Multisim电路仿真实验报告

Multisim电路仿真实验报告
精33张聪2013010657
1实验目的：熟悉电路仿真软件Muitisim的功能，掌握使用Muitisim进
行输入电路、分析电路和仪表测试的方法。

2使用软件：NIMultisimstudentV12。

（其他版本的软件界面稍有不同）
3预习准备：提前安装软件熟悉其电路输入窗口和电路的编辑功能、考察其元件库中元件的分类方式、工具栏的定制方法、仪表的种类、电路的分析方法等；预习实验步骤，熟悉各部分电路。

4熟悉软件功能
（1）了解窗口组成：
主要组建包括:电路图编辑窗口、主菜单、元件库工具条、仪表工具条。

初步了解各部分的功能。

（2）初步定制：
定制元件符号：Options|Globalpreferences,选择Components标签，将SymbolStandard区域下的元件符号改为DIN。

自己进一步熟悉全局定制
Options|Globalpreferences窗口中各标签中的定制功能。

（3）工具栏定制：
选择：View|Toolbars,从显示的菜单中可以选择显示或者隐藏某些工具栏。

通过显示隐藏各工具栏，体会其功能和工具栏的含义。

关注几个主要的工具栏：Standard（标准工具栏）、View（视图操作工具栏）、Main（主工具栏）、
Components（元件工具栏）、Instruments（仪表工具栏）、Virtual（虚拟元件工具栏）、Simulation（仿真）、Simulationswitch（仿真开关）。

（4）Multisim中的元件分类
元件分两类：实际元件（有模型可仿真，有封装可布线）、虚拟元件（有模型只能仿真、没有封装不能布线）。

另有一类只有封装没有模型的元件，只能布线不能仿真。

在本实验中只进行仿真，因此电源、电阻、电容、电感等使用虚拟元件，二极管、三极管、运放和其他集成电路使用实际元件。

元件库的结构：元件库有三个：Masterdatabase（主库）、Corporatedatabase （协作库）和Userdatabase（用户库）。

主库不可更改，用户库用于存放自己常用的元件。

主库中的元件分成类组（Group），如Source组、Basic组、Diode组等，元件工具栏中每个图标对应于一个，元件工具栏如图1所示；组下是族（Family）,打开某个组后在左下的窗口中显示族，中间窗口显示具体元件，右边窗口显示元件符号等特性。

库的结构如图2所示。

图1元件工具栏
元件
兀件F«Z.M[_AV
图2元件库的结构
思考题：知道元件型号，如何在库中搜索元件。

在库中搜索2N2221、
LM324、TL084预先不知道元件处于哪个组。

（5）创建并编辑电路，测试电路
每个电路必须有一个参考地，否则仿真会出错。

根据电路调用元件，移动元件、旋转元件，连接元件端口完成整个电路的连接。

根据测试要求从仪表工具栏（图3所示）中选择仪表，放置仪表，连接测试线。

打开仿真开关，调试仪表，观察测试结果。

图3仪表工具栏
（6）分析电路
电路分析功能在Smulate|Analysis中，包括DCoperatingpoint（直流分析）、ACanalysis（交流扫描分析）、Transientanalysi（瞬态分析）、DC
sweep（DC扫描分析）等。

选择分析指令后会自动打开分析窗口，进行分析功能设置后即可进行分析。

这些分析功能大多是与spice标准分析对应。

5实验内容
5.1研究电压表内阻对测量结果的影响
输入如图4所示的电路图，在setting中改变电压表的内阻，使其分别为200k、5k等，观察其读数的变化，研究电压表内阻对测量结果的影响。

并分析说明仿真结果。

图4实验5.1电路图
双击仪表打开其特性窗户口，单击setting可以设置仪表参数
实验截图如下
VI•IQ
V
Mu Iti meter-XM M1I
4.878V
E l^ll
—I
Set...
200k时，电压表读数
5k时电压表读数
由图中读数可知，内阻200k时电压表读数为4.787V，内阻5k时电压表读数为2.5V，由并联分流原理可知电压表内阻为5k时不能作为理想电压表，所测电阻阻值大于电压表内阻。

电压表阻值越大，经过电压表电流越小，误差越小。

5.2RLC串联谐振研究
输入如图5的电路，调节信号源频率，使之低于、等于、高于谐振频率时，用示波器观察波形的相位关系，并测量谐振时的电流值。

用波特图仪绘制幅频特性
曲线和相频特性曲线，并使用光标测量谐振频率、带宽（测量光标初始位置在最左
"H«s-
Chanrrf 」
i.wji -L-573H-
-：.6fcJ0、 2.4^1]E
-LA73V
-a.ejMV D4K15： 0WHY
aMOV
TimeftWC Eyre*片
Chflra^lD
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Mr 5伽 唤•2伽 匕如 J |\Ti -
xw5.aiv )i D YDM 如哺I 0 T nw ：O ；li0 L 鬧
1
T/TlUd E4辭
iK0DC
■jieimiincjni
R 引*
HtfnaJ MQ |H «K
PO
HZ
<1
-I
侧，可以用鼠标拖动。

将鼠标对准光标，单击右键可以调出其弹出式菜单指令，利 用这些指令可以将鼠标自动对准需要的座标位置）。

图5实验5.2仿真电路
图6示波器观察波形
Oseilki5CQpe-XSCi
Q-T L
In
Out
BodePlotter-XBIPl
Mode
Magntude
|-fcirizmid
Verikal
Sej 159.2^13H2
GontrolE
Reven 亡Saw 亡
LogLn
老1。

HZ <]H2
Log Lin
■30Deg ■go Deg
图7幅频特性
（I是座标起始值，F是座标终值；纵座标用线性Lin；使用光标可以测量谐
振频率和带宽。

鼠标可拖动光标，鼠标对准光标单击右键可以调出光标操作功能）实验截图如下：
图8相频特性
实验截图
+In
Out
BodePlotter-XEPI
Hnreontal Teg
Gantrals
Reverse|Saw亡StiL”
S6.929Ctg
K rHS.i^v ｝
：
j¥/T 飼出
Bi'A
已1孚：
因匡丙
)Ext
Le^l: D
T ¥
Narm^<X U 1
D
[|\bre
：
[QC ~~
OscilloscopeX£C1
匚hamd A 證b ：
5'/Jtiv
Vp3S.(DiV )：0|ift£|fl |DC |
chamdE 宝曲：[F^>-
Tim 皀 54.650ma 和.930HR 6.2BDrrs Qiennd _A Z.SdBV"2.82EV -745.132nV
Qiannd 丄 2.S28V 2.928V 4.117uV
T2-T1
Tirenase 5^e ：5ms/tiw
rriDOE
实验截图如下：
BodePlotter-XBPl
由图可知谐振频率为l/(2n/RC)=159.155Hz,带宽为R/2nL=63.662Hz ，谐振 时电流I=U/R=0.1A.
5.3RC 电路过渡过程的研究
利用示波器测量过渡过程。

输入如图9的电路，启动后按动空格键来拨动开关，用示波器观测电容电压的过渡过程曲线，并使用光标测量时间常数。

注意，测量时使用了外触发，示波器的触发模式选择为single ，适当调节触发电平
(WlmV)，可以观察到电容的一次充电波形，测量时拖动光标定位，在示波器上测量时间常数(两个光标的时间差)。

图9
过渡过程时间常数的测量。

■■17sa T2-T1
Time Channel_A dianre：l_Ji Q.CODSl.ODOmV'
S.333rre9.993V
a.331rro9月9"
Tlmebrise
Suk：10rrc.itlv Xpai.fpw)：D
|r/T|ArH晞旬6
diNinelA
Scdr:5哝忖
¥pcK.(Diu):j—
|屈rvi阴
Channel B
Scale-:|5
ypcK.(Div):0
I53118]Ext.tnager•
TriCigH
Ilj~ll钊冋瓦丽
LW：i|州|
：^ge AI.I^"in-e QscillcscDp&-XSC1
由图可测得充电时过渡时间常数为8.333ms。

5.4用瓦特计测量功率
电路如图10所示，灯泡的功率设为100W，使用瓦特计测量电路的功率。

并根据测量结果计算此电路的功率因数（
LUS^=PflU
，电压电压可以用万用表或动态测试笔测量），与瓦特计上读出的功率因数比较。

（虚拟灯泡在“显示”组里）
图10使用瓦特计测量功率
Rev曰筑
实验截图如下：
dB
Wattmeter-XWM 1
&D471W
0.9511C 20&255V
::龔
Q Vrm*pSQ HZ ---::a p :::::
Multimeter-XMM2
Powerfactor:
...I ..」「••
IMultimeter-XMirvll
voltage
Current
Set...
43234-5niA
EES®
由图可得功率表所测电路功率为90.471W,而由电流电压表测得灯泡功率为Pl=UI=90.4706~90.471.
CDsqj =
P/iU
=0.95116
5.5用相序指示器判断三相电源的相序
如图11(a)是星形连接的三相电源，将其参数设置成：相电压220V 、频率50Hz ，假设中间的相线是A 相，自己设计相序指示器判断其他两相的相序。

提供的元件如图11(b)所示，包括1口F 的电容、两个380V/60W 的灯泡。

并请用四通道示波器观察三相电源的波形，验证相序指示器的测试结果(由于所使用的电压高，实际测量时请不要)。

(a)星形连接的三相电源(b)可以使用的元件
图11
实验电路如下：
X5CL
&
2=
根据星形连接，可将负载用三角形接法，中间线为A相串联1»F的电容，分别在B.C相上连接一额定功率为380V的灯泡，由星形连接特点可知X2灯泡只会在电容充电时闪一次，为B相，而X1灯泡会一直保持亮，为C相。

而在示波器中B相落后A相120度，C相落后B相120度。

如下图所示
FourtWml•曲Z1
实验总结：
这是我第一次使用Multisim电路仿真软件来做电子电工技术的实验，感觉用
起来十分方便，可以通过仿真的电路来对一些电路原理进行验证，而且这个软件也
很强大，能够满足各种实验的需求，容易上手，只要熟悉基本操作就能够轻松完成实验任务，而且通过软件的仿真也可以减少实验成本，并且极大地提高了实验过程中的安全性。

只要对课本上的基本原理十分熟悉，做起实验来是很顺利轻松的。

而且实验室的老师也很耐心地给我们解答一些疑惑与容易犯错的地方，十分细致周到。

通过本次实验，我不仅复习了之前学到的电路原理知识，而且学会运用了一款新的软件，收获很大！。