EWB 仿真实验指导书2011

EWB 仿真实验指导书

夏路易

2011，8，5

部分1 简单电路分析

使用分析方法同样可以获得电路参数，只是不太直观，没有做实验的感觉。很多分析方法的设置都需要输出节点名称，通常节点名称是Multisim 软件给出的节点序号，但为使节点名称容易记忆，同时为分析设置方便，可以人为设置节点名称，方法是双击欲改节序号的线，然后输入新的节点名称，例如，可以将集电极节点改为C ，输出节点改为Vo ，输入节点改为VI ，等等。 [例1] 三端稳压器LM7805电路的

直流扫描分析 图1-29所示的是三端稳压器LM7805向20欧姆电阻供电的电路，如

果要想得到该电路中LM7805芯片耗散功率与输入电压之间的关系，就需要使用直流扫描方法。

图1-29 三端稳压器7805组成的供电电路

首先画好电路图，然后设置分析参数和输出变量。分析参数设置与输出变量设置如图1-30所示，注意将流过负载电阻R1的电流加入输出变量。分析结果如图1-31所示

图1-30分析参数设置与输出变量设置窗

口

Vreg

U1

LM7805CT IN O

UT

V110V

R1

20ohm

vin

00

vout 0

图1-31输入电压、输出电压和负载电流曲线

[例2] 方波振荡器工作波形瞬态分析

瞬态分析方法是常用的分析方法，例如分析图1-32所示方波振荡器的频率、输出电压波形等参数，就可以使用瞬态分析方法。

图1-32 方波振荡器 图1-33 设置分析参数

首先画图1-32所示的电路图，然后选择菜单Simulate/Transient Analysis ，按照图1-33所示的设置分析参数，对于振荡器类电路一般把初始条件设置为Set to zero 。最后再在图1-34所示的Outputs Variables 页面将节点out 、vc 和vt 设置成分析输出变量。该振荡器的瞬态分析结果如图1-35所示。

图1-34 输出变量的设置

R1

R2

图1-35 方波振荡器的瞬态分析结果

[例3] 用交流分析方法分析反相放大器的频率特性

交流分析用于分析电路的频率特性。例如图1-36所示的反相放大器的频率特性，就可以用交流分析得到。首先画出图所示的反相放大电路，注意按照图1-37更改信号源V3的交流分析参数，使该信号源可用于交流分析，并设置幅值为1mV ，然后选择菜单Simulate/AC Analysis ，在图1-38所示的窗口上设置分析参数，主要是设置扫描初始频率、终止频率，扫描形式、扫描点数和Y 轴标尺刻度，最后再按照图1-39设置输出变量，所谓输出变量就是需要分析的量，这里输出节点OUT 就是需要分析的量。

设置完毕后单击Simulate 按钮，分析开始，并输出图1-40所示幅频和相频特性，由幅频特性可知，该放大器的高频截止频率为10kHz ，电压放大倍数为100倍。

图1-36 反相放大电路 图1-37 设置交流分析信号源

图1-38 分析设置窗口

图1-39 输出变量设置窗口

图1-40 交流分析给出的幅频和相频特性

部分2 使用Multisim 软件仿真的一些例子

Multisim 软件可以仿真电路，帮助分析和学习电路，但更重要的是帮助电路设计者验证设计结果，搭配元件参数，在实际实验之前，采用Multisim 软件对要实验的电路仿真验证，则可以节省大量的时间。另外，若是实际实验的条件不具备，课程设计的结果也可以只用Multisim 软件仿真验证。如下的例子是使用Multisim 9软件仿真的。

[例1] 仿真电流源电路

图1-41是由运放LM258组成的电流源电路，其中电位器R2是电流采样电阻。

首先设置Rpt100电阻阻值为100

Ω，再调节电位器R2，使流过Rpt100

的电流1mA 。 然后验证该电流源的稳定性，方法

是改变Rpt100的阻值从100Ω到200Ω，

检查电流源电流是否变化。

图1-41 运放LM258组成的电流源

[例2] 分析电压跟随器的输出特性。对图1-42所示的电路采用直流扫描法，对Vs 电源进行直流扫描，扫描范围为-0.1V~+5V ，每隔0.5V 一个扫描点，则输出节点3与Vs 之间的传输特性如图1-43所示。可以看出，输出电压的变化范围近似为0~4V 。

Ω

图1-42 LM258组成的电压跟随器电路

图1-43 LM258的传输特性

Ω

50%

[例3] 采用参数分析法分析电流源电路

图1-44所示的电流源电路采用TL431作为电压基准，通过运放LM258组成的电压电流转换器，将TL431稳定的电压转换为电流。该电流源的负载可以一端接地。

图中的V2电池的电压为0V ，目的是在参数分析时可以获得流过R4电阻的电流。

Ω

图1-44 负载单端接地的电流源电路

在电流源负载支路串联电流表，在100Ω~200Ω之间更改电阻R4的值，可以看到电流变化很小。若是采用图1-45所示的窗口设置参数分析方法，则用参数分析可以得到如图1-46所示的电阻值与电流值之间关系表，当电阻在100~300Ω之间变化时，电流变化11μA 。

图1-45 参数分析方法设置窗口

[例4] 采用温度分析方法分析二极管1n4148的压降与温度之间的关系。仿真电路如图1-47所示。

按照图1-48所示的窗口设置温度扫描，则可以得到环境温度与二极管压降之间的关系如图1-49所示。

图1-47 二极管温度压降关系仿真电路

图1-48设置温度扫描的窗口

图1-49 环境温度与二极管压降之间的关系

[例5] 采用电压表分析单臂变化电桥输出电压的电路如图1-50所示，其中R4电阻代表实际的热敏电阻，该电阻在25℃度时为12k Ω，在100℃时为10k Ω，通过仿真，可以得到该电桥输出电压与热敏电阻阻值变化之间的关系。

首先设置热敏电阻R4为12k Ω，然后调节电位器R3，使电桥输出为0V ；再将R4电阻设置为10k Ω，这时电桥的输出就是热敏电阻减小2k Ω阻值引起的差模输出电压。图中电压表U2和U3测量的是左右半电桥的两个输出电压，该两电压之和除以2就是电桥共模电压。