二极管反向特性仿真测试数据二极管是非线性器件,引入线性电路模型可使分析更简单.有两种线性模型：（1）年夜信号状态下的理想二极管模型,理想二极管相当于一个理想开关；（2）正向压降与外加电压相比不成忽略,且正向电阻与外接电阻相比可以忽略时的恒压源模型,即一个恒压源与一个理想二极管串连.图13.2-3是二极管实验电路,由图中的电压表可以读出：二极管导通电压Von=0.617V; 输出电压Vo=-2.617V.图13.2-3二极管实验电路（二极管为IN4148）利用二极管的单向导电性、正向导通后其压降基本恒定的特性,可实现对输入信号的限幅,图13.2-4（a）是二极管双向限幅实验电路.V1和V2是两个电压源,根据电路图,上限幅值为：V1+Von,下限幅值为：–V2–Von.在Vi的正半周,当输入信号幅值小于（V1+Von）时,D1、D2均截止,故Vo = Vi；当Vi年夜于（V1+Von）时,D1导通、D2截止,Vo=V1+Von≈4.65V；在Vi的负半周,当|Vi|<V2+Von时,D1、D2均截止,Vo = Vi；当|Vi|>（V2+Von）时,D2导通、D1截止,Vo = -（V2+Von）≈-2.65V.图13.2-4（b）是二极管双向限幅实验电路的仿真结果,输出电压波形与理论分析基本一致.（a）二极管双向限幅仿真电路（b）输出电压波形选择虚拟晶体管特性测试仪（IV-Analysis）XIV1,双击该图标,弹出测试仪界面,进行相应设置,如图13.2-5所示,点击Sim_Param 按钮,设置集射极电压的起始范围、基极电流的起始范围,以及基极电流增加步数Num_Steps（对应特性曲线的根数）,单击仿真按钮,获得一簇三极管输出特性曲线.右击其中的一条曲线,选择show select marts,则选中了某一条特性曲线,移动测试标尺,则在仪器界面下部可以显示对应的基极电流、集射极电压、集电极电流.根据测得的和值,可以计算出该工作点处的直流电流放年夜倍数,根据测得的和,可以计算出交流电流放年夜倍数.图13.2-5 用晶体管特性测试仪丈量三极管特性13.3 单管基本放年夜电路13.3.1 共射放年夜电路仿真实验放年夜是对模拟信号最基本的处置,图13.3-1是单管共射放年夜电路（NPN型三极管）的仿真电路图.图13.3-1单管共射放年夜电路（NPN型三极管）进行直流工作点分析,采纳菜单命令Simulate/Analysis/DC Operating Point,在对话框中设置分析节点及电压或电流变量,如图13.3-2所示.图13.3-3是直流工作点分析结果.图13.3-2 直流工作点分析对话框图13.3-3 直流工作点分析结果当静态工作点合适,而且加入合适幅值的正弦信号时,可以获得基本无失真的输出,如图13.3-4所示.图13.3-4 单管共射放年夜电路输入输出波形可是,继续增年夜输入信号,由于超越了晶体管工作的线性工作区,将招致输出波形失真,如图13.3-5（a）所示,图13.3-5（b）是进行傅里叶频谱分析的结果,可见输出波形含有高次谐波分量.（a）输出波形失真（b）傅里叶频谱分析结果图13.3-5 增年夜输入后的失真输出波形及其频谱分析结果静态工作点过低或者过高也会招致输出波形失真,如图13.3-6所示,由于基极电阻过小,招致基极电流过年夜,静态工作点靠近饱和区,集电极电流也因此变年夜,输出电压,年夜的集电极电流招致整个电路的输出电压变小,因此从输出波形上看,输出波形的下半周趋于被削平了,属于饱和失真.图13.3-6 减小Rb后的失真输出波形1. 场效应管的转移特性场效应管的转移特性指漏-源电压固按时,栅-源电压对漏极电流的控制特性,即,依照图13.3-7搭建N沟道增强型场效应管转移特性实验电路,单击Multisim10 菜单“Simulate/Analyses/DC Sweep…”选择直流扫描分析功能,在弹出的对话框“Analysis Parameters”中设置所要扫描的直流电源,并设置起始和终止值、步长值,在“Output”选项卡中选择节点2的电压V[2]为分析节点,由于源极电阻,所以电压V[2]的数值即是源极电流,也即是漏极电流.由图13.3-7（b）可知,N沟道增强型场效应管2N7002的开启电压V.（a）仿真电路（b）转移特性仿真结果图13.3-7 场效应管转移特性直流扫描分析2. 场效应管共源放年夜电路图13.3-8是场效应管共源放年夜电路仿真实验电路图,调整电阻和构成的分压网络可以改变,从而改变电压放年夜倍数.另外,改变电阻、也可改变输出电压.（a）仿真电路（b）输入和输出电压波形图13.3-8 场效应管共源放年夜电路仿真13.4 放年夜电路指标丈量13.4.1 输入电阻丈量万用表可以丈量交直流电压、交直流电流、电阻、电路中两个节点之间的分贝损耗,不需用户设置量程,参数默认为理想参数（比如电流表内阻为0）,用户可以修改参数.点击虚拟仪器万用表（Multimeter）,接入放年夜电路的输入回路,本例中将万用表设置为交流,测得的是有效值（RMS值）.由于交流输入电阻要在合适的静态工作点上丈量,所以直流电源要保管.由图13.4-1可见,测得输入回路的输入电压有效值为3.536mV,电流为2.806μA,输入电阻.在实验室中进行的实物电路的输入电阻丈量要采纳间接丈量方法,这是因为实际的电压表、电流表都不是理想仪器,电流表内阻不是0,而电压表内阻不是无穷年夜.（a）输入电阻丈量电路（b）电压、电流丈量结果图13.4-1 放年夜电路输入电阻丈量电路图13.4.2 输出电阻的丈量采纳外加激励法,将信号源短路,负载开路,在输出端接电压源,并丈量电压、电流,如图13.4-2所示.由图13.4-2可见,测得输出回路的激励电压有效值为707.106mV,电流为517.861μA,输出电阻.（a）输出电阻丈量（b）电压、电流丈量结果图13.4-2 放年夜电路输出电阻丈量电路图可以用示波器丈量放年夜电路的增益,以电阻分压式共射放年夜电路为例,图13.4-3（a）是丈量电压放年夜倍数的电路图,图13.4-3（b）是示波器输出波形.移动测试标尺可以读出输入输出波形幅值,进而计算出电压放年夜倍数,可是,可以发现,标尺处于分歧位置计算出的结果分歧,仅可作为估计值,另外,输出波形与输入波形相比,存在一定相移,不是理想的反相,即发生了相移,相移年夜小与频率有关,这就是该放年夜电路的相频特性.除用示波器进行放年夜倍数丈量的方法.还有两种方法：扫描分析法和波特仪丈量法.（a）（b）图13.4-3 分压式共射放年夜电路放年夜倍数的丈量1. 扫描分析法由菜单Simulate/Analyses/AC Analysis,弹出AC Analysis （交流分析）对话框,如图13.4-4所示,选项卡Frequency Parameters中设置Start frequency（起始频率,本例设为1Hz）、Stop frequency（终止频率,本例设为10GHz）、Sweep type（扫描方式,本例设为Decade,十倍频扫描）、Number of points per decade（每十倍频的采样点数,默认为10）、Vertical scale（纵坐标刻度,默认是Logarithmic,即对数形式,本例选择Linear,即线性坐标,更便于读出其电压放年夜倍数）.在Output选项卡中选择节点5的电压V[5]为分析变量,按下Simulate（仿真）按钮,获得图13.4-4（b）所示的频谱图,包括幅频特性和相频特性两个图.在幅频特性波形图的左侧,有个红色的三角块指示,标明以后激活图形是幅频特性,为了详细获取数值信息,按下工具栏的Show/Hide Cursors按钮,则显示出丈量标尺和数据窗口,移动测试标尺,则可以读取详细数值,如图（c）和（d）所示.同理,可激活相频特性图形,进行相应丈量.（a）AC Analysis对话框（b）被分析节点的幅频和相频特性（c）用测试标尺读取详细数值（d）频响数据图13.4-4 扫描分析法进行放年夜电路幅频特性丈量2. 波特仪丈量法波特仪（Bode Plotter）也称为扫频仪,用于丈量电路的频响（幅频特性、相频特性）,将波特仪连接至输入端和被测节点,如图13.4-5（a）所示,双击波特仪,获得频响特性,图13.4-5（b）是幅频响应,图13.4-5（c）是相频响应.（a）波特仪测试频响电路图（b）幅频特性测试结果（c）相频特性测试结果图13.4-5 扫描分析法进行放年夜电路幅频特性丈量波特仪的面板设置：（1）Mode：模式选择,点击Magnitude获得幅频响应曲线,选择Phase获得相频响应曲线；（2）水平和垂直坐标：点击Log选择对数刻度,点击Lin选择线性刻度；（3）起始范围：F文本框内填写终了值及单元,I文本框内填写起始值及单元.13.5 差动放年夜电路13.5.1 差动放年夜电路仿真电路直接耦合是多级放年夜的重要级间连接方式,对直流信号、变动缓慢的信号只能用直接耦合,但随之而来的是零点漂移问题,影响电路的稳定,解决这个问题的一个法子是采纳差动放年夜电路,在电子设备中经常使用差动放年夜电路放年夜差摸信号,抑制温度变动、电源电压摆荡等引起的共模信号.图13.5-1是差动放年夜电路仿真电路,是由两个相同的共射放年夜电路组成的,当开关J1拨向左侧时,构成了一个典范的差动放年夜电路,调零电位器Rw用来调节Q1、Q2管的静态工作点,使得输入信号为0时,双端输出电压（即电阻RL上的电压）为0.当开关J1拨向右侧时,构成了一个具有恒流源的差动放年夜电路,用恒流源取代射极电阻Re,可以进一步提高抑制共模信号的能力.差动放年夜电路的输入信号既可以是交流信号,也可以是直流信号.图13.5-1中,输入信号由函数发生器提供,函数发生器（Function Generator）可以发生正弦波、三角波、矩形波电压信号,可设置的参数有：频率、幅值、占空比、直流偏置,频率范围很宽（0.001pHz~1000THz）.差动放年夜电路需要一正一负两个电压源,实际中不存在负的电压源,将正极接地,则电压源的负极可以提供负的电压,因此,依照图中的接法可以提供正负电压源.差动放年夜电路有两个输入端和两个输出端,因此电路组态有双入双出、双入单出、单入双出、单入单出4种,凡是双端输出,差摸电压放年夜倍数与单管情况下相同,凡是单端输出,差摸电压放年夜倍数为单管情况下的一半.图13.5-1 差动放年夜电路仿真电路13.5.2 差动放年夜电路的调零调零是指差动放年夜器输入端不接入信号,调整电路参数使两个输出端到达等电位.图13.5-2中是调整电位器Rw,使节点3和节点4的电压相同,这时可认为左右两侧的电路已经对称,调零工作完成.图中的电压读数也是两个三极管的集电极静态工作电压.图13.5-2 差动放年夜电路的调零13.5.3 差动放年夜电路的静态工作点采纳菜单命令Simulate/Analysis/DC Operating Point,选择节点仿真可以获得静态工作点指标,下面采纳另一种方法,将电流表和电压表接入仿真电路,获得更直观的静态工作点丈量结果,如图13.5-3所示.1. 差模电压增益双端输入双端输出情况下的差摸电压放年夜倍数是输出端电压差除以输入端电压差.为获得较年夜电压增益,将仿真电路的参数进行一些调整,丈量电路如图13.5-4所示.函数发生器设置为输出正弦波,频率1kHz,幅值5mV,“+”端和“-”端接入差动放年夜电路的两个输入端,COM端接地.用电压表丈量输入真个电压差,注意双击电压表,将丈量模式（Mode）改为交流（AC）模式.由图中丈量数据,输入端电压差为7.071mV,输出端电压差为308.991mV,双入双出模式时的差摸电压增益为.当开关J1拨向右侧时,以恒流源取代射极电阻,则差摸电压增益增加到.仿真可发现,负载电阻RL对增益值影响很年夜,另外,调零电阻Rw、基极电阻Rb1、Rb2、集电极电阻Rc1、Rc2均有影响.图13.5-4 双入双出差动放年夜电路的差摸增益丈量2. 共模电压增益将两输入端短接,COM端接地,构成共模输入方式,如图13.5-5所示.调整输入信号频率为1kHz,幅值为1mV,在负载电阻两端接万用表,测得输出电压为6pV左右,“皮”的数量级为10-12,几乎为零.可见,差动放年夜电路对共模信号有很强的抑制效果.图13.5-5 双入双出差动放年夜电路的共摸增益丈量13.6 集成运放电路由分立元件构成的电路具有电子设计上灵活性年夜的优点,但缺点是功耗年夜、稳定性差、可靠性差,另外,设计自己较复杂.集成电路采纳微电子技术构成具有特定功能的电路系统模块,与分立元件构成的电路相比,性能有了很年夜提高,电子设计也更为简单.集成运算放年夜器是高增益、高输入阻抗、低输出阻抗、直接耦合的线性放年夜集成电路,功耗低、稳定性好、可靠性高.可以通过外围元器件的连接构成放年夜器、信号发生电路、运算电路、滤波器等电路.以集成运放μA741为例,图13.6-1是μA741的管脚示意图及实物照片.图13.6-1 集成运放μA741管脚示意图及实物照片用μA741组成同相比例放年夜电路,仿真电路图如图13.6-2所示.根据同相比例电路的增益公式,图13.6-2的电压增益应为：.（a）同相比例放年夜电路（b）输入、输出电压波形图13.6-2 集成运放μA741构成的同相比例放年夜电路从波形上看,输入、输出同相位,用测试标尺丈量幅值,可发现输出与输入的比例为3,在一定范围内调整负载电阻,波形基本不变,说明该电路带负载能力强.同理,可以进行反相比例放年夜电路的仿真,图13.6-3是集成运放μA741构成的反相比例放年夜电路,其电压增益应为：,这与示波器读数一致.图13.6-3 集成运放μA741构成的反相比例放年夜电路及波形由仿真可见,由运算放年夜器构成比例放年夜电路的电路结构简单、设计容易、性能稳定、带负载能力强.根据滤波电路中有无有源元件可将滤波器电路分为无源滤波器和有源滤波器,无源滤波器由无源元器件（电阻、电容、电感）构成电路网络,但其滤波特性随着负载的变动而变动,负载效应明显,不能满足很多应用场所的要求,有源滤波器则通过运放电路提高输入阻抗,降低输出阻抗而年夜年夜减少了负载效应.简单的有源滤波器是在无源滤波器输出端接一个由运放电路构成的电压跟随器或同相比例放年夜器,使得滤波的同时可以放年夜信号,而且提高带负载能力.图13.6-4是简单的二阶低通有源滤波电路,运放U1和电阻Rf、R3构成同相比例放年夜电路,放年夜倍数为,电阻R1、电容C1、电阻R2、电容C2组成的RC网络是二阶低通滤波电路,其特征频率为Hz.信号源是幅值为1V的交流电压源.用菜单命令Simulate/Analyses/AC Analysis对其进行交流分析,频率范围设置为1Hz~1MHz,扫描类型Sweep type选择Decade,纵坐标Vertical Scale选择Linear,Output选项卡中选择节点4作为分析节点,单击Simulate按钮,可获得其频率特性,如图13.6-5所示.图13.6-4 简单二阶低通有源滤波电路由频率特性可以看出：最年夜输出为 1.9996V,截止频率为对应V（即增益下降3dB）的频率,约为125.4003Hz （标尺2处）,而在特征频率处（标尺1处,338.2989Hz）,幅值已下降至672.8329mV,可见,实际的截止频率远小于特征频率.为缩小二者的分歧,可引入正反馈增年夜特征频率处的幅值,这就是所谓的压控电压源二阶低通滤波器.将电容C1的下端直接接在滤波器输出端,构成图13.6-6所示的压控电压源二阶低通滤波器,其频率特性如图13.6-7所示.图13.6-6 压控电压源二阶低通滤波电路图13.6-7 压控电压源二阶低通滤波电路的频率特性可以看出,特征频率处的幅值有所增年夜,在特征频率处（丈量标尺1,338.2989Hz）幅值增年夜为 1.9857V,截止频率为 1.414V 所对应的频率,在丈量标尺2处（幅值为 1.3912）,对应频率为439.2605Hz,二者差距由约213Hz缩小至约100Hz,特征频率和截止频率差距年夜年夜缩小了.品质因数Q的物理意义是特征频率处的电压增益与通带电压增益之比,理论分析给出品质因数Q与通带增益的关系为：,而在本节例子中,通带增益,因此,改变运放电阻或者即可改变品质因数.13.7 直流稳压电源13.7.1 桥式整流滤波电路建立如图13.7-1所示的单相桥式整流滤波电路,变压器取值Basic Group组的BASIC_VIRTUAL中的TS_VIRTUAL,设置变比（本例设为10）,变压器的二次侧有3个抽头,可以有两种接法,如图13.7-1中的（a）和（b）所示,前者的整流波形最年夜值约为15V,后者约为30V,整流桥选自Diodes组中的FWB中的元件.（a）变压器输出15V整流波形（b）变压器输出30V整流波形图13.7-1 单相桥式整流滤波电路以图13.7-1（b）电路为例,图13.7-2是该单相桥式整流滤波电路的输出波形,图（a）是未接入滤波电容C1时的输出波形,即整流桥输出波形,图（b）是接入滤波电容C1时的输出波形,可见,桥式整流后用滤波电容进行滤波,电压平均值上升,电压摆荡。
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第13章 Multisim模拟电路仿真之老阳三干创作本章Multisim10电路仿真软件, 讲解使用Multisim进行模拟电路仿真的基本方法.目录1. Multisim软件入门2. 二极管电路5. 负反馈放年夜电路7.互补对称（OCL）功率放年夜电路13.1 Multisim用户界面及基本把持在众多的EDA仿真软件中, Multisim软件界面友好、功能强年夜、易学易用, 受到电类设计开发人员的青睐.Multisim用软件方法虚拟电子元器件及仪器仪表, 将元器件和仪器集合为一体, 是原理图设计、电路测试的虚拟仿真软件.Multisim来源于加拿年夜图像交互技术公司（Interactive Image Technologies, 简称IIT公司）推出的以Windows为基础的仿真工具, 原名EWB.IIT公司于1988年推出一个用于电子电路仿真和设计的EDA 工具软件Electronics Work Bench（电子工作台, 简称EWB）, 以界面形象直观、把持方便、分析功能强年夜、易学易用而获得迅速推广使用.1996年IIT推出了EWB5.0版本, 在EWB5.x版本之后, 从EWB6.0版本开始, IIT对EWB进行了较年夜变动, 名称改为Multisim（多功能仿真软件）.IIT后被美国国家仪器（NI, National Instruments）公司收购, 软件更名为NI Multisim, Multisim经历了多个版本的升级, 已经有Multisim2001、Multisim7、Multisim8、Multisim9 、Multisim10等版本, 9版本之后增加了单片机和LabVIEW虚拟仪器的仿真和应用.下面以Multisim10为例介绍其基本把持.图13.1-1是Multisim10的用户界面, 包括菜单栏、标准工具栏、主工具栏、虚拟仪器工具栏、元器件工具栏、仿真按钮、状态栏、电路图编纂区等组成部份.图13.1-1 Multisim10用户界面菜单栏与Windows应用法式相似, 如图13.1-2所示.图13.1-2 Multisim菜单栏其中, Options菜单下的Global Preferences和Sheet Properties可进行个性化界面设置, Multisim10提供两套电气元器件符号标准：ANSI：美国国家标准学会, 美国标准, 默认为该标准, 本章采纳默认设置；DIN：德国国家标准学会, 欧洲标准, 与中国符号标准一致.工具栏是标准的Windows应用法式风格.标准工具栏：视图工具栏：图13.1-3是主工具栏及按钮名称, 图13.1-4是元器件工具栏及按钮名称, 图13.1-5是虚拟仪器工具栏及仪器名称.图13.1-3 Multisim主工具栏图13.1-4 Multisim元器件工具栏图13.1-5 Multisim虚拟仪器工具栏项目管理器位于Multisim10工作界面的左半部份, 电路以分层的形式展示, 主要用于条理电路的显示, 3个标签为：Hierarchy：对分歧电路的分层显示, 单击“新建”按钮将生成Circuit2电路；Visibility：设置是否显示电路的各种参数标识, 如集成电路的引脚名；Project View：显示同一电路的分歧页.13.1.2 Multisim仿真基本把持Multisim10仿真的基本步伐为：1. 建立电路文件2. 放置元器件和仪表3. 元器件编纂4. 连线和进一法式整5. 电路仿真6. 输出分析结果具体方式如下：1. 建立电路文件具体建立电路文件的方法有：●翻开Multisim10时自动翻开空白电路文件Circuit1, 保管时可以重新命名●菜单File/New●工具栏New按钮●快捷键Ctrl+N2. 放置元器件和仪表Multisim10的元件数据库有：主元件库（Master Database）, 用户元件库（User Database）, 合作元件库（Corporate Database）, 后两个库由用户或合作人创立, 新装置的Multisim10中这两个数据库是空的.放置元器件的方法有：●菜单Place Component●元件工具栏：Place/Component●在绘图区右击, 利用弹出菜单放置●快捷键Ctrl+W放置仪表可以点击虚拟仪器工具栏相应按钮, 或者使用菜双方式.以晶体管单管共射放年夜电路放置+12V电源为例, 点击元器件工具栏放置电源按钮（Place Source）, 获得如图13.1-6所示界面.图13.1-6 放置电源修改电压值为12V, 如图13.1-7所示.图13.1-7 修改电压源的电压值同理, 放置接地端和电阻, 如图13.1-8所示.图13.1-8 放置接地端（左图）和电阻（右图）图13.1-9为放置了元器件和仪器仪表的效果图, 其中左下角是函数信号发生器, 右上角是双通道示波器.图13.1-9 放置元器件和仪器仪表3. 元器件编纂（1）元器件参数设置双击元器件, 弹出相关对话框, 选项卡包括：●Label：标签, Refdes编号, 由系统自动分配, 可以修改,但须保证编号唯一性●Display：显示●Value：数值●Fault：故障设置, Leakage漏电；Short短路；Open开路；None无故障（默认）●Pins：引脚, 各引脚编号、类型、电气状态（2）元器件向导（Component Wizard）对特殊要求, 可以用元器件向导编纂自己的元器件, 一般是在已有元器件基础上进行编纂和修改.方法是：菜单Tools/ Component Wizard, 依照规定步伐编纂, 用元器件向导编纂生成的元器件放置在User Database（用户数据库）中.4. 连线和进一法式整连线：（1）自动连线：单击起始引脚, 鼠标指针酿成“十”字形, 移动鼠标至目标引脚或导线, 单击, 则连线完成, 当导线连接后呈现丁字交叉时, 系统自动在交叉点放节点（Junction）；（2）手动连线：单击起始引脚, 鼠标指针酿成“十”字形后, 在需要拐弯处单击, 可以固定连线的拐弯点, 从而设定连线路径；（3）关于交叉点, Multisim10默认丁字交叉为导通, 十字交叉为不导通, 对十字交叉而希望导通的情况, 可以分段连线, 即先连接起点到交叉点, 然后连接交叉点到终点；也可以在已有连线上增加一个节点（Junction）, 从该节点引出新的连线, 添加节点可以使用菜单Place/Junction, 或者使用快捷键Ctrl+J.进一法式整：（1）调整位置：单击选定元件, 移动至合适位置；（2）改变标号：双击进入属性对话框更改；（3）显示节点编号以方便仿真结果输出：菜单Options/Sheet Properties/Circuit/Net Names, 选择Show All；（4）导线和节点删除：右击/Delete, 或者点击选中, 按键盘Delete键.图13.1-10是连线和调整后的电路图, 图13.1-11是显示节点编号后的电路图.图13.1-10 连线和调整后的电路图（a）显示节点编号对话框（b）显示节点编号后的电路图5. 电路仿真基本方法：●按下仿真开关, 电路开始工作, Multisim界面的状态栏右端呈现仿真状态指示；●双击虚拟仪器, 进行仪器设置, 获得仿真结果图13.1-12是示波器界面, 双击示波器, 进行仪器设置, 可以点击Reverse按钮将其布景反色, 使用两个丈量标尺, 显示区给出对应时间及该时间的电压波形幅值, 也可以用丈量标尺丈量信号周期.图13.1-12 示波器界面（右图为点击Reverse按钮将布景反色）6. 输出分析结果使用菜单命令Simulate/Analyses, 以上述单管共射放年夜电路的静态工作点分析为例, 步伐如下：●菜单Simulate/Analyses/DC Operating Point●选择输出节点1、4、5, 点击ADD、Simulate图13.1-13 静态工作点分析13.2 二极管及三极管电路13.2.1 二极管参数测试仿真实验半导体二极管是由PN结构成的一种非线性元件.典范的二极管伏安特性曲线可分为4个区：死区、正向导通区、反向截止区、反向击穿区, 二极管具有单向导电性、稳压特性, 利用这些特性可以构成整流、限幅、钳位、稳压等功能电路.半导体二极管正向特性参数测试电路如图13.2-1所示.表13.2-1是正向测试的数据, 从仿真数据可以看出：二极管电阻值不是固定值, 当二极管两规矩向电压小, 处于“死区”, 正向电阻很年夜、正向电流很小, 当二极管两规矩向电压超越死区电压, 正向电流急剧增加, 正向电阻也迅速减小, 处于“正向导通区”.图13.2-1 二极管正向特性测试电路表13.2-1 二极管正向特性仿真测试数据Rw 10% 20% 30% 50% 70% 90%Vd/mV 299 496 544 583 613 660Id/mA半导体二极管反向特性参数测试电路如图13.2-2所示.图13.2-2 二极管反向特性测试电路表13.2-2是反向测试的数据, 从仿真数据可以看出：二极管反向电阻较年夜, 而正向电阻小, 故具有单向特性.反向电压超越一定命值（VBR）, 进入“反向击穿区”, 反向电压的微小增年夜会招致反向电流急剧增加.表13.2-2 二极管反向特性仿真测试数据二极管是非线性器件, 引入线性电路模型可使分析更简单.有两种线性模型：（1）年夜信号状态下的理想二极管模型, 理想二极管相当于一个理想开关；（2）正向压降与外加电压相比不成忽略, 且正向电阻与外接电阻相比可以忽略时的恒压源模型, 即一个恒压源与一个理想二极管串连.图13.2-3是二极管实验电路, 由图中的电压表可以读出：二极管导通电压Von=0.617V; 输出电压Vo=-2.617V.图13.2-3二极管实验电路（二极管为IN4148）利用二极管的单向导电性、正向导通后其压降基本恒定的特性, 可实现对输入信号的限幅,图13.2-4（a）是二极管双向限幅实验电路.V1和V2是两个电压源, 根据电路图, 上限幅值为：V1+Von, 下限幅值为：–V2–Von.在Vi的正半周, 当输入信号幅值小于（V1+Von）时, D1、D2均截止, 故Vo = Vi；当Vi年夜于（V1+Von）时, D1导通、D2截止, Vo=V1+Von≈4.65V；在Vi的负半周, 当|Vi|<V2+Von时, D1、D2均截止, Vo = Vi；当|Vi|>（V2+Von）时, D2导通、D1截止, Vo = -（V2+Von）≈-2.65V.图13.2-4（b）是二极管双向限幅实验电路的仿真结果, 输出电压波形与理论分析基本一致.（a）二极管双向限幅仿真电路（b）输出电压波形选择虚拟晶体管特性测试仪（IV-Analysis）XIV1, 双击该图标, 弹出测试仪界面, 进行相应设置, 如图13.2-5所示, 点击Sim_Param按钮, 设置集射极电压的起始范围、基极电流的起始范围, 以及基极电流增加步数Num_Steps（对应特性曲线的根数）, 单击仿真按钮, 获得一簇三极管输出特性曲线.右击其中的一条曲线, 选择show select marts, 则选中了某一条特性曲线, 移动测试标尺, 则在仪器界面下部可以显示对应的基极电流、集射极电压、集电极电流.根据测得的和值, 可以计算出该工作点处的直流电流放年夜倍数, 根据测得的和, 可以计算出交流电流放年夜倍数.图13.2-5 用晶体管特性测试仪丈量三极管特性13.3 单管基本放年夜电路13.3.1 共射放年夜电路仿真实验放年夜是对模拟信号最基本的处置, 图13.3-1是单管共射放年夜电路（NPN型三极管）的仿真电路图.图13.3-1单管共射放年夜电路（NPN型三极管）进行直流工作点分析, 采纳菜单命令Simulate/Analysis/DC Operating Point, 在对话框中设置分析节点及电压或电流变量, 如图13.3-2所示.图13.3-3是直流工作点分析结果.图13.3-2 直流工作点分析对话框图13.3-3 直流工作点分析结果当静态工作点合适, 而且加入合适幅值的正弦信号时, 可以获得基本无失真的输出, 如图13.3-4所示.图13.3-4 单管共射放年夜电路输入输出波形可是, 继续增年夜输入信号, 由于超越了晶体管工作的线性工作区, 将招致输出波形失真, 如图13.3-5（a）所示, 图13.3-5（b）是进行傅里叶频谱分析的结果, 可见输出波形含有高次谐波分量.（a）输出波形失真（b）傅里叶频谱分析结果图13.3-5 增年夜输入后的失真输出波形及其频谱分析结果静态工作点过低或者过高也会招致输出波形失真, 如图13.3-6所示, 由于基极电阻过小, 招致基极电流过年夜, 静态工作点靠近饱和区, 集电极电流也因此变年夜, 输出电压, 年夜的集电极电流招致整个电路的输出电压变小, 因此从输出波形上看, 输出波形的下半周趋于被削平了, 属于饱和失真.图13.3-6 减小Rb后的失真输出波形1. 场效应管的转移特性场效应管的转移特性指漏-源电压固按时, 栅-源电压对漏极电流的控制特性, 即, 依照图13.3-7搭建N沟道增强型场效应管转移特性实验电路, 单击Multisim10 菜单“Simulate/Analyses/DC Sweep…”选择直流扫描分析功能, 在弹出的对话框“Analysis Parameters”中设置所要扫描的直流电源, 并设置起始和终止值、步长值, 在“Output”选项卡中选择节点2的电压V[2]为分析节点, 由于源极电阻, 所以电压V[2]的数值即是源极电流, 也即是漏极电流.由图13.3-7（b）可知, N沟道增强型场效应管2N7002的开启电压V.（a）仿真电路（b）转移特性仿真结果图13.3-7 场效应管转移特性直流扫描分析2. 场效应管共源放年夜电路图13.3-8是场效应管共源放年夜电路仿真实验电路图, 调整电阻和构成的分压网络可以改变, 从而改变电压放年夜倍数.另外, 改变电阻、也可改变输出电压.（a）仿真电路（b）输入和输出电压波形图13.3-8 场效应管共源放年夜电路仿真13.4 放年夜电路指标丈量13.4.1 输入电阻丈量万用表可以丈量交直流电压、交直流电流、电阻、电路中两个节点之间的分贝损耗, 不需用户设置量程, 参数默认为理想参数（比如电流表内阻为0）, 用户可以修改参数.点击虚拟仪器万用表（Multimeter）, 接入放年夜电路的输入回路, 本例中将万用表设置为交流, 测得的是有效值（RMS值）.由于交流输入电阻要在合适的静态工作点上丈量, 所以直流电源要保管.由图13.4-1可见, 测得输入回路的输入电压有效值为3.536mV, 电流为2.806μA, 输入电阻.在实验室中进行的实物电路的输入电阻丈量要采纳间接丈量方法, 这是因为实际的电压表、电流表都不是理想仪器, 电流表内阻不是0, 而电压表内阻不是无穷年夜.（a）输入电阻丈量电路（b）电压、电流丈量结果图13.4-1 放年夜电路输入电阻丈量电路图13.4.2 输出电阻的丈量采纳外加激励法, 将信号源短路, 负载开路, 在输出端接电压源, 并丈量电压、电流, 如图13.4-2所示.由图13.4-2可见, 测得输出回路的激励电压有效值为707.106mV, 电流为517.861μA, 输出电阻.（a）输出电阻丈量（b）电压、电流丈量结果图13.4-2 放年夜电路输出电阻丈量电路图可以用示波器丈量放年夜电路的增益, 以电阻分压式共射放年夜电路为例, 图13.4-3（a）是丈量电压放年夜倍数的电路图, 图13.4-3（b）是示波器输出波形.移动测试标尺可以读出输入输出波形幅值, 进而计算出电压放年夜倍数, 可是, 可以发现, 标尺处于分歧位置计算出的结果分歧, 仅可作为估计值, 另外, 输出波形与输入波形相比, 存在一定相移, 不是理想的反相, 即发生了相移, 相移年夜小与频率有关, 这就是该放年夜电路的相频特性.除用示波器进行放年夜倍数丈量的方法.还有两种方法：扫描分析法和波特仪丈量法.（a）（b）图13.4-3 分压式共射放年夜电路放年夜倍数的丈量1. 扫描分析法由菜单Simulate/Analyses/AC Analysis, 弹出AC Analysis （交流分析）对话框, 如图13.4-4所示, 选项卡Frequency Parameters中设置Start frequency（起始频率, 本例设为1Hz）、Stop frequency（终止频率, 本例设为10GHz）、Sweep type（扫描方式, 本例设为Decade, 十倍频扫描）、Number of points per decade（每十倍频的采样点数, 默认为10）、Vertical scale（纵坐标刻度, 默认是Logarithmic, 即对数形式, 本例选择Linear, 即线性坐标, 更便于读出其电压放年夜倍数）.在Output选项卡中选择节点5的电压V[5]为分析变量, 按下Simulate（仿真）按钮, 获得图13.4-4（b）所示的频谱图, 包括幅频特性和相频特性两个图.在幅频特性波形图的左侧, 有个红色的三角块指示, 标明以后激活图形是幅频特性, 为了详细获取数值信息, 按下工具栏的Show/Hide Cursors按钮, 则显示出丈量标尺和数据窗口, 移动测试标尺, 则可以读取详细数值, 如图（c）和（d）所示.同理, 可激活相频特性图形, 进行相应丈量.（a）AC Analysis对话框（b）被分析节点的幅频和相频特性（c）用测试标尺读取详细数值（d）频响数据图13.4-4 扫描分析法进行放年夜电路幅频特性丈量2. 波特仪丈量法波特仪（Bode Plotter）也称为扫频仪, 用于丈量电路的频响（幅频特性、相频特性）, 将波特仪连接至输入端和被测节点, 如图13.4-5（a）所示, 双击波特仪, 获得频响特性, 图13.4-5（b）是幅频响应, 图13.4-5（c）是相频响应.（a）波特仪测试频响电路图（b）幅频特性测试结果（c）相频特性测试结果图13.4-5 扫描分析法进行放年夜电路幅频特性丈量波特仪的面板设置：（1）Mode：模式选择, 点击Magnitude获得幅频响应曲线, 选择Phase获得相频响应曲线；（2）水平和垂直坐标：点击Log选择对数刻度, 点击Lin选择线性刻度；（3）起始范围：F文本框内填写终了值及单元, I文本框内填写起始值及单元.13.5 差动放年夜电路13.5.1 差动放年夜电路仿真电路直接耦合是多级放年夜的重要级间连接方式, 对直流信号、变动缓慢的信号只能用直接耦合, 但随之而来的是零点漂移问题, 影响电路的稳定, 解决这个问题的一个法子是采纳差动放年夜电路, 在电子设备中经常使用差动放年夜电路放年夜差摸信号, 抑制温度变动、电源电压摆荡等引起的共模信号.图13.5-1是差动放年夜电路仿真电路, 是由两个相同的共射放年夜电路组成的, 当开关J1拨向左侧时, 构成了一个典范的差动放年夜电路, 调零电位器Rw用来调节Q1、Q2管的静态工作点, 使得输入信号为0时, 双端输出电压（即电阻RL上的电压）为0.当开关J1拨向右侧时, 构成了一个具有恒流源的差动放年夜电路, 用恒流源取代射极电阻Re, 可以进一步提高抑制共模信号的能力.差动放年夜电路的输入信号既可以是交流信号, 也可以是直流信号.图13.5-1中, 输入信号由函数发生器提供, 函数发生器（Function Generator）可以发生正弦波、三角波、矩形波电压信号, 可设置的参数有：频率、幅值、占空比、直流偏置, 频率范围很宽（0.001pHz~1000THz）.差动放年夜电路需要一正一负两个电压源, 实际中不存在负的电压源, 将正极接地, 则电压源的负极可以提供负的电压, 因此, 依照图中的接法可以提供正负电压源.差动放年夜电路有两个输入端和两个输出端, 因此电路组态有双入双出、双入单出、单入双出、单入单出4种, 凡是双端输出, 差摸电压放年夜倍数与单管情况下相同, 凡是单端输出, 差摸电压放年夜倍数为单管情况下的一半.图13.5-1 差动放年夜电路仿真电路13.5.2 差动放年夜电路的调零调零是指差动放年夜器输入端不接入信号, 调整电路参数使两个输出端到达等电位.图13.5-2中是调整电位器Rw, 使节点3和节点4的电压相同, 这时可认为左右两侧的电路已经对称, 调零工作完成.图中的电压读数也是两个三极管的集电极静态工作电压.图13.5-2 差动放年夜电路的调零13.5.3 差动放年夜电路的静态工作点采纳菜单命令Simulate/Analysis/DC Operating Point, 选择节点仿真可以获得静态工作点指标, 下面采纳另一种方法, 将电流表和电压表接入仿真电路, 获得更直观的静态工作点丈量结果, 如图13.5-3所示.1. 差模电压增益双端输入双端输出情况下的差摸电压放年夜倍数是输出端电压差除以输入端电压差.为获得较年夜电压增益, 将仿真电路的参数进行一些调整, 丈量电路如图13.5-4所示.函数发生器设置为输出正弦波, 频率1kHz, 幅值5mV, “+”端和“-”端接入差动放年夜电路的两个输入端, COM端接地.用电压表丈量输入真个电压差, 注意双击电压表, 将丈量模式（Mode）改为交流（AC）模式.由图中丈量数据, 输入端电压差为7.071mV, 输出端电压差为308.991mV, 双入双出模式时的差摸电压增益为.当开关J1拨向右侧时, 以恒流源取代射极电阻, 则差摸电压增益增加到.仿真可发现, 负载电阻RL对增益值影响很年夜, 另外, 调零电阻Rw、基极电阻Rb1、Rb2、集电极电阻Rc1、Rc2均有影响.图13.5-4 双入双出差动放年夜电路的差摸增益丈量2. 共模电压增益将两输入端短接, COM端接地, 构成共模输入方式, 如图13.5-5所示.调整输入信号频率为1kHz, 幅值为1mV, 在负载电阻两端接万用表, 测得输出电压为6pV左右, “皮”的数量级为10-12, 几乎为零.可见, 差动放年夜电路对共模信号有很强的抑制效果.图13.5-5 双入双出差动放年夜电路的共摸增益丈量13.6 集成运放电路由分立元件构成的电路具有电子设计上灵活性年夜的优点, 但缺点是功耗年夜、稳定性差、可靠性差, 另外, 设计自己较复杂.集成电路采纳微电子技术构成具有特定功能的电路系统模块, 与分立元件构成的电路相比, 性能有了很年夜提高, 电子设计也更为简单.集成运算放年夜器是高增益、高输入阻抗、低输出阻抗、直接耦合的线性放年夜集成电路, 功耗低、稳定性好、可靠性高.可以通过外围元器件的连接构成放年夜器、信号发生电路、运算电路、滤波器等电路.以集成运放μA741为例, 图13.6-1是μA741的管脚示意图及实物照片.图13.6-1 集成运放μA741管脚示意图及实物照片用μA741组成同相比例放年夜电路, 仿真电路图如图13.6-2所示.根据同相比例电路的增益公式, 图13.6-2的电压增益应为：.（a）同相比例放年夜电路（b）输入、输出电压波形图13.6-2 集成运放μA741构成的同相比例放年夜电路从波形上看, 输入、输出同相位, 用测试标尺丈量幅值, 可发现输出与输入的比例为3, 在一定范围内调整负载电阻, 波形基本不变, 说明该电路带负载能力强.同理, 可以进行反相比例放年夜电路的仿真, 图13.6-3是集成运放μA741构成的反相比例放年夜电路, 其电压增益应为：, 这与示波器读数一致.图13.6-3 集成运放μA741构成的反相比例放年夜电路及波形由仿真可见, 由运算放年夜器构成比例放年夜电路的电路结构简单、设计容易、性能稳定、带负载能力强.根据滤波电路中有无有源元件可将滤波器电路分为无源滤波器和有源滤波器, 无源滤波器由无源元器件（电阻、电容、电感）构成电路网络, 但其滤波特性随着负载的变动而变动, 负载效应明显, 不能满足很多应用场所的要求, 有源滤波器则通过运放电路提高输入阻抗, 降低输出阻抗而年夜年夜减少了负载效应.简单的有源滤波器是在无源滤波器输出端接一个由运放电路构成的电压跟随器或同相比例放年夜器, 使得滤波的同时可以放年夜信号, 而且提高带负载能力.图13.6-4是简单的二阶低通有源滤波电路, 运放U1和电阻Rf、R3构成同相比例放年夜电路, 放年夜倍数为, 电阻R1、电容C1、电阻R2、电容C2组成的RC网络是二阶低通滤波电路, 其特征频率为Hz.信号源是幅值为1V的交流电压源.用菜单命令Simulate/Analyses/AC Analysis对其进行交流分析, 频率范围设置为1Hz~1MHz, 扫描类型Sweep type选择Decade, 纵坐标Vertical Scale选择Linear, Output选项卡中选择节点4作为分析节点, 单击Simulate按钮, 可获得其频率特性, 如图13.6-5所示.图13.6-4 简单二阶低通有源滤波电路由频率特性可以看出：最年夜输出为 1.9996V, 截止频率为对应V（即增益下降3dB）的频率, 约为125.4003Hz（标尺2处）, 而在特征频率处（标尺1处, 338.2989Hz）, 幅值已下降至672.8329mV, 可见, 实际的截止频率远小于特征频率.为缩小二者的分歧, 可引入正反馈增年夜特征频率处的幅值, 这就是所谓的压控电压源二阶低通滤波器.将电容C1的下端直接接在滤波器输出端, 构成图13.6-6所示的压控电压源二阶低通滤波器, 其频率特性如图13.6-7所示.图13.6-6 压控电压源二阶低通滤波电路图13.6-7 压控电压源二阶低通滤波电路的频率特性可以看出, 特征频率处的幅值有所增年夜, 在特征频率处（丈量标尺1, 338.2989Hz）幅值增年夜为 1.9857V, 截止频率为1.414V所对应的频率, 在丈量标尺2处（幅值为1.3912）, 对应频率为439.2605Hz, 二者差距由约213Hz缩小至约100Hz, 特征频率和截止频率差距年夜年夜缩小了.品质因数Q的物理意义是特征频率处的电压增益与通带电压增益之比, 理论分析给出品质因数Q与通带增益的关系为：, 而在本节例子中, 通带增益, 因此, 改变运放电阻或者即可改变品质因数.13.7 直流稳压电源13.7.1 桥式整流滤波电路建立如图13.7-1所示的单相桥式整流滤波电路, 变压器取值Basic Group组的BASIC_VIRTUAL中的TS_VIRTUAL, 设置变比（本例设为10）, 变压器的二次侧有3个抽头, 可以有两种接法,如图13.7-1中的（a）和（b）所示, 前者的整流波形最年夜值约为15V, 后者约为30V, 整流桥选自Diodes组中的FWB中的元件.（a）变压器输出15V整流波形（b）变压器输出30V整流波形图13.7-1 单相桥式整流滤波电路以图13.7-1（b）电路为例, 图13.7-2是该单相桥式整流滤波电路的输出波形, 图（a）是未接入滤波电容C1时的输出波形, 即整流桥输出波形, 图（b）是接入滤波电容C1时的输出波形, 可见, 桥式整流后用滤波电容进行滤波, 电压平均值上升, 电压摆荡（波纹系数）减小了.可是, RC回路参数对波形影响很年夜, 波形与滤波电容的年夜小有关系, 也与负载年夜小有关系.将负载增至10kΩ, 输出波形如图13.7-2（c）所示, 可见输出电压的摆荡进一步减小, 若继续将滤波电容增至100μF, 则电压波形趋于理想, 如图13.7-2（d）所示.当负载较轻（对应负载电阻年夜）, 对电压波形要求不高时, 可采纳这种方式提供直流电压, 为减少纹波系数, 可适当增年夜滤波电容.（a）未接入滤波电容C1时的输出波形（b）接入滤波电容C1时的输出波形（c）电容为47μF、负载为10kΩ时的输出波形（d）电容为100μF、负载为10kΩ时的输出波形。
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第13章Multisim模拟电路仿真本章Multisim10电路仿真软件，讲解使用Multisim进行模拟电路仿真的基本方法。
目录1. Multisim软件入门2. 二极管电路3. 基本放大电路4. 差分放大电路5. 负反馈放大电路6. 集成运放信号运算和处理电路7. 互补对称（OCL）功率放大电路8. 信号产生和转换电路9. 可调式三端集成直流稳压电源电路Multisim用户界面及基本操作13.1.1 Multisim用户界面在众多的EDA仿真软件中，Multisim软件界面友好、功能强大、易学易用，受到电类设计开发人员的青睐。
Multisim用软件方法虚拟电子元器件及仪器仪表，将元器件和仪器集合为一体，是原理图设计、电路测试的虚拟仿真软件。
Multisim来源于加拿大图像交互技术公司（Interactive Image Technologies，简称IIT公司）推出的以Windows为基础的仿真工具，原名EWB。
IIT公司于1988年推出一个用于电子电路仿真和设计的EDA工具软件Electronics Work Bench（电子工作台，简称EWB），以界面形象直观、操作方便、分析功能强大、易学易用而得到迅速推广使用。
1996年IIT推出了版本，在版本之后，从版本开始，IIT对EWB进行了较大变动，名称改为Multisim （多功能仿真软件）。
IIT后被美国国家仪器（NI，National Instruments）公司收购，软件更名为NI Multisim，Multisim经历了多个版本的升级，已经有Multisim2001、Multisim7、Multisim8、Multisim9 、Multisim10等版本，9版本之后增加了单片机和LabVIEW虚拟仪器的仿真和应用。
下面以Multisim10为例介绍其基本操作。
图是Multisim10的用户界面，包括菜单栏、标准工具栏、主工具栏、虚拟仪器工具栏、元器件工具栏、仿真按钮、状态栏、电路图编辑区等组成部分。
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第13章 Multisim模拟电路仿真之吉白夕凡创作本章Multisim10电路仿真软件,讲解使用Multisim进行模拟电路仿真的基本办法.目录1. Multisim软件入门2. 二极管电路5. 负反应缩小电路7.互补对称（OCL）功率缩小电路13.1 Multisim用户界面及基本操纵在众多的EDA仿真软件中,Multisim软件界面友好、功效强大、易学易用,受到电类设计开发人员的青睐.Multisim用软件办法虚拟电子元器件及仪器仪表,将元器件和仪器集合为一体,是原理图设计、电路测试的虚拟仿真软件.Multisim来源于加拿大图像交互技术公司（Interactive Image Technologies,简称IIT公司）推出的以Windows为基础的仿真东西,原名EWB.IIT公司于1988年推出一个用于电子电路仿真和设计的EDA 东西软件Electronics Work Bench（电子任务台,简称EWB）,以界面形象直不雅、操纵便利、阐发功效强大、易学易用而得到迅速推广使用.1996年IIT推出了EWB5.0版本,在EWB5.x版本之后,从EWB6.0版本开始,IIT对EWB进行了较大变动,名称改成Multisim （多功效仿真软件）.IIT后被美国国家仪器（NI,National Instruments）公司收购,软件改名为NI Multisim,Multisim经历了多个版本的升级,已经有Multisim2001、 Multisim7、 Multisim8、Multisim9 、Multisim10等版本,9版本之后增加了单片机和LabVIEW虚拟仪器的仿真和应用.下面以Multisim10为例介绍其基本操纵.图13.1-1是Multisim10的用户界面,包含菜单栏、尺度东西栏、主东西栏、虚拟仪器东西栏、元器件东西栏、仿真按钮、状态栏、电路图编辑区等组成部分.图13.1-1 Multisim10用户界面菜单栏与Windows应用程序相似,如图13.1-2所示.图13.1-2 Multisim菜单栏其中,Options菜单下的Global Preferences和Sheet Properties可进行特性化界面设置,Multisim10提供两套电气元器件符号尺度：ANSI：美国国家尺度学会,美国尺度,默认为该尺度,本章采取默认设置；DIN：德国国家尺度学会,欧洲尺度,与中国符号尺度一致.东西栏是尺度的Windows应用程序气概.尺度东西栏：视图东西栏：图13.1-3是主东西栏及按钮名称,图13.1-4是元器件东西栏及按钮名称,图13.1-5是虚拟仪器东西栏及仪器名称.图13.1-3 Multisim主东西栏图13.1-4 Multisim元器件东西栏图13.1-5 Multisim虚拟仪器东西栏项目办理器位于Multisim10任务界面的左半部分,电路以分层的形式展示,主要用于条理电路的显示,3个标签为：Hierarchy：对不合电路的分层显示,单击“新建”按钮将生成Circuit2电路；Visibility：设置是否显示电路的各类参数标识,如集成电路的引脚名；Project View：显示同一电路的不合页.13.1.2 Multisim仿真基本操纵Multisim10仿真的基本步调为：1. 建立电路文件2. 放置元器件和仪表3. 元器件编辑4. 连线和进一步伐整5. 电路仿真6. 输出阐发结果具体方法如下：1. 建立电路文件具体建立电路文件的办法有：●打开Multisim10时自动打开空白电路文件Circuit1,保管时可以重新命名●菜单File/New●东西栏New按钮●快捷键Ctrl+N2. 放置元器件和仪表Multisim10的元件数据库有：主元件库（Master Database）,用户元件库（User Database）,合作元件库（Corporate Database）,后两个库由用户或合作人创建,新装置的Multisim10中这两个数据库是空的.放置元器件的办法有：●菜单Place Component●元件东西栏：Place/Component●在绘图区右击,利用弹出菜单放置●快捷键Ctrl+W放置仪表可以点击虚拟仪器东西栏相应按钮,或者使用菜单方法.以晶体管单管共射缩小电路放置+12V电源为例,点击元器件东西栏放置电源按钮（Place Source）,得到如图13.1-6所示界面.图13.1-6 放置电源修改电压值为12V,如图13.1-7所示.图13.1-7 修改电压源的电压值同理,放置接地端和电阻,如图13.1-8所示.图13.1-8 放置接地端（左图）和电阻（右图）图13.1-9为放置了元器件和仪器仪表的效果图,其中左下角是函数信号产生器,右上角是双通道示波器.图13.1-9 放置元器件和仪器仪表3. 元器件编辑（1）元器件参数设置双击元器件,弹出相关对话框,选项卡包含：●Label：标签,Refdes编号,由系统自动分派,可以修改,但须包管编号唯一性●Display：显示●Value：数值●Fault：毛病设置,Leakage漏电；Short短路；Open开路；None无毛病（默认）●Pins：引脚,各引脚编号、类型、电气状态（2）元器件向导（Component Wizard）对特殊要求,可以用元器件向导编辑自己的元器件,一般是在已有元器件基础上进行编辑和修改.办法是：菜单Tools/ Component Wizard,依照规定步调编辑,用元器件向导编辑生成的元器件放置在User Database（用户数据库）中.4. 连线和进一步伐整连线：（1）自动连线：单击起始引脚,鼠标指针变成“十”字形,移动鼠标至目标引脚或导线,单击,则连线完成,当导线连接后呈现丁字交叉时,系统自动在交叉点放节点（Junction）；（2）手动连线：单击起始引脚,鼠标指针变成“十”字形后,在需要拐弯处单击,可以固定连线的拐弯点,从而设定连线路径；（3）关于交叉点,Multisim10默认丁字交叉为导通,十字交叉为不导通,对于十字交叉而希望导通的情况,可以分段连线,即先连接起点到交叉点,然后连接交叉点到终点；也可以在已有连线上增加一个节点（Junction）,从该节点引出新的连线,添加节点可以使用菜单Place/Junction,或者使用快捷键Ctrl+J.进一步伐整：（1）调整位置：单击选定元件,移动至合适位置；（2）改动标号：双击进入属性对话框更改；（3）显示节点编号以便利仿真结果输出：菜单Options/Sheet Properties/Circuit/Net Names,选择Show All；（4）导线和节点删除：右击/Delete,或者点击选中,按键盘Delete键.图13.1-10是连线和调整后的电路图,图13.1-11是显示节点编号后的电路图.图13.1-10 连线和调整后的电路图（a）显示节点编号对话框（b）显示节点编号后的电路图5. 电路仿真基本办法：●按下仿真开关,电路开始任务,Multisim界面的状态栏右端出现仿真状态指示；●双击虚拟仪器,进行仪器设置,获得仿真结果图13.1-12是示波器界面,双击示波器,进行仪器设置,可以点击Reverse按钮将其布景反色,使用两个丈量标尺,显示区给出对应时间及该时间的电压波形幅值,也可以用丈量标尺丈量信号周期.图13.1-12 示波器界面（右图为点击Reverse按钮将布景反色）6. 输出阐发结果使用菜单命令Simulate/Analyses,以上述单管共射缩小电路的静态任务点阐发为例,步调如下：●菜单Simulate/Analyses/DC Operating Point●选择输出节点1、4、5,点击ADD、Simulate图13.1-13 静态任务点阐发13.2 二极管及三极管电路13.2.1 二极管参数测试仿真实验半导体二极管是由PN结组成的一种非线性元件.典型的二极管伏安特性曲线可分为4个区：死区、正向导通区、反向截止区、反向击穿区,二极管具有单向导电性、稳压特性,利用这些特性可以组成整流、限幅、钳位、稳压等功效电路.半导体二极管正向特性参数测试电路如图13.2-1所示.表13.2-1是正向测试的数据,从仿真数据可以看出：二极管电阻值不是固定值,当二极管两端正向电压小,处于“死区”,正向电阻很大、正向电流很小,当二极管两端正向电压超出死区电压,正向电流急剧增加,正向电阻也迅速减小,处于“正向导通区”.图13.2-1 二极管正向特性测试电路表13.2-1 二极管正向特性仿真测试数据Rw 10% 20% 30% 50% 70% 90%Vd/mV 299 496 544 583 613 660Id/mArd=Vd/Id（欧姆）74750 2000 795 381 214半导体二极管反向特性参数测试电路如图13.2-2所示.图13.2-2 二极管反向特性测试电路表13.2-2是反向测试的数据,从仿真数据可以看出：二极管反向电阻较大,而正向电阻小,故具有单向特性.反向电压超出一定数值（VBR）,进入“反向击穿区”,反向电压的微小增大会导致反向电流急剧增加.表13.2-2 二极管反向特性仿真测试数据二极管是非线性器件,引入线性电路模型可使阐发更简单.有两种线性模型：（1）大信号状态下的理想二极管模型,理想二极管相当于一个理想开关；（2）正向压降与外加电压相比不成忽略,且正向电阻与外接电阻相比可以忽略时的恒压源模型,即一个恒压源与一个理想二极管串联.图13.2-3是二极管实验电路,由图中的电压表可以读出：二极管导通电压Von=0.617V; 输出电压Vo=-2.617V.图13.2-3二极管实验电路（二极管为IN4148）利用二极管的单向导电性、正向导通后其压降基本恒定的特性,可实现对输入信号的限幅,图13.2-4（a）是二极管双向限幅实验电路.V1和V2是两个电压源,按照电路图,上限幅值为：V1+Von,下限幅值为：–V2–Von.在Vi的正半周,当输入信号幅值小于（V1+Von）时,D1、D2均截止,故Vo = Vi；当Vi大于（V1+Von）时,D1导通、D2截止,Vo=V1+Von≈4.65V；在Vi的负半周,当|Vi|<V2+Von时,D1、D2均截止,Vo = Vi；当|Vi|>（V2+Von）时,D2导通、D1截止,Vo = -（V2+Von）≈-2.65V.图13.2-4（b）是二极管双向限幅实验电路的仿真结果,输出电压波形与理论阐发基本一致.（a）二极管双向限幅仿真电路（b）输出电压波形选择虚拟晶体管特性测试仪（IV-Analysis）XIV1,双击该图标,弹出测试仪界面,进行相应设置,如图13.2-5所示,点击Sim_Param 按钮,设置集射极电压的起始规模、基极电流的起始规模,以及基极电流增加步数Num_Steps（对应特性曲线的根数）,单击仿真按钮,得到一簇三极管输出特性曲线.右击其中的一条曲线,选择show select marts,则选中了某一条特性曲线,移动测试标尺,则在仪器界面下部可以显示对应的基极电流、集射极电压、集电极电流.按照测得的和值,可以计算出该任务点处的直流电流缩小倍数,按照测得的和,可以计算出交流电流缩小倍数.图13.2-5 用晶体管特性测试仪丈量三极管特性13.3 单管基本缩小电路13.3.1 共射缩小电路仿真实验缩小是对模拟信号最基本的处理,图13.3-1是单管共射缩小电路（NPN型三极管）的仿真电路图.图13.3-1单管共射缩小电路（NPN型三极管）进行直流任务点阐发,采取菜单命令Simulate/Analysis/DC Operating Point,在对话框中设置阐发节点及电压或电流变量,如图13.3-2所示.图13.3-3是直流任务点阐发结果.图13.3-2 直流任务点阐发对话框图13.3-3 直流任务点阐发结果当静态任务点合适,并且加入合适幅值的正弦信号时,可以得到基本无失真的输出,如图13.3-4所示.图13.3-4 单管共射缩小电路输入输出波形但是,持续增大输入信号,由于超出了晶体管任务的线性任务区,将导致输出波形失真,如图13.3-5（a）所示,图13.3-5（b）是进行傅里叶频谱阐发的结果,可见输出波形含有高次谐波份量.（a）输出波形失真（b）傅里叶频谱阐发结果图13.3-5 增大输入后的失真输出波形及其频谱阐发结果静态任务点过低或者过高也会导致输出波形失真,如图13.3-6所示,由于基极电阻过小,导致基极电流过大,静态任务点靠近饱和区,集电极电流也因此变大,输出电压,大的集电极电流导致整个电路的输出电压变小,因此从输出波形上看,输出波形的下半周趋于被削平了,属于饱和失真.图13.3-6 减小Rb后的失真输出波形1. 场效应管的转移特性场效应管的转移特性指漏-源电压固定时,栅-源电压对漏极电流的控制特性,即,依照图13.3-7搭建N沟道增强型场效应管转移特性实验电路,单击Multisim10 菜单“Simulate/Analyses/DC Sweep…”选择直流扫描阐发功效,在弹出的对话框“Analysis Parameters”中设置所要扫描的直流电源,并设置起始和终止值、步长值,在“Output”选项卡中选择节点2的电压V[2]为阐发节点,由于源极电阻,所以电压V[2]的数值等于源极电流,也等于漏极电流.由图13.3-7（b）可知,N沟道增强型场效应管2N7002的开启电压V.（a）仿真电路（b）转移特性仿真结果图13.3-7 场效应管转移特性直流扫描阐发2. 场效应管共源缩小电路图13.3-8是场效应管共源缩小电路仿真实验电路图,调整电阻和组成的分压网络可以改动,从而改动电压缩小倍数.此外,改动电阻、也可改动输出电压.（a）仿真电路（b）输入和输出电压波形图13.3-8 场效应管共源缩小电路仿真13.4 缩小电路指标丈量13.4.1 输入电阻丈量万用表可以丈量交直流电压、交直流电流、电阻、电路中两个节点之间的分贝损耗,不需用户设置量程,参数默认为理想参数（比方电流表内阻为0）,用户可以修改参数.点击虚拟仪器万用表（Multimeter）,接入缩小电路的输入回路,本例中将万用表设置为交流,测得的是有效值（RMS值）.由于交流输入电阻要在合适的静态任务点上丈量,所以直流电源要保存.由图13.4-1可见,测得输入回路的输入电压有效值为3.536mV,电流为2.806μA,输入电阻.在实验室中进行的实物电路的输入电阻丈量要采取间接丈量办法,这是因为实际的电压表、电流表都不是理想仪器,电流表内阻不是0,而电压表内阻不是无穷大.（a）输入电阻丈量电路（b）电压、电流丈量结果图13.4-1 缩小电路输入电阻丈量电路图13.4.2 输出电阻的丈量采取外加激励法,将信号源短路,负载开路,在输出端接电压源,并丈量电压、电流,如图13.4-2所示.由图13.4-2可见,测得输出回路的激励电压有效值为707.106mV,电流为517.861μA,输出电阻.（a）输出电阻丈量（b）电压、电流丈量结果图13.4-2 缩小电路输出电阻丈量电路图可以用示波器丈量缩小电路的增益,以电阻分压式共射缩小电路为例,图13.4-3（a）是丈量电压缩小倍数的电路图,图13.4-3（b）是示波器输出波形.移动测试标尺可以读出输入输出波形幅值,进而计算出电压缩小倍数,但是,可以发明,标尺处于不合位置计算出的结果不合,仅可作为估量值,此外,输出波形与输入波形相比,存在一定相移,不是理想的反相,即产生了相移,相移大小与频率有关,这就是该缩小电路的相频特性.除了用示波器进行缩小倍数丈量的办法.还有两种办法：扫描阐发法和波特仪丈量法.（a）（b）图13.4-3 分压式共射缩小电路缩小倍数的丈量1. 扫描阐发法由菜单Simulate/Analyses/AC Analysis,弹出AC Analysis （交流阐发）对话框,如图13.4-4所示,选项卡Frequency Parameters中设置Start frequency（起始频率,本例设为1Hz）、Stop frequency（终止频率,本例设为10GHz）、Sweep type（扫描方法,本例设为Decade,十倍频扫描）、Number of points per decade（每十倍频的采样点数,默认为10）、Vertical scale（纵坐标刻度,默认是Logarithmic,即对数形式,本例选择Linear,即线性坐标,更便于读出其电压缩小倍数）.在Output选项卡中选择节点5的电压V[5]为阐发变量,按下Simulate（仿真）按钮,得到图13.4-4（b）所示的频谱图,包含幅频特性和相频特性两个图.在幅频特性波形图的左侧,有个红色的三角块指示,标明当前激活图形是幅频特性,为了详细获取数值信息,按下东西栏的Show/Hide Cursors按钮,则显示出丈量标尺和数据窗口,移动测试标尺,则可以读取详细数值,如图（c）和（d）所示.同理,可激活相频特性图形,进行相应丈量.（a）AC Analysis对话框（b）被阐发节点的幅频和相频特性（c）用测试标尺读取详细数值（d）频响数据图13.4-4 扫描阐发法进行缩小电路幅频特性丈量2. 波特仪丈量法波特仪（Bode Plotter）也称为扫频仪,用于丈量电路的频响（幅频特性、相频特性）,将波特仪连接至输入端和被测节点,如图13.4-5（a）所示,双击波特仪,获得频响特性,图13.4-5（b）是幅频响应,图13.4-5（c）是相频响应.（a）波特仪测试频响电路图（b）幅频特性测试结果（c）相频特性测试结果图13.4-5 扫描阐发法进行缩小电路幅频特性丈量波特仪的面板设置：（1）Mode：模式选择,点击Magnitude获得幅频响应曲线,选择Phase获得相频响应曲线；（2）水平和垂直坐标：点击Log选择对数刻度,点击Lin选择线性刻度；（3）起始规模：F文本框内填写终了值及单位,I文本框内填写起始值及单位.13.5 差动缩小电路13.5.1 差动缩小电路仿真电路直接耦合是多级缩小的重要级间连接方法,对直流信号、变更缓慢的信号只能用直接耦合,但随之而来的是零点漂移问题,影响电路的稳定,解决这个问题的一个办法是采取差动缩小电路,在电子设备中经常使用差动缩小电路缩小差摸信号,抑制温度变更、电源电压动摇等引起的共模信号.图13.5-1是差动缩小电路仿真电路,是由两个相同的共射缩小电路组成的,当开关J1拨向左侧时,组成了一个典型的差动缩小电路,调零电位器Rw用来调节Q1、Q2管的静态任务点,使得输入信号为0时,双端输出电压（即电阻RL上的电压）为0.当开关J1拨向右侧时,组成了一个具有恒流源的差动缩小电路,用恒流源代替射极电阻Re,可以进一步提高抑制共模信号的能力.差动缩小电路的输入信号既可以是交流信号,也可以是直流信号.图13.5-1中,输入信号由函数产生器提供,函数产生器（Function Generator）可以产生正弦波、三角波、矩形波电压信号,可设置的参数有：频率、幅值、占空比、直流偏置,频率规模很宽（0.001pHz~1000THz）.差动缩小电路需要一正一负两个电压源,实际中不存在负的电压源,将正极接地,则电压源的负极可以提供负的电压,因此,依照图中的接法可以提供正负电压源.差动缩小电路有两个输入端和两个输出端,因此电路组态有双入双出、双入单出、单入双出、单入单出4种,但凡双端输出,差摸电压缩小倍数与单管情况下相同,但凡单端输出,差摸电压缩小倍数为单管情况下的一半.图13.5-1 差动缩小电路仿真电路13.5.2 差动缩小电路的调零调零是指差动缩小器输入端不接入信号,调整电路参数使两个输出端达到等电位.图13.5-2中是调整电位器Rw,使节点3和节点4的电压相同,这时可认为左右两侧的电路已经对称,调零任务完成.图中的电压读数也是两个三极管的集电极静态任务电压.图13.5-2 差动缩小电路的调零13.5.3 差动缩小电路的静态任务点采取菜单命令Simulate/Analysis/DC Operating Point,选择节点仿真可以获得静态任务点指标,下面采取另一种办法,将电流表和电压表接入仿真电路,获得更直不雅的静态任务点丈量结果,如图13.5-3所示.1. 差模电压增益双端输入双端输出情况下的差摸电压缩小倍数是输出端电压差除以输入端电压差.为获得较大电压增益,将仿真电路的参数进行一些调整,丈量电路如图13.5-4所示.函数产生器设置为输出正弦波,频率1kHz,幅值5mV,“+”端和“-”端接入差动缩小电路的两个输入端,COM端接地.用电压表丈量输入端的电压差,注意双击电压表,将丈量模式（Mode）改成交流（AC）模式.由图中丈量数据,输入端电压差为7.071mV,输出端电压差为308.991mV,双入双出模式时的差摸电压增益为.当开关J1拨向右侧时,以恒流源代替射极电阻,则差摸电压增益增加到.仿真可发明,负载电阻RL对增益值影响很大,此外,调零电阻Rw、基极电阻Rb1、Rb2、集电极电阻Rc1、Rc2均有影响.图13.5-4 双入双出差动缩小电路的差摸增益丈量2. 共模电压增益将两输入端短接,COM端接地,组成共模输入方法,如图13.5-5所示.调整输入信号频率为1kHz,幅值为1mV,在负载电阻两端接万用表,测得输出电压为6pV左右,“皮”的数量级为10-12,几乎为零.可见,差动缩小电路对共模信号有很强的抑制效果.图13.5-5 双入双出差动缩小电路的共摸增益丈量13.6 集成运放电路由分立元件组成的电路具有电子设计上灵活性大的优点,但缺点是功耗大、稳定性差、可靠性差,此外,设计自己较庞杂.集成电路采取微电子技术组成具有特定功效的电路系统模块,与分立元件组成的电路相比,性能有了很大提高,电子设计也更加简单.集成运算缩小器是高增益、高输入阻抗、低输出阻抗、直接耦合的线性缩小集成电路,功耗低、稳定性好、可靠性高.可以通过外围元器件的连接组成缩小器、信号产生电路、运算电路、滤波器等电路.以集成运放μA741为例,图13.6-1是μA741的管脚示意图及实物照片.图13.6-1 集成运放μA741管脚示意图及实物照片用μA741组成同相比例缩小电路,仿真电路图如图13.6-2所示.按照同相比例电路的增益公式,图13.6-2的电压增益应为：.（a）同相比例缩小电路（b）输入、输出电压波形图13.6-2 集成运放μA741组成的同相比例缩小电路从波形上看,输入、输出同相位,用测试标尺丈量幅值,可发明输出与输入的比例为3,在一定规模内调整负载电阻,波形基本不变,说明该电路带负载能力强.同理,可以进行反相比例缩小电路的仿真,图13.6-3是集成运放μA741组成的反相比例缩小电路,其电压增益应为：,这与示波器读数一致.图13.6-3 集成运放μA741组成的反相比例缩小电路及波形由仿真可见,由运算缩小器组成比例缩小电路的电路结构简单、设计容易、性能稳定、带负载能力强.按照滤波电路中有无有源元件可将滤波器电路分为无源滤波器和有源滤波器,无源滤波器由无源元器件（电阻、电容、电感）组成电路网络,但其滤波特性随着负载的变更而变更,负载效应明显,不克不及满足很多应用场合的要求,有源滤波器则通过运放电路提高输入阻抗,降低输出阻抗而大大减少了负载效应.简单的有源滤波器是在无源滤波器输出端接一个由运放电路组成的电压跟从器或同相比例缩小器,使得滤波的同时可以缩小信号,并且提高带负载能力.图13.6-4是简单的二阶低通有源滤波电路,运放U1和电阻Rf、R3组成同相比例缩小电路,缩小倍数为,电阻R1、电容C1、电阻R2、电容C2组成的RC网络是二阶低通滤波电路,其特征频率为Hz.信号源是幅值为1V的交流电压源.用菜单命令Simulate/Analyses/AC Analysis对其进行交流阐发,频率规模设置为1Hz~1MHz,扫描类型Sweep type选择Decade,纵坐标Vertical Scale选择Linear,Output选项卡中选择节点4作为阐发节点,单击Simulate按钮,可得到其频率特性,如图13.6-5所示.图13.6-4 简单二阶低通有源滤波电路由频率特性可以看出：最大输出为 1.9996V,截止频率为对应V（即增益下降3dB）的频率,约为125.4003Hz（标尺2处）,而在特征频率处（标尺1处,338.2989Hz）,幅值已下降至672.8329mV,可见,实际的截止频率远小于特征频率.为缩小两者的不同,可引入正反应增大特征频率处的幅值,这就是所谓的压控电压源二阶低通滤波器.将电容C1的下端直接接在滤波器输出端,组成图13.6-6所示的压控电压源二阶低通滤波器,其频率特性如图13.6-7所示.图13.6-6 压控电压源二阶低通滤波电路图13.6-7 压控电压源二阶低通滤波电路的频率特性可以看出,特征频率处的幅值有所增大,在特征频率处（丈量标尺1,338.2989Hz）幅值增大为1.9857V,截止频率为1.414V所对应的频率,在丈量标尺2处（幅值为 1.3912）,对应频率为439.2605Hz,两者差距由约213Hz缩小至约100Hz,特征频率和截止频率差距大大缩小了.品质因数Q的物理意义是特征频率处的电压增益与通带电压增益之比,理论阐发给出品质因数Q与通带增益的关系为：,而在本节例子中,通带增益,因此,改动运放电阻或者即可改动品质因数.13.7 直流稳压电源13.7.1 桥式整流滤波电路建立如图13.7-1所示的单相桥式整流滤波电路,变压器取值Basic Group组的BASIC_VIRTUAL中的TS_VIRTUAL,设置变比（本例设为10）,变压器的二次侧有3个抽头,可以有两种接法,如图13.7-1中的（a）和（b）所示,前者的整流波形最大值约为15V,后者约为30V,整流桥选自Diodes组中的FWB中的元件.（a）变压器输出15V整流波形（b）变压器输出30V整流波形图13.7-1 单相桥式整流滤波电路以图13.7-1（b）电路为例,图13.7-2是该单相桥式整流滤波电路的输出波形,图（a）是未接入滤波电容C1时的输出波形,即整流桥输出波形,图（b）是接入滤波电容C1时的输出波形,可见,桥式整流后用滤波电容进行滤波,电压平均值上升,电压动摇。
Multisim模拟电路仿真实验
Multisim模拟电路仿真实验电路仿真是电子工程领域中重要的实验方法，它通过计算机软件模拟电路的工作原理和性能，可以在电路设计阶段进行测试和验证。
其中，Multisim作为常用的电路设计与仿真工具，具有强大的功能和用户友好的界面，被广泛应用于电子工程教学和实践中。
本文将对Multisim模拟电路仿真实验进行探讨和介绍，包括电路仿真的基本原理、Multisim的使用方法以及实验设计与实施等方面。
通过本文的阅读，读者将能够了解到Multisim模拟电路仿真实验的基本概念和操作方法，掌握电路仿真实验的设计和实施技巧。
一、Multisim模拟电路仿真的基本原理Multisim模拟电路仿真实验基于电路分析和计算机仿真技术，通过建立电路模型和参数设置，使用数值计算方法求解电路的节点电压、电流以及功率等相关参数，从而模拟电路的工作情况。
Multisim模拟电路仿真的基本原理包括以下几个方面：1. 电路模型建立：首先，需要根据电路的实际连接和元件参数建立相应的电路模型。
Multisim提供了丰富的元件库和连接方式，可以通过简单的拖拽操作和参数设置来搭建电路模型。
2. 参数设置：在建立电路模型的基础上，需要为每个元件设置合适的参数值。
例如，电阻器的阻值、电容器的容值、电源的电压等。
这些参数值将直接影响到电路的仿真结果。
3. 仿真方法选择：Multisim提供了多种仿真方法，如直流分析、交流分析、暂态分析等。
根据不同的仿真目的和需求，选择适当的仿真方法来进行仿真计算。
4. 仿真结果分析：仿真计算完成后，Multisim会给出电路的仿真结果，包括节点电压、电流、功率等参数。
通过分析这些仿真结果，可以评估电路的性能和工作情况。
二、Multisim的使用方法Multisim作为一款功能强大的电路设计与仿真工具，具有直观的操作界面和丰富的功能模块，使得电路仿真实验变得简单而高效。
以下是Multisim的使用方法的基本流程：1. 新建电路文件：启动Multisim软件，点击“新建”按钮创建一个新的电路文件。
模拟电子线路multisim仿真实验报告
MULTISIM 仿真实验报告实验一单级放大电路一、实验目的1、熟悉multisim软件的使用方法2、掌握放大器的静态工作点的仿真方法，及对放大器性能的影响。
3、学习放大器静态工作点、电压放大倍数，输入电阻、输出电阻的仿真方法，了解共射级电路的特性。
二、虚拟实验仪器及器材双踪示波器信号发生器交流毫伏表数字万用表三、实验步骤1.仿真电路图V110mVrms 1kHz0°R1100kΩKey=A10 %R251kΩR320kΩR45.1kΩQ12N2222AR5100ΩR61.8kΩC110µFC210µFC347µF37V212 V4521R75.1kΩ9XMM16E级对地电压25.静态数据仿真记录数据，填入下表仿真数据（对地数据）单位；V计算数据单位；V基级集电极发射级Vbe Vce RP10k 26.动态仿真一1.单击仪表工具栏的第四个，放置如图，并连接电路。
V110mVrms 1kHz0°100kΩKey=A10 %R251kΩR320kΩR45.1kΩQ12N2222AR5100ΩR61.8kΩC110µFC210µFC347µF37V212 V52R75.1kΩXSC1A BExt Trig++__+_6192.双击示波器，得到如下波形5.他们的相位相差180度。
27.动态仿真二1.删除负载电阻R6V110mVrms1kHz0°100kΩKey=A10 %R251kΩR320kΩR45.1kΩQ12N2222AR5100ΩR61.8kΩC110µFC210µFC347µF37V212 V52XSC1A BExt Trig++__+_6192.重启仿真。
记录数据.仿真数据（注意填写单位）计算Vi有效值Vo有效值Av3.分别加上,300欧的电阻，并填表填表.4.其他不变，增大和减少滑动变阻器的值，观察VO的变化，并记录波形28.仿真动态三1.测量输入端电阻。
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第13章Multisim模拟电路仿真本章Multisim10电路仿真软件，讲解使用Multisim进行模拟电路仿真的基本方法。
目录1. Multisim软件入门2. 二极管电路3. 基本放大电路4. 差分放大电路5. 负反馈放大电路6. 集成运放信号运算和处理电路7. 互补对称（OCL）功率放大电路8. 信号产生和转换电路9. 可调式三端集成直流稳压电源电路13.1 Multisim用户界面及基本操作13.1.1 Multisim用户界面在众多的EDA仿真软件中，Multisim软件界面友好、功能强大、易学易用，受到电类设计开发人员的青睐。
Multisim用软件方法虚拟电子元器件及仪器仪表，将元器件和仪器集合为一体，是原理图设计、电路测试的虚拟仿真软件。
Multisim来源于加拿大图像交互技术公司（Interactive Image Technologies，简称IIT公司）推出的以Windows为基础的仿真工具，原名EWB。
IIT公司于1988年推出一个用于电子电路仿真和设计的EDA工具软件Electronics Work Bench（电子工作台，简称EWB），以界面形象直观、操作方便、分析功能强大、易学易用而得到迅速推广使用。
1996年IIT推出了EWB5.0版本，在EWB5.x版本之后，从EWB6.0版本开始，IIT对EWB进行了较大变动，名称改为Multisim（多功能仿真软件）。
IIT后被美国国家仪器（NI，National Instruments）公司收购，软件更名为NI Multisim，Multisim经历了多个版本的升级，已经有Multisim2001、Multisim7、Multisim8、Multisim9 、Multisim10等版本，9版本之后增加了单片机和LabVIEW虚拟仪器的仿真和应用。
下面以Multisim10为例介绍其基本操作。
图13.1-1是Multisim10的用户界面，包括菜单栏、标准工具栏、主工具栏、虚拟仪器工具栏、元器件工具栏、仿真按钮、状态栏、电路图编辑区等组成部分。
模拟电路Multisim软件仿真教程
第13章 Multisim模拟电路仿真本章Multisim10电路仿真软件，本章节讲解使用Multisim进行模拟电路仿真的基本方法。
目录1. Multisim软件入门2. 二极管电路3. 基本放大电路4. 差分放大电路5. 负反馈放大电路6. 集成运放信号运算和处理电路7. 互补对称（OCL）功率放大电路8. 信号产生和转换电路9. 可调式三端集成直流稳压电源电路13.1 Multisim用户界面及基本操作13.1.1 Multisim用户界面在众多的EDA仿真软件中，Multisim软件界面友好、功能强大、易学易用，受到电类设计开发人员的青睐。
Multisim用软件方法虚拟电子元器件及仪器仪表，将元器件和仪器集合为一体，是原理图设计、电路测试的虚拟仿真软件。
Multisim来源于加拿大图像交互技术公司（Interactive Image Technologies，简称IIT公司）推出的以Windows为基础的仿真工具，原名EWB。
IIT公司于1988年推出一个用于电子电路仿真和设计的EDA工具软件Electronics Work Bench（电子工作台，简称EWB），以界面形象直观、操作方便、分析功能强大、易学易用而得到迅速推广使用。
1996年IIT推出了EWB5.0版本，在EWB5.x版本之后，从EWB6.0版本开始，IIT对EWB进行了较大变动，名称改为Multisim（多功能仿真软件）。
IIT后被美国国家仪器（NI，National Instruments）公司收购，软件更名为NI Multisim，Multisim 经历了多个版本的升级，已经有Multisim2001、 Multisim7、 Multisim8、Multisim9 、Multisim10等版本，9版本之后增加了单片机和LabVIEW虚拟仪器的仿真和应用。
下面以Multisim10为例介绍其基本操作。
图13.1-1是Multisim10的用户界面，包括菜单栏、标准工具栏、主工具栏、虚拟仪器工具栏、元器件工具栏、仿真按钮、状态栏、电路图编辑区等组成部分。
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第13章Multisim模拟电路仿真本章Multisim10电路仿真软件，讲解使用Multisim进行模拟电路仿真的基本方法。
目录1. Multisim软件入门2. 二极管电路3. 基本放大电路4. 差分放大电路5. 负反馈放大电路6. 集成运放信号运算和处理电路7. 互补对称（OCL）功率放大电路8. 信号产生和转换电路9. 可调式三端集成直流稳压电源电路13.1 Multisim用户界面及基本操作13.1.1 Multisim用户界面在众多的EDA仿真软件中，Multisim软件界面友好、功能强大、易学易用，受到电类设计开发人员的青睐。
Multisim用软件方法虚拟电子元器件及仪器仪表，将元器件和仪器集合为一体，是原理图设计、电路测试的虚拟仿真软件。
Multisim来源于加拿大图像交互技术公司（Interactive Image Technologies，简称IIT公司）推出的以Windows为基础的仿真工具，原名EWB。
IIT公司于1988年推出一个用于电子电路仿真和设计的EDA工具软件Electronics Work Bench（电子工作台，简称EWB），以界面形象直观、操作方便、分析功能强大、易学易用而得到迅速推广使用。
1996年IIT推出了EWB5.0版本，在EWB5.x版本之后，从EWB6.0版本开始，IIT对EWB进行了较大变动，名称改为Multisim（多功能仿真软件）。
IIT后被美国国家仪器（NI，National Instruments）公司收购，软件更名为NI Multisim，Multisim经历了多个版本的升级，已经有Multisim2001、Multisim7、Multisim8、Multisim9 、Multisim10等版本，9版本之后增加了单片机和LabVIEW虚拟仪器的仿真和应用。
下面以Multisim10为例介绍其基本操作。
图13.1-1是Multisim10的用户界面，包括菜单栏、标准工具栏、主工具栏、虚拟仪器工具栏、元器件工具栏、仿真按钮、状态栏、电路图编辑区等组成部分。
Multisim模拟电子技术仿真实验
放大器的电压增益A u 和放大器的最大平均输出功率P O 。
第23页/共55页
9.5 结型场效应晶体管共源极放大电路仿真实验
1)学会测量跨导g m 。
2)依据结型场效应晶体管共源极放大电路输入输出电压波形，
计算电压增益。
1)直流电源：Place Source→POWER_SOURCES→VDD, 选取
直流电源并根据电路设置电压。
2)接地：Place Source→POWER_SOURCES→GROUND，选取
电路中的接地。
3)电阻：Place Basic→RESISTOR,选取电阻并根据电路设置电
阻值。
第24页/共55页
9.5 结型场效应晶体管共源极放大电路仿真实验
4)电容：Place Basic→CAPACITOR,选取电容并根据电路设置
1)根据仿真的数据U IP 和U OP ，计算放大电路的电压增益A u 。
2)放大电路输出与输入波形之间的相位差怎么样？
第30页/共55页
9.6 串联电压负反馈放大器仿真实验
1)学会测量串联电压负反馈放大器的输入和输出电压，计算闭
环电压增益。
2)学会测量负反馈放大器输入与输出电压波形之间的相位差。
电容值。
5)场效应晶体管：Place Transistors→JFET_N，选取2SK117型
场效应晶体管。
6)电压表：Place Indicators→VOLTMETER，选取电压表并设
置为直流档。
7)电流表：Place Indicators→AMMETER，选取电流表并设置
为直流档。
8)函数发生器：从虚拟仪器工具栏调取XFG1。
Multisim仿真—电路&模电&数电
电路分析基础2.1 L 、C 并联谐振回路频率特性的仿真测试XBP1INOUTC11uF L11mHR11k¦¸V11 Vrms 1kHz 0¡ã120电路说明：①电源选择“Sources ”→“SIGNAL_VOLTAGE_SOURCE ”→“AC_VOLTAGE ”。
②XBP1INOUT选第9个，设置为电路分析：理论值：kHz FmH LCf 035.51121210=⨯==μππ实际值：kHz f 006.50=左右2.2 L 、C 串联谐振回路频率特性的仿真测试XBP1INOUTC11nF L11mHR1100k¦¸V11 Vrms 1kHz 0¡ã 0213电路说明：①电源选择“Sources ”→“SIGNAL_VOLTAGE_SOURCE ”→“AC_VOLTAGE ”。
观察左下脚的值，为实际值测量此处的频率②XBP1INOUT选第9个，设置为电路分析：理论值：kHz nFmH LCf 23.1591121210=⨯==ππ实际值：kHz f 23.1590=2.3 电容特性仿真测试XSC1A B Ext Trig++_ _+_J1 Key = SpaceR13k¦¸C11uFV1 12 V1 23按Space键，来回切换，看电容的充放电过程。
2.4 电感特性仿真测试按Space键，来回切换，观察电感特性。
模拟电子线路2.5 全波整流电路¸1N40072.6 光电控制电路VCC9VV15 VR14.7k¦¸5%R220k¦¸5%R3510¦¸5%U1PS2501-12134X12.5 VU2SONALERT 200 HzQ12N2219J1Key = Space1VCC2345图中，SONALERT 为固体音调发生器，按Space 键，是开关闭合，观察效果如下图。
模拟电子电路multisim仿真(很全 很好)
仿真1.1.1 共射极基本放大电路按图7.1-1搭建共射极基本放大电路，选择电路菜单电路图选项（Circuit/Schematic Option ）中的显示/隐藏(Show/Hide)按钮，设置并显示元件的标号与数值等。
１. 静态工作点分析选择分析菜单中的直流工作点分析选项（Analysis/DC Operating Point）（当然，也可以使用仪器库中的数字多用表直接测量）分析结果表明晶体管Ｑ１工作在放大状态。
２. 动态分析用仪器库的函数发生器为电路提供正弦输入信号Vi(幅值为5mV,频率为10kH)，用示波器观察到输入，输出波形。
由波形图可观察到电路的输入，输出电压信号反相位关系。
再一种直接测量电压放大倍数的简便方法是用仪器库中的数字多用表直接测得。
３. 参数扫描分析在图７.１－１所示的共射极基本放大电路中，偏置电阻Ｒ１的阻值大小直接决定了静态电流ＩＣ的大小，保持输入信号不变，改变Ｒ１的阻值，可以观察到输出电压波形的失真情况。
选择分析菜单中的参数扫描选项（Analysis/Parameter Sweep Analysis），在参数扫描设置对话框中将扫描元件设为Ｒ１，参数为电阻，扫描起始值为１００Ｋ，终值为９００Ｋ，扫描方式为线性，步长增量为４００Ｋ，输出节点５，扫描用于暂态分析。
４. 频率响应分析选择分析菜单中的交流频率分析项（Analysis/AC Frequency Analysis）在交流频率分析参数设置对话框中设定：扫描起始频率为１Hz，终止频率为１GHz，扫描形式为十进制，纵向刻度为线性，节点５做输出节点。
由图分析可得：当共射极基本放大电路输入信号电压ＶＩ为幅值５mV的变频电压时，电路输出中频电压幅值约为０.５Ｖ，中频电压放大倍数约为－１００倍，下限频率（Ｘ１）为１４.２２Hz，上限频率（Ｘ２）为２５.１２MHz，放大器的通频带约为２５.１２MHz。
由理论分析可得，上述共射极基本放大电路的输入电阻由晶体管的输入电阻rbe限定，输出电阻由集电极电阻Ｒ３限定。
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第13章Multisim模拟电路仿真本章Multisim10电路仿真软件，讲解使用Multisim进展模拟电路仿真的根本方法。
目录1. Multisim软件入门2. 二极管电路3.根本放大电路4.差分放大电路5. 负反应放大电路6.集成运放信号运算和处理电路7.互补对称〔OCL〕功率放大电路8.信号产生和转换电路9.可调式三端集成直流稳压电源电路13.1 Multisim用户界面与根本操作13.1.1 Multisim用户界面在众多的EDA仿真软件中，Multisim软件界面友好、功能强大、易学易用，受到电类设计开发人员的青睐。
Multisim用软件方法虚拟电子元器件与仪器仪表，将元器件和仪器集合为一体，是原理图设计、电路测试的虚拟仿真软件。
Multisim来源于加拿大图像交互技术公司〔Interactive Image Technologies，简称IIT公司〕推出的以Windows为根底的仿真工具，原名EWB。
IIT公司于1988年推出一个用于电子电路仿真和设计的EDA工具软件Electronics Work Bench〔电子工作台，简称EWB〕，以界面形象直观、操作方便、分析功能强大、易学易用而得到迅速推广使用。
1996年IIT推出了EWB5.0版本，在EWB5.x版本之后，从EWB6.0版本开始，IIT对EWB进展了较大变动，名称改为Multisim〔多功能仿真软件〕。
IIT后被美国国家仪器〔NI，National Instruments〕公司收购，软件更名为NI Multisim，Multisim经历了多个版本的升级，已经有Multisim2001、Multisim7、Multisim8、Multisim9 、Multisim10等版本，9版本之后增加了单片机和LabVIEW虚拟仪器的仿真和应用。
下面以Multisim10为例介绍其根本操作。
图13.1-1是Multisim10的用户界面，包括菜单栏、标准工具栏、主工具栏、虚拟仪器工具栏、元器件工具栏、仿真按钮、状态栏、电路图编辑区等组成局部。
Multisim模拟电路仿真实例
1.6
20lg Aup 4.1dB
第4章 Multisim8应用实例
运行仿真分析： 得输入信号V1和输出信号V0的波形图
说明输入信号通过了该滤波器，并被放大； 并从中可以测试到Vo=1.6Vi
第4章 Multisim8应用实例
从波特图仪上可以观察到当20lg︱Aup︱从4.1dB下降 到1dB左右时，其f0约为100Hz，理论值基本相同，达 到设计要求。
输入电阻Ri=20k
第4章 Multisim8应用实例
通频带△f=fH-fL，设其中：fL≤20Hz，fH≥10kHz 据此可估算出电路中C1、C2、C3的取值
取标称值，C1=C2=1 、C3=5.7
第4章 Multisim8应用实例
启动仿真：得输入输出的信号，可估算出放大倍数约为1000倍
图5-9 例5.2示波器窗口
工作原理？
图5-25 乙类互补对称功放电路
第4章 Multisim8应用实例
运行仿真： 从中可以发现输出信号的波形有明显的交越失真。
其失真原因
输入波形
输出波形
当输入信号较小时，达 不到三极管的开启电压，三 极管不导电。
因此在正、负半周交替 过零处会出现非线性失真， 即交越失真。
第4章 Multisim8应用实例
其最大电压输出范围为 -11.5000V~12.5000V。
图5-28 例5.9最大输出电压测试结果
第4章 Multisim8应用实例
例5.10 针对上例中乙类互补对称功放电路的交越失 真问题，如何对电路进行改进？
电路原理分析
图5-29改进后的电路 甲乙类互补对称功放电路
第4章 Multisim8应用实例
第4章 Multisim8应用实例
Multisim仿真模拟电路
Multisim仿真模拟电路Multisim是一款由National Instruments（NI）开发的强大电路设计与仿真软件，被广泛应用于电子工程教育、电路设计、原型验证以及系统级测试等领域。
本文将探讨Multisim仿真模拟电路的原理、优势及应用例子。
一、Multisim仿真模拟电路的原理Multisim仿真模拟电路的原理基于虚拟仪器技术（Virtual Instrumentation），它允许用户在计算机上构建并测试电路原型。
通过虚拟实验室和可视化界面，用户可以在软件中添加电子元件、连接电路、设置信号源和测量仪器等，然后通过模拟仿真进行电路性能分析和验证。
Multisim采用了SPICE（Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis）仿真引擎，该引擎能够模拟包括模拟电路、混合信号电路和数字电路等各种类型的电路行为。
通过SPICE引擎，Multisim能够准确模拟电子元件的特性，包括电流、电压、功率以及信号波形等，从而实现电路性能仿真。
二、Multisim仿真模拟电路的优势1. 真实性：Multisim能够准确模拟各种电子元件的特性，包括电容器、电感器、二极管、晶体管等，使得电路仿真结果更加真实可信。
2. 可视化：Multisim提供直观的电路设计界面和仿真结果显示，使得用户能够更清晰地理解电路结构和工作原理。
3. 效率：Multisim实现了电路设计与仿真的无缝集成，用户可以通过软件快速搭建电路原型并进行性能测试，大大提高了设计效率和实验效果。
4. 可靠性：Multisim具备强大的故障检测和校正功能，能够帮助用户发现和修复电路中的问题，提高电路设计的可靠性。
5. 教育性：Multisim作为一款常用的电路仿真软件，被广泛应用于电子工程教育中。
通过Multisim，学生可以动手实践，加深对电路原理和设计的理解。
三、Multisim仿真模拟电路的应用例子1. 模拟滤波器设计：利用Multisim，可以快速设计和优化各种滤波器，例如低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器等。
Multisim模拟电子技术仿真实验
Multisim模拟电子技术仿真实验Multisim是一款著名的电子电路仿真软件，广泛用于电子工程师和学生进行电子电路的设计和验证。
通过Multisim，用户可以方便地搭建电路并进行仿真，实现理论与实际的结合。
本文将介绍Multisim的基本操作和常见的电子技术仿真实验。
一、Multisim基本操作1. 下载与安装首先，需要从官方网站上下载Multisim软件，并按照提示完成安装。
安装完成后，打开软件即可开始使用。
2. 绘制电路图在Multisim软件中，用户可以通过拖拽组件来绘制电路图。
不同的电子组件如电阻、电容、二极管等都可以在Multisim软件中找到并加入电路图中。
用户只需将组件拖放到绘图区域即可。
3. 连接元件在绘制电路图时，还需要连接各个元件。
通过点击元件的引脚，然后拖动鼠标连接到其他元件的引脚上，即可建立连接线。
4. 设置元件的属性在建立电路连接后，还需要设置各个元件的属性。
比如，电阻的阻值、电容的容值等等。
用户可以双击元件，进入属性设置界面，对元件进行参数调整。
5. 添加仪器和测量在Multisim中，用户还可以添加各种仪器和测量设备，如示波器、函数发生器等。
这样可以帮助我们对电路进行更加深入的分析和测试。
二、常见的电子技术仿真实验1. RC电路响应实验RC电路响应实验是电子电路实验中最基础的实验之一。
它用于研究RC电路对输入信号的响应情况。
通过在Multisim中搭建RC电路，可以模拟分析电路的充放电过程，并观察输出电压对时间的响应曲线。
2. 放大器设计实验放大器是电子电路中常见的功能电路之一。
通过在Multisim中搭建放大器电路，可以模拟放大器的工作过程，并对放大器的增益、频率等特性进行分析和调整。
这对于学习和理解放大器的原理和工作方式非常有帮助。
3. 数字电路实验数字电路是现代电子技术中不可或缺的一部分。
通过在Multisim中搭建数字电路，可以模拟数字电路的逻辑运算、时序控制等功能，并对电路的工作波形进行分析和优化。
模拟电子电路multisim仿真(很全 很好)
仿真1.1.1 共射极基本放大电路按图7.1-1搭建共射极基本放大电路，选择电路菜单电路图选项（Circuit/Schematic Option ）中的显示/隐藏(Show/Hide)按钮，设置并显示元件的标号与数值等。
１.静态工作点分析选择分析菜单中的直流工作点分析选项（Analysis/DC Operating Point）（当然，也可以使用仪器库中的数字多用表直接测量）分析结果表明晶体管Ｑ１工作在放大状态。
２.动态分析用仪器库的函数发生器为电路提供正弦输入信号Vi(幅值为5mV,频率为10kH)，用示波器观察到输入，输出波形。
由波形图可观察到电路的输入，输出电压信号反相位关系。
再一种直接测量电压放大倍数的简便方法是用仪器库中的数字多用表直接测得。
３.参数扫描分析在图７.１－１所示的共射极基本放大电路中，偏置电阻Ｒ１的阻值大小直接决定了静态电流ＩＣ的大小，保持输入信号不变，改变Ｒ１的阻值，可以观察到输出电压波形的失真情况。
选择分析菜单中的参数扫描选项（Analysis/Parameter Sweep Analysis），在参数扫描设置对话框中将扫描元件设为Ｒ１，参数为电阻，扫描起始值为１００Ｋ，终值为９００Ｋ，扫描方式为线性，步长增量为４００Ｋ，输出节点５，扫描用于暂态分析。
４.频率响应分析选择分析菜单中的交流频率分析项（Analysis/AC Frequency Analysis）在交流频率分析参数设置对话框中设定：扫描起始频率为１Hz，终止频率为１GHz，扫描形式为十进制，纵向刻度为线性，节点５做输出节点。
由图分析可得：当共射极基本放大电路输入信号电压ＶＩ为幅值５mV的变频电压时，电路输出中频电压幅值约为０.５Ｖ，中频电压放大倍数约为－１００倍，下限频率（Ｘ１）为１４.２２Hz，上限频率（Ｘ２）为２５.１２MHz，放大器的通频带约为２５.１２MHz。
由理论分析可得，上述共射极基本放大电路的输入电阻由晶体管的输入电阻rbe限定，输出电阻由集电极电阻Ｒ３限定。
13 模拟电子线路的Multisim仿真
第12章模拟电子线路的Multisim仿真12.1 教学要求1. 了解Multisim基本操作2. 掌握构建仿真电路模型3. 熟悉常用的虚拟仪表及元件（现实元件与虚拟元件）4. 了解Multisim软件如何验证电路和设计电路。
12.2 基本概念1现实元器件和虚拟元器件Multisim10元器件分为现实元器件和虚拟元器件。
现实元器件是给出了具体的型号，它们的模型参数根据该型号元器件参数的典型值确定，有相应的封装，可以传送到印刷电路板设计软件中；虚拟元器件没有型号，它们的模型参数是根据这种元器件各种型号参数的典型值，而不是某一种特定型号的参数典型值确定，没有相应的封装，不能传送到印刷电路板设计软件中。
1）现实元器件库（1）电源库包括常用的电源和信号源，如直流电压源，交流电压源，直流电流源以及受控电源等。
（2）基本元件库包括常用的现实的二极管，电阻、电容、开关等。
（3）二极管库包含常用的普通二极管、Led、稳压管、晶闸管等。
（4）晶体管库包含常用的双极性三极管、达林顿管、MOS管等。
（5）模拟元件库包含常用的运放，比较器等。
（6）功率器件库包含三端稳压管、微控电源，PWM控制器。
2）. 虚拟元器件库在Multisim10主界面的虚拟元器件工具栏上提供9种虚拟元器件。
2 虚拟仪表（1）数字万用表（Multimeter）用于用于测量仿真电路直流交流电压和电流的。
（2）函数信号发生器 (Function Generator)用于仿真电路产生正弦波、方波、三角波信号。
（3）瓦特表(Wattmeter)用于测量仿真电路交流功率的。
（4）示波器 (Oscilloscope)有两个通道，用于观察仿真电路某点波形。
（5）频率计数器(Frequency counter)用于信号的频率计数。
（6）波特图仪 (Bode Plotter)用于测量仿真电路幅频特征曲线。
（7）IV特性分析仪（IV-Analysis）用于测量二极管或三极管的伏安特性曲线的。
最详细最好的Multisim仿真教程之欧阳体创编
第13章 Multisim模拟电路仿真本章Multisim10电路仿真软件，讲解使用Multisim进行模拟电路仿真的基本方法。
目录1. Multisim软件入门2. 二极管电路3.基本放大电路4.差分放大电路5. 负反馈放大电路6.集成运放信号运算和处理电路7.互补对称（OCL）功率放大电路8.信号产生和转换电路9.可调式三端集成直流稳压电源电路13.1 Multisim用户界面及基本操作13.1.1Multisim用户界面在众多的EDA仿真软件中，Multisim软件界面友好、功能强大、易学易用，受到电类设计开发人员的青睐。
Multisim用软件方法虚拟电子元器件及仪器仪表，将元器件和仪器集合为一体，是原理图设计、电路测试的虚拟仿真软件。
Multisim来源于加拿大图像交互技术公司（Interactive Image Technologies，简称IIT公司）推出的以Windows为基础的仿真工具，原名EWB。
IIT公司于1988年推出一个用于电子电路仿真和设计的EDA工具软件Electronics Work Bench（电子工作台，简称EWB），以界面形象直观、操作方便、分析功能强大、易学易用而得到迅速推广使用。
1996年IIT推出了EWB5.0版本，在EWB5.x版本之后，从EWB6.0版本开始，IIT对EWB进行了较大变动，名称改为Multisim（多功能仿真软件）。
IIT后被美国国家仪器（NI，National Instruments）公司收购，软件更名为NI Multisim，Multisim经历了多个版本的升级，已经有Multisim2001、Multisim7、Multisim8、Multisim9 、Multisim10等版本，9版本之后增加了单片机和LabVIEW虚拟仪器的仿真和应用。
下面以Multisim10为例介绍其基本操作。
图13.1-1是Multisim10的用户界面，包括菜单栏、标准工具栏、主工具栏、虚拟仪器工具栏、元器件工具栏、仿真按钮、状态栏、电路图编辑区等组成部分。
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仿真1.1.1 共射极基本放大电路按图7.1-1搭建共射极基本放大电路，选择电路菜单电路图选项（Circuit/Schematic Option ）中的显示/隐藏(Show/Hide)按钮，设置并显示元件的标号与数值等。
１. 静态工作点分析选择分析菜单中的直流工作点分析选项（Analysis/DC Operating Point）（当然，也可以使用仪器库中的数字多用表直接测量）分析结果表明晶体管Ｑ１工作在放大状态。
２. 动态分析用仪器库的函数发生器为电路提供正弦输入信号Vi(幅值为5mV,频率为10kH)，用示波器观察到输入，输出波形。
由波形图可观察到电路的输入，输出电压信号反相位关系。
再一种直接测量电压放大倍数的简便方法是用仪器库中的数字多用表直接测得。
３. 参数扫描分析在图７.１－１所示的共射极基本放大电路中，偏置电阻Ｒ１的阻值大小直接决定了静态电流ＩＣ的大小，保持输入信号不变，改变Ｒ１的阻值，可以观察到输出电压波形的失真情况。
选择分析菜单中的参数扫描选项（Analysis/Parameter Sweep Analysis），在参数扫描设置对话框中将扫描元件设为Ｒ１，参数为电阻，扫描起始值为１００Ｋ，终值为９００Ｋ，扫描方式为线性，步长增量为４００Ｋ，输出节点５，扫描用于暂态分析。
４. 频率响应分析选择分析菜单中的交流频率分析项（Analysis/AC Frequency Analysis）在交流频率分析参数设置对话框中设定：扫描起始频率为１Hz，终止频率为１GHz，扫描形式为十进制，纵向刻度为线性，节点５做输出节点。
由图分析可得：当共射极基本放大电路输入信号电压ＶＩ为幅值５mV的变频电压时，电路输出中频电压幅值约为０.５Ｖ，中频电压放大倍数约为－１００倍，下限频率（Ｘ１）为１４.２２Hz，上限频率（Ｘ２）为２５.１２MHz，放大器的通频带约为２５.１２MHz。
由理论分析可得，上述共射极基本放大电路的输入电阻由晶体管的输入电阻rbe限定，输出电阻由集电极电阻Ｒ３限定。
1.１.２共集电极基本放大电路（射极输出器）图７.１－７为一共集电极基本放大电路，用仪器库的函数发生器为电路提供正弦输入信号ＶＩ（幅值为１Ｖ，频率为10 kHz）采用与共射极基本放大电路相同的分析方法获得电路的静态工作点分析结果。
用示波器测得电路的输出，输入电压波形，选用交流频率分析项分析出电路的频率响应曲线及相关参数。
由图所示共集电极基本放大电路的频率响应曲线可求得：电路的上限频率（Ｘ２）为４.５０GHz，下限频率（Ｘ１）为２.７３Hz，通频带约为４.５０GHz。
1.１.３共基极基本放大电路图７.１－１１为一共基极基本放大电路，用仪器库的函数发生器为电路提供正弦输入信号Vi(幅值为5mV,频率为10kHz)，采用与共射极基本放大电路相同的分析方法获得电路的静态工作点分析结果。
用示波器测得电路的输出，输入电压波形，选用交流频率分析项分析出电路的频率响应曲线及相关参数。
由图所示共基极基本放大电路的频率响应曲线可求得：电路的上限频率（Ｘ２）为２７.９４ＭHz，下限频率（Ｘ１）为２６１.０１Hz，通频带约为２７.９４ＭHz。
1.2 场效应管基本放大电路1.2.1 共源极放大电路共源极放大电路如图7.2-1所示，Q1选用三端式增强型N沟道绝缘栅场效应管。
按图7.2-1在EWB主界面搭建电路后，双击Q1，出现三端式增强型N-MOSFET参数设置对话框，选模型 (Model) 项，将库元件设置为默认 (default) ，理想 (ideal) 模式，然后点击对话框右侧编辑 (Edit) 按钮，在 Sheet 1中将跨导系数 (Transconductance coefficient (KP)) 设置为0.001A/V。
分析共源极放大电路可参照7.1节中共射极放大电路的分析过程进行，可根据图7.2-1电路参数和共源极放大器的电压放大倍数表达式求得AV的理论计算值，然后与仿真实测值进行比较。
1.2.2 共漏极放大电路共漏极放大电路如图7.2-2所示，按图在EWB主界面搭建电路后，选Q1为理想三端式增强型N沟道绝缘栅场效应管，并将跨导值设置为0.001A/V。
电路仿真分析过程可参见7.1节中共集电极放大电路的分析过程进行。
可根据图7.2-2电路参数和共源极放大器的电压放大倍数表达式求得A的理论计算值，然后与仿真实测值进行比较。
1.2.3共栅极放大电路共栅极放大电路如图7.2-3所示，按图在EWB主界面搭建电路后，选Q1为理想三端式增强型N沟道绝缘栅场效应管，并将跨导值设置为0.001A/V。
电路仿真分析过程可参见7.1节中共基极放大电路的分析过程进行。
可根据图7.2-2电路参数和共源极放大器的电压放大倍数表达式求得A的理论计算值，然后与仿真实测值进行比较。
1.3场效应管与晶体管组合放大电路场效应管具有输入阻抗高，噪声小等显著特点，但放大能力较弱（小），而半导体三极管具有较强的放大能力（高）和负载能力。
若将场效应管与半导体三极管组合使用，就可大大提高和改善放大电路的某些性能指标，扩展场效应管的应用围。
图7.3-1是由场效应管共源极放大电路和晶体管共射极放大电路组成的两极组合放大电路，图中三端式增强型绝缘栅场效应管Q1选用理想模型，将跨导gm设置为0.001A/V，晶体管Q2选用N2222A，其电流放大系数为255.9。
先队该电路进行静态分析，再进行动态分析，频率特性分析以及关键元件的参数扫描分析等。
1.静态分析。
选择分析菜单中的直流工作点分析项，获得电路静态分析结果。
2.动态分析。
（1）理论分析。
（2）仿真测试分析。
用仪器库的函数发生器为电路提供正弦输入信号(Vi的幅值为5mV,频率为10kHz)，用示波器测得电路的输出，输入电压。
再计算出电路的放大倍数。
3.频率特性分析。
4.元件参数扫描分析。
1.4差动放大电路差动放大电路是模拟集成电路中使用最广泛的单元电路，它几乎是所有集成运放，数据放大器，模拟乘法器，电压比较器等电路的输入级，又几乎完全决定着这些电路的差模输入特性。
共模输入特性，输入失调特性和噪声特性。
以下仅对晶体管构成的射极耦合差放和恒流源差放进行仿真分析，对用场效应管构成的差放电路可采用相同方法进行分析。
在图7.4-1所示差放电路中,晶体管Q1和Q2的发射极通过开关S1与射极电阻R3和Q3构成的恒流源有选择的连接(通过敲击”K”键,选择连接点9或11),完成射极耦合差放和恒流源差放两种电路的转换.1.4.1 射极耦合差放仿真分析按图7.4-1搭建电路，选择晶体管Q1，Q2和Q3均为2N2222A，电流放大系数为200。
将开关S1和R3相连，构成射极偶合差放电路。
1.静态分析。
选择分析菜单中的直流工作点分析项，获得电路静态分析结果。
2.动态分析。
（1）理论分析。
（2）差模输入仿真测试分析。
A。
用示波器测量差模电压放大倍数，观察波形相位关系。
按单端输入方式（见图7.4-1）用仪器库的函数信号发生器为电路提供正弦输入信号(Vi的幅值为10mV,频率为1kHz)。
用示波器测得电路的两输出端输出电压波形。
B。
差模输入频率响应分析。
选择分析菜单中的交流频率分析项（Analysis/AC Frequency Analysis）），在交流频率分析参数设置对话框中设定：扫描起始频率为1Hz，中指频率为10GHz，扫描形式为十进制(3)，纵向刻度为线性，节点2为输出点。
C。
差模输入传递函数分析。
从EWB信号源库中选择直流电压源（并将其设置为0.001V），替代仪器库中的函数发生器，做差放电路的输入信号源，以满足进行传递函数分析时对输入源的要求。
射极耦合电路进行差模输入传递函数分析时的电路连接方式如图7.4-5所示。
分析方法同上。
D。
共模输入仿真分析。
按共模输入方式（见图7.4-8）用仪器库的函数发生器为电路提供正弦输入信号。
用示波器测得电路的两输出端输出电压波形。
1.4.2 恒流源差放仿真分析差放电路引入恒流源替代射极偏置电阻，对差动放大倍数没有影响，主要是为了进一步降低共模放大倍数，提高共模抑制比。
因此，这里仅对恒流源差放的共模放大倍数进行仿真分析。
对EWB主界面所建图7.4-1所示电路，通过敲击“K”键，将Q1与Q2的射极通过开关S与节点11连接，使其成为恒流源差放电路。
调整R6电阻，使恒流源差放的静态电流与射极耦合差放电路性同，便于两者进行比较。
调整函数发生器，使输入正弦波VI的幅值为100，频率为1，输入信号以共模方式接入。
示波器接输入电压，接输出电压。
最终完成的恒流源差放电路共模放大倍数测试电路如图7.4-10所示。
分析方法同上。
可见引入恒流源后，差放电路的共模放大倍数大大降低，共模抑制比大大提高，加强了抑制零点漂移的能力。
1.5集成运算放大器运算放大器的类型很多，电路也不尽相同，但在电路结构上有共同之处。
一般可分为三部分，即差动输入级，电压放大中间级和输出级。
输入级一般是有晶体管或场效应管组成的差动式放大电路，利用差放电路的对称性可以提高整个电路的共模抑制比和其他方面的性能，它的两个输入端构成整个电路的反相输入端和同相输入端。
电压放大级主要作用是提高电压放大倍数，它可由一级或多级放大电路组成。
输出级一般由射极跟随器或互补射极跟随器组成，主要作用是提高输出功率。
图7.5-1是在EWB主界面搭建的一个简单的集成运算放大器，Q1，Q2组成差动式放大器，信号由双端输入，单端输出。
Q3，Q4组成复合管共射极放大电路，以提高整个电路的电压放大倍数。
输出极由Q5，Q6组成的两极射极跟随器构成，不仅可以提高带负载能力，而且与R5配合，可使直流电位步步降低，实现输入信号电压Vi为零时，输出电压Vo=0。
输入端Vi-运放的反相输入端，Vi+是同相输入端。
集成运放的仿真分析：1.静态分析令输入信号电压为零（两输入端接地），选择分析菜单中的直流工作点分析项（Analysis/DC Operating Point），分析结果后，观察输出端Vo（节点19）直流电位是否为零？若不为零，则调整R5的阻值，使输出端电位为零。
3.动态分析（1）传函数分析将简单集成运放的同相和反相输入端分别接入信号源库中的直流电压源，并将其电压值设置为1mV，其连接方式如图7.5-3所示。
A 同相输入方式下的传递函数分析选择分析菜单中的传递函数分析项（Analysis/Transfer Function Analysis），在随后出现的传递函数分析设置对话框中设置输入源为V4，分别设置输出端为节点15，10和19。
每重设一次仿真按钮（Simulate），进行一次传递函数仿真分析。
B 反相输入方式下的传递函数分析选择分析菜单中的传递函数分析相（Analysis/Transfer Function Analysis），在随后出现的传递函数分析设置对话框中设置输入源为V3，设置输出端为节点19。