求和电路及积分电路仿真分析

1.课程设计的目的与作用

(1)了解并掌握Multisim 软件，并能熟练的使用其进行仿真； (2)培养学生综合运用前修课程所学的知识进行系统性的训练； (3)培养实际动手能力以及合作的能力；

2.设计任务、及所用multisim 软件环境介绍

2.1设计任务 2.1.1求和电路

在multisim 中构建求和电路。

要求：515.131,1,1321-====o i i i u V u V u V u 时，测得加上直流输入电压，当V 。

V u V u V u V u o i i i 56.82,3.0,5.1321-====时，测得加上直流输入电压，当,并且仿真结果与估算结果进行对比。

2.1.2积分电路

在multisim 中构建求和电路。

要求：在积分电路的输入端加上有效值为0.5V ，频率为50Hz 的正弦交流电压；有虚拟示波器可以看到积分电路的输入、输出波形。观察并比较，有波形图可见，输入电压是一个余弦波，输出电压的相位必输入电压领先90度。

2.2multisim 软件环境介绍

Multisim 是加拿大IIT 公司推出的基于Window 的电路仿真软件，由于采交互式的界面，比较直观，操作方便，具有丰富的元器件库和品种繁多的虚拟仪器，以及强大的分析功能等特点，因而得到了广泛的应用。

Multisim 10.0的主界面有菜单栏；系统工具栏；设计工具栏；元件工具栏；仪表栏使

用中元件列表；仿真开关；状态栏。

Multisim 10.0提供了丰富的元器件，供用户构建电路图时取用。1这些元器件包括现实元器件和虚拟元器件。

（一）Multisim10.0 的主元器件库中有13个类

电源库，基本元件库，二极管库，三极管库，模拟器件库，TTL器件库，CMOS器件库，模拟和数字混合器件库，指示器件库，其它器件库，射频器件库，电机类器件库。

（二）虚拟元器件

电源，信号源，虚拟基本元器件，虚拟二极管，虚拟三极管，虚拟模拟器件，其他虚拟元器件，额定虚拟元器件，3D虚拟元器件，虚拟测量元器件。

（三）Multisimt提供了许多分析功能：

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）

失真度分析（Distortion Analysis）

直流扫描分析（DC Sweep Analysis）

灵敏度分析（ Sensitvity Analysis）

参数扫描分析（Parameter Sweep Analysis）

温度扫描分析（Temperature Sweep Analysis）

传输函数分析（Transfer Function Analysis）

最坏情况分析（Worst Case Analysis）

极点零点分析（Pole Zero Analysis）

蒙特卡罗分析（Monte Carlo Analysis）

批处理分析（Batched Analysis）

用户自定义分析（User Defined Analysis）

（四）Multisim提供了品种繁多，方便使用的虚拟仪器

数字万用表、信号发生器、瓦特计、示波器、波特图示仪、逻辑分析仪、逻辑转换仪、失真度分析仪、频谱分析仪、四通道示波器、频率计数器转换器、IV特性分析仪、失真度分析仪、频谱分析仪、网络分析仪。

3.电路模型建立

（一） 求和电路

（1）515.131,1,1321-====o i i i u V u V u V u 时，测得加上直流输入电压，当V

图3-1求和电路仿真

（2）V u V u V u V u o i i i 56.82,3.0,5.1321-====时，测得加上直流输入电压，当

图3-2求和电路仿真 （二）积分电路

在积分电路的输入端加上有效值为0.5V ，频率为50Hz 的正弦交流电压；有虚拟示波器

可以看到积分电路的输入、输出波形。

图3-3积分电路仿真

4.理论分析及计算

求和电路

设：1i 、2i 、3i 分别为流过R 1、R 2、R 3的电流，F i 为流过RF 的电流 由于“虚断”，0_=i 所以：F i i i i =++321 又因“虚地”，u - = 0 所以：

F O 3I3

2I21I1R u R u R u R u -=++

)(

I33

F I22F I11F O u R R

u R R u R R u ++-= 代入数据，则有U O

=-8.56V

当 R 1 = R 2 = R 3 = R 时， F 321//////R R R R R ='

)(I3I2I11

F

O u u u R R u ++-

=

代入数据，则有U O =-13.515V

积分电路

原理：输入电压通过电阻R 加在集成运放的反相输入端，并在输出端和反相输入端之间通过电容C 引回一个深度负反馈，即可组成基本积分电路。为使集成运放两个输入端对低电阻相同通常使同相输入端的电阻为R1=R2，可以看出这种反相输入基本积分电路实际上是在反相比例电路的基础上将反馈电路中的电阻RF 改为电容C 得到的。 由于集成运放的反相输入端“虚地”，故c o u u =

可见输出电压与电容两端电压成正比。又由于“虚地”，运放反相输入电流为零则c i i =1，故

R i R i U c -=11,即输入电压与流过电容的电流成正比。由以上几个表达式可得:

dt u RC dt i u u I c c o ⎰⎰-

==-=1

式中电阻与电容的成绩成为时间常数，通常用符号τ表示，即τ=RC

如果在积分开始之前电容两端已经存在一个初始电压，则积分电路酱油一个初始电压Uo(0),此时

)0(1

Uo dt u RC u I o +-

=⎰

图4-2积分电路理论分析

5.仿真结果分析

（一）求和电路

(1)515.131,1,1321-====o i i i u V u V u V u 时，测得加上直流输入电压，当v 。