电子线路仿真设计与实验-第2章-课件
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电子线路仿真设计与实验
目录
1 Multisim14简介与基本应用 2 Multisim14在电路分析中的应用 3 Multisim14在模拟电子技术中的应用 4 Multisim14在数字电子技术中的应用 5 Multisim14在通信电子线路中的应用 6 Multisim14电子线路综合设计
2
2 Multisim14在电路分析中的应用
【检测实例2.1.1】试用Multisim14中的虚拟仪器仪表，依叠加定理和戴维南定理仿真分析， 图2.1.1所示直流电路中电阻R2中流过的电流。
R1 1Ω
4
Vs 6V
IR2 1
+
1.000
-
2
R2 2Ω
A
VR2
+
2.000
-
R3 3Ω
3
Is
V
3A
0
图1.1.1 检测实例1.1.1仿真电路
4
2 Multisim14在电路分析中的应用
R3 3Ω
3
V
Is
3A
图2.1.2.2 负载电阻R2短路时的短路电流Isc
R3
A
3ΩIR2 1
VR2
R1 1Ω
+
4
2.000 V
- Vs
6V
+3 1.000
-
2
R2 2Ω
A
Is VR2 3 A+
2.000
-
R3 3Ω
3
Is
V
3A
0
0
图2.1.2.3 无源网络时的端口电阻Ro
图2.1.2.4 负载电阻R2中流过的电流IR2
9
2 Multisim14在电路分析中的应用
【检测实例2.1.2】试用Multisim14中的直流扫描电路分析功能，仿真分析、求解如图2.1.3所 示直流电路中，使电阻R3中流过的电流IR3=0，的VS数值。
1 R1
6Ω
R2 Is 9Ω
Vs
IR3 2
+
4 2A
0.000 A
-
R4
3
3Ω
R3
2Ω
0
图2.1.3 检测实例2.1.2仿真电路
5
2 Multisim14在电路分析中的应用
R1 1Ω
4
Vs 6V
IR2 1
+
R3
2.000 A
3Ω
-
2
VR2
R2 2Ω
+
4.000 V
Is
-
3A
0
图2.1.1.1 VS单独作用仿真检测电路
R1 1Ω
Vs 6V
IR2 1
+
-1.000
-
2
R2 2Ω
A
VR2
+
-2.000
-
R3 3Ω
3
V
Is
3A
0
图2.1.1.2 IS单独作用仿真检测电路
仪器仪表的使用和电路分析是电子技术的基本内容之一。使用Multisim14中的虚拟仪器仪 表和电路分析功能，可以方便、简明地仿真分析直流电路。下面的案例，一是熟悉常用仪器 仪表的使用；二是熟悉直流扫描等电路分析功能的使用方法；三是培育踏实、认真、细致， 不断追求的工程思维。
3
2 Multisim14在电路分析中的应用
1
6
2 Multisim14在电路分析中的应用
电路参数分析设计 戴维南定理指出，任何含源线性单口网络，对其外部特性而言，总可以等效为一个理想电 压源与一个电阻串联的实际电压源模型，其中理想电压源的参数等于原单口网络在负载开路时 的开路电压Voc，串联的内电阻Ro等于原单口网络去除内部所有独立电源后，从端口处得到的输 入等效电阻。开路电压Voc、内电阻Ro，也可以用实验方法求得。 如图2.1.1所示，断开电阻R2，用直流电压表可测得戴维南定理等效电路的开路电压Voc；断 开负载电阻R2，用直流电流表可测得短路电流Isc（提示：工程上，若单口网络的内阻很小，若 将其输出端口短路，容易损坏其内部元件，则不宜直接用此方法，可将断开负载电阻R2后的有 源二端网络中的独立电源全部去除后，用万用表直接测量端口的电阻，即为Ro）；由此可得戴 维南定理等效电路的输入等效电阻Ro，Ro=Voc/Isc。据此，有用虚拟仪器仪表仿真检测的数据分 别如图2.1.2和表2.1.2所示。
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2 Multisim14在电路分析中的应用
R1 1Ω
4
Vs 6V
R2 2Ω
0
1Biblioteka Baidu
Voc
+
3.000
-
R3 3Ω
3
Is
V
3A
图2.1.2.1 负载电阻R2开路时的开路电压IRV2oc1
R1
+
1Ω
1.000
-
4
2
Vs
R2
6V
2Ω
R1 1Ω
4
1
Isc
+
3.000
-
Vs
R2
6V
2Ω
0
A
VR2
+
0.000
-
表图22.1.1.2.2图检2测.1.实1电例路2.叠1.1加戴定维理南检定测理数仿据真电路
理论计算值 仿真检测数据
Voc/V 3 3
Isc/A 3 3
Ro/ 1 1
IR2= Voc/（Ro+ R2）/ A 1 1
2 Multisim14在电路分析中的应用
分析讨论、研究 （1）根据理论分析计算和仿真检测的数据可知，仿真检测的电路响应数据与理论分析计算 的电路响应数据一致，说明仿真检测分析对实际电路的分析具有指导意义。 （2）双击虚拟仪表，电流表或电压表的图标，打开电流表或电压表的参数设置对话框，改 变其内阻后，由于电压表的分流效应、电流表的分压效应，测量参数会随之发生变化，这与实 际情况是一致的。电压表的内阻愈大、其分流效应愈小、检测精度愈高；电流表的内阻愈小、 其分压效应愈小、检测分析愈精准。
2.1 直流电路仿真实验 2.1.1 基尔霍夫定律仿真 基尔霍夫定律是电路分析的基本定律，它包括电流定律（KCL）和电压定律（KVL），
适用于任何集总参数电路。基尔霍夫定律是分析和计算较为复杂电路的基础，它既可以用于 直流电路和交流电路的分析，也可以用于含有电子元件的非线性电路的分析。任意一个集总 参数电路中各支路电流以及每个元件两端的电压都应该能够满足基尔霍夫电流定律和基尔霍 夫电压定律。
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2 Multisim14在电路分析中的应用
直流扫描电路分析
理论分析计算
如图2.1.3所示，依叠加定理有：
R1 1Ω
4
Vs 6V
IR2 1
+
1.000
-
2
R2 2Ω
A
VR2
+
2.000
-
R3 3Ω
3
V
Is
3A
0
图2.1.1.3 VS、IS作用仿真检测电路
表2.1.1 图2.1.1电路叠加定理检测数据
理论计算值IR2/A
VS单独作用
2
IS单独作用
–1
VS，IS共同 作用
1
仿真检测数据 IR2/A 2 –1
解： 用虚拟仪器仪表仿真检测、分析 依叠加定理仿真分析 叠加定理指出，在线性电路中，多个独立激励源共同作用引起的响应（电路中各处的电流 或电压）等于各个独立激励源单独作用（其他独立激励源置零，即独立电压源短路、独立电流 源开路）所产生响应的叠加（代数和）。据此，有用虚拟仪器仪表仿真检测的数据分别如图 2.1.1和表2.1.1所示。
目录
1 Multisim14简介与基本应用 2 Multisim14在电路分析中的应用 3 Multisim14在模拟电子技术中的应用 4 Multisim14在数字电子技术中的应用 5 Multisim14在通信电子线路中的应用 6 Multisim14电子线路综合设计
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2 Multisim14在电路分析中的应用
【检测实例2.1.1】试用Multisim14中的虚拟仪器仪表，依叠加定理和戴维南定理仿真分析， 图2.1.1所示直流电路中电阻R2中流过的电流。
R1 1Ω
4
Vs 6V
IR2 1
+
1.000
-
2
R2 2Ω
A
VR2
+
2.000
-
R3 3Ω
3
Is
V
3A
0
图1.1.1 检测实例1.1.1仿真电路
4
2 Multisim14在电路分析中的应用
R3 3Ω
3
V
Is
3A
图2.1.2.2 负载电阻R2短路时的短路电流Isc
R3
A
3ΩIR2 1
VR2
R1 1Ω
+
4
2.000 V
- Vs
6V
+3 1.000
-
2
R2 2Ω
A
Is VR2 3 A+
2.000
-
R3 3Ω
3
Is
V
3A
0
0
图2.1.2.3 无源网络时的端口电阻Ro
图2.1.2.4 负载电阻R2中流过的电流IR2
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2 Multisim14在电路分析中的应用
【检测实例2.1.2】试用Multisim14中的直流扫描电路分析功能，仿真分析、求解如图2.1.3所 示直流电路中，使电阻R3中流过的电流IR3=0，的VS数值。
1 R1
6Ω
R2 Is 9Ω
Vs
IR3 2
+
4 2A
0.000 A
-
R4
3
3Ω
R3
2Ω
0
图2.1.3 检测实例2.1.2仿真电路
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2 Multisim14在电路分析中的应用
R1 1Ω
4
Vs 6V
IR2 1
+
R3
2.000 A
3Ω
-
2
VR2
R2 2Ω
+
4.000 V
Is
-
3A
0
图2.1.1.1 VS单独作用仿真检测电路
R1 1Ω
Vs 6V
IR2 1
+
-1.000
-
2
R2 2Ω
A
VR2
+
-2.000
-
R3 3Ω
3
V
Is
3A
0
图2.1.1.2 IS单独作用仿真检测电路
仪器仪表的使用和电路分析是电子技术的基本内容之一。使用Multisim14中的虚拟仪器仪 表和电路分析功能，可以方便、简明地仿真分析直流电路。下面的案例，一是熟悉常用仪器 仪表的使用；二是熟悉直流扫描等电路分析功能的使用方法；三是培育踏实、认真、细致， 不断追求的工程思维。
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2 Multisim14在电路分析中的应用
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2 Multisim14在电路分析中的应用
电路参数分析设计 戴维南定理指出，任何含源线性单口网络，对其外部特性而言，总可以等效为一个理想电 压源与一个电阻串联的实际电压源模型，其中理想电压源的参数等于原单口网络在负载开路时 的开路电压Voc，串联的内电阻Ro等于原单口网络去除内部所有独立电源后，从端口处得到的输 入等效电阻。开路电压Voc、内电阻Ro，也可以用实验方法求得。 如图2.1.1所示，断开电阻R2，用直流电压表可测得戴维南定理等效电路的开路电压Voc；断 开负载电阻R2，用直流电流表可测得短路电流Isc（提示：工程上，若单口网络的内阻很小，若 将其输出端口短路，容易损坏其内部元件，则不宜直接用此方法，可将断开负载电阻R2后的有 源二端网络中的独立电源全部去除后，用万用表直接测量端口的电阻，即为Ro）；由此可得戴 维南定理等效电路的输入等效电阻Ro，Ro=Voc/Isc。据此，有用虚拟仪器仪表仿真检测的数据分 别如图2.1.2和表2.1.2所示。
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2 Multisim14在电路分析中的应用
R1 1Ω
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Vs 6V
R2 2Ω
0
1Biblioteka Baidu
Voc
+
3.000
-
R3 3Ω
3
Is
V
3A
图2.1.2.1 负载电阻R2开路时的开路电压IRV2oc1
R1
+
1Ω
1.000
-
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2
Vs
R2
6V
2Ω
R1 1Ω
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Isc
+
3.000
-
Vs
R2
6V
2Ω
0
A
VR2
+
0.000
-
表图22.1.1.2.2图检2测.1.实1电例路2.叠1.1加戴定维理南检定测理数仿据真电路
理论计算值 仿真检测数据
Voc/V 3 3
Isc/A 3 3
Ro/ 1 1
IR2= Voc/（Ro+ R2）/ A 1 1
2 Multisim14在电路分析中的应用
分析讨论、研究 （1）根据理论分析计算和仿真检测的数据可知，仿真检测的电路响应数据与理论分析计算 的电路响应数据一致，说明仿真检测分析对实际电路的分析具有指导意义。 （2）双击虚拟仪表，电流表或电压表的图标，打开电流表或电压表的参数设置对话框，改 变其内阻后，由于电压表的分流效应、电流表的分压效应，测量参数会随之发生变化，这与实 际情况是一致的。电压表的内阻愈大、其分流效应愈小、检测精度愈高；电流表的内阻愈小、 其分压效应愈小、检测分析愈精准。
2.1 直流电路仿真实验 2.1.1 基尔霍夫定律仿真 基尔霍夫定律是电路分析的基本定律，它包括电流定律（KCL）和电压定律（KVL），
适用于任何集总参数电路。基尔霍夫定律是分析和计算较为复杂电路的基础，它既可以用于 直流电路和交流电路的分析，也可以用于含有电子元件的非线性电路的分析。任意一个集总 参数电路中各支路电流以及每个元件两端的电压都应该能够满足基尔霍夫电流定律和基尔霍 夫电压定律。
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2 Multisim14在电路分析中的应用
直流扫描电路分析
理论分析计算
如图2.1.3所示，依叠加定理有：
R1 1Ω
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Vs 6V
IR2 1
+
1.000
-
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R2 2Ω
A
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+
2.000
-
R3 3Ω
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Is
3A
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图2.1.1.3 VS、IS作用仿真检测电路
表2.1.1 图2.1.1电路叠加定理检测数据
理论计算值IR2/A
VS单独作用
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IS单独作用
–1
VS，IS共同 作用
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仿真检测数据 IR2/A 2 –1
解： 用虚拟仪器仪表仿真检测、分析 依叠加定理仿真分析 叠加定理指出，在线性电路中，多个独立激励源共同作用引起的响应（电路中各处的电流 或电压）等于各个独立激励源单独作用（其他独立激励源置零，即独立电压源短路、独立电流 源开路）所产生响应的叠加（代数和）。据此，有用虚拟仪器仪表仿真检测的数据分别如图 2.1.1和表2.1.1所示。