电子EDA技术（Multisim）刘训非课件项目2

电子EDA技术（Multisim）项目二基本分析法的应用任务2.1基本仿真分析法的应用

1.任务引入利用Multisim10设计如图单管放大电路原理图，并对其进行仿真分析。图2-1单管放大电路2.任务分析本任务用到的虚拟仪器有：双踪示波器、波特图仪。3.相关知识2.1.1直流工作点分析 直流工作点分析（DCOperatingPointAnalysis）也称静态工作点分析，就是求解电路（或网络）仅受电路中直流电压源或电流源作用时，每个节点上的电压及流过电源的电流。在对电路进行直流工作点分析时，电路中交流信号源置零（交流电压源视为短路，交流电流源视为开路）、电容视为开路、电感视为短路、数字器件视为高阻接地。2.1.2交流分析 交流分析（ACAnalysis）是在正弦小信号工作条件下的一种频域分析，它计算电路的幅频特性和相频特性，是一种线性分析方法。Mulitisim10在进行交流频率分析时，首先分析电路的直流工作点，并在直流工作点处对各个元件做线性化处理，得到线性化的交流小信号等效电路，然后使电路中的交流信号源的频率在一定范围内变化，并用交流小信号等效电路计算电路输出交流信号的变化。在进行交流分析时，电路工作区中自行设置的输入信号将被忽略。也就是说，无论给电路的信号源设置的是三角波还是矩形波，在进行交流分析时，都将自动设置为正弦波信号，并分析电路随正弦信号频率变化的频率响应曲线2.1.3瞬态分析 瞬态分析（TransientAnalysis）是一种非线性时域（TimeDomain）分析，可以在激励信号（或没有任何激励信号）的作用下计算电路的时域响应。分析时，电路的初始状态可由用户自行设置，也可以将Multisim10软件对电路进行直流分析的结果作为电路的初始状态。瞬态分析的结果通常是分析节点的电压波形。故用示波器可观察到相同的结果4.任务实施直流工作点的测试结果如图2-11所示。测试结果给出电路各个节点的电压值，以及通过电源的电流。根据这些电压的大小，可以确定该电路的静态工作点是否合理。如果不合理，可以改变电路中的某个参数。例如，修改电路中某个电阻的阻值，再次进行直流工作点分析，直至静态工作点合理。通过这种方法，可以观察电路中某个元件参数的改变对电路直流工作点的影响。图1-251单片机应用系统设计的仿真环境

图2-11直流工作点分析结果

思考与练习：1电路如图2-26所示，试对该电路进行直流工作点分析、交流分析、瞬态分析、傅立叶分析、噪声分析和失真分析。2直流分析包括那些分析功能？3简述直流工作点分析的作用以及建立分析的过程。4试对图2-27所示电路进行瞬态分析，并用示波器观察输出的波形。输入信号为正弦波，其频率为1KHz、振幅为5V。

图2-26习题2.1电路图图2-27习题2.9电路图任务2.2扫描分析法的应用

1.任务引入图2-28MOS管测试电路2.任务分析本任务用到的虚拟仪器有：双踪示波器、波特图仪

3.相关知识2.2.1直流扫描分析在分析前，需要确定扫描的电源是1个还是2个，并确定分析的节点。如果扫描两个电源，则输出曲线的数目等于第2个电源被扫描的点数。第2个电源的每一个扫描值都对应1条曲线，即输出节点值与第1个电源的关系曲线。首先，构造如图2-28所示的MOS管电路，现在要利用直流扫描来测绘MOS管的输出特性曲线。由于Multisim7中只分析流过电源的电流变量，其方向规定为流入电源为正。为了在分析中使MOS管的漏极电流方向与实际电流方向相同，电路中增加一个数值为0的直流电压源V3，将流过V3的电流设为分析对象。

然后，执行菜单Simulate/Analysis命令，在分析类型中选择DCSweepAnalysis，则出现直流扫描分析对话框，如图2-29所示。该对话框包括4个标签，除AnalysisParameters标签外，其余与直流工作点分析的标签一样。AnalysisParameters标签页中包含Source1和Source2两个区，其中各选项的主要功能：（1）Source（电源）：选择要扫描的直流电源。（2）Startvalue（开始值）：设置扫描的开始值。（3）Stopvalue（终止值）：设置扫描的终止值。（4）Increment（增量）：设置扫描的增量，设置的数值越小，分析的时间越长。（5）ChangeFile：选择Source列表中过滤的内容。（6）Usesource（使用电源）：如需要扫描两个电源，则选中该选项。图2-29DCSweepAnalysis对话框4.任务实施

本电路中将漏极电源VV2设为电源1，其变化范围为0~12V，增量为0.2V；将栅极电源VV1设置为电源2，其变化范围为0~6V，增量为0.1V，在对话框Outputvariables页面中，将漏极电流I（V3）设置为分析变量。单击对话框中的Simulate按钮，启动直流扫描分析工具，屏幕显示出AnalysisGraphs窗口，同时绘出直流扫描分析曲线如图2-36所示。其中横坐标为MOS管的漏极电压，纵坐标图上标的是Voltage，实际上是MOS管的漏极电流。每一条曲线都是MOS管漏极电压与漏极电流的关系曲线，每一条曲线都对应着一个固定的栅极电压。

图2-36直流扫描分析结果

思考与练习：1.什么是参数扫描分析？可扫描哪些变量？扫描规律如何？2.简述直流扫描分析的作用以及建立分析的过程。

任务2.3传递函数分析

1.任务引入图2-41反相放大电路2.任务分析对电路进行传递函数分析时，程序首先计算直流工作点，然后再求出电路中非线性器件的直流小信号线性化模型，最后求出电路的传递函数诸参数。电路中的输入源必须是独立源。3.相关知识首先，构造反相放大电路用于传递函数分析，电路如图2-41所示。然后，执行菜单Simulate/Analysis命令，在分析类型中选择TransferFunction命令，弹出如图2-42所示的TransferFunctionAnalysis对话框。该对话框有3个标签，除AnalysisParameters标签外，其余与直流工作点分析的标签相同，AnalysisParameters标签页中各选项的主要功能：

图2-42TransferFunctionAnalysis对话框（1）Inputsource（输入电源）：选择电压源或电流源。（2）Voltage（电压）：选择节点电压为输出变量，默认为选用。接着在Outputnodes下拉菜单中选择输出电压变量对应的节点，默认设置为1。在Outputreference下拉菜单中选择输出电压变量的参考节点，默认设置为V(0)（接地）。（3）Current（电流）：选择电流为输出变量。若选中，接着在其下的Outputsource下拉菜单中选择作为输出电流的支路。4.任务实施设置完毕，单击Simulate按钮开始仿真分析，按下ESC键停止仿真分析，分析结果以表格的形式分别显示OutputImpedance