电工电子学仿真实验

电工电子学仿真实验第一页，共六十四页，2022年，8月28日实验内容一、Multisim软件使用二、直流电路实验三、交流电路实验四、简单放大电路实验第二页，共六十四页，2022年，8月28日一、Multisim软件使用Multisim的发展

Multisim是加拿大InteractiveImageTechnologies公司推出的电子电路设计及仿真软件EWB5.12Multisim2001Multisimv7Multisimv8Multisimv9第三页，共六十四页，2022年，8月28日

教材中介绍的是Multisim7。Multisim7是IIT公司推出Multisim2001之后的Multisim最新版本。Multisim7提供了全面集成化的设计环境，完成从原理图设计输入、电路仿真分析到电路功能测试等工作。当改变电路连接或改变元件参数，对电路进行仿真时，可以清楚地观察到各种变化对电路性能的影响。

实验使用的是Multisim9版本，功能基本相同。Multisim7与Multisim9第四页，共六十四页，2022年，8月28日Multisim9基本操作界面菜单栏工具栏元器件栏仪器仪表栏电路工作区状态栏第五页，共六十四页，2022年，8月28日菜单View：调整视图窗口Place：在编辑窗口中放置节点、元器件、总线、输入/输出端、文本、子电路等对象Simulate：提供仿真的各种设备和方法Transfer：将所搭电路及分析结果传输给其他应用程序Tools：用于创建、编辑、复制、删除元件Options：对程序的运行和界面进行设置第六页，共六十四页，2022年，8月28日定制Multisim用户界面设置菜单栏Option/GlobalPreferences属性选择元件的符号标准ANSI：美国标准DIN：欧洲标准。第七页，共六十四页，2022年，8月28日Place菜单放置元件放置结点放置连线第八页，共六十四页，2022年，8月28日Companent(元件库)选择数据库选择元件组选择元件族选择元件元件符号第九页，共六十四页，2022年，8月28日元件工具栏电源按钮二极管按钮基本元件按钮晶体管按钮模拟元件按钮其他数字元器件按钮模数混合元器件按钮杂项库元器件按钮指示器件按钮电机元器件按钮射频元器件按钮设置元器件按钮放置总线按钮教育资源按钮网站按钮元器件按钮（74系列）元器件按钮（COMS系列）第十页，共六十四页，2022年，8月28日实际元件与虚拟元件在MultisimMaster中有实际元器件和虚拟元器件，它们之间根本差别在于：(1)实际元器件一种与实际元器件的型号、参数值以及封装都相对应的元器件，在设计中选用此类器件，不仅可以使设计仿真与实际情况有良好的对应性，还可以直接将设计导出到Ultiboard中进行PCB的设计。第十一页，共六十四页，2022年，8月28日(2)虚拟元器件器件的参数值是该类器件的典型值，不与实际器件对应，用户可以根据需要改变器件模型的参数值，只能用于仿真，这类器件称为虚拟器件。虚拟器件第十二页，共六十四页，2022年，8月28日Multisim9电路创建取用元件：从元器件库中取用所需元件；摆放元件：调整元件的位置与方向；线路连接：连接元件的引脚。

第十三页，共六十四页，2022年，8月28日元件元素Multisim9的元件均具有下列元素:

Symbol

–元件符号（forSchematic）Model–元件模型（forSimulation）Footprint–元件外型（forLayout）ElectronicParameter–电子元件参数UserDefinedInfo.–使用者自定资讯Pinmodel—管脚模型General—元件描述第十四页，共六十四页，2022年，8月28日取用元件-元件属性对话框在元件上双击鼠标左键开启属性对话框Label：修改元件序号、标识；Display：设置元件标识是否显示；Value：设定元件参数值；Fault：设定元件故障。第十五页，共六十四页，2022年，8月28日摆放元件将元件拖拽至适当位置摆放。旋转元件。设定元件标识。缩放视窗至最佳视点。实例说明第十六页，共六十四页，2022年，8月28日Multisim9的虚拟仪器数字万用表（Multimeter）函数信号发生器（FunctionGenerator）瓦特表（Wattmeter）示波器（Oscilloscope）波特图仪（BodePlotter）字信号发生器（WordGenerator）逻辑分析仪（LogicAnalyzer）逻辑转换仪（LogicConverter）失真分析仪（DistortionAnalyzer）频谱分析仪（SpectrumAnalyzer）网络分析仪（NetworkAnalyzer）第十七页，共六十四页，2022年，8月28日Multisim9的Agilent仪器1.Agilent信号发生器Agilent信号发生器的型号是33120A，其图标和面板如图所示，这是一个高性能15MHz的综合信号发生器。Agilent信号发生器有两个连接端，上方是信号输出端，下方是接地端。单击最左侧的电源按钮，即可按照要求输出信号。第十八页，共六十四页，2022年，8月28日2.Agilent万用表Agilent万用表的型号是34401A，其图标和面板如图所示，这是一个高性能6位半的数字万用表。Agilent万用表有五个连接端，应注意面板的提示信息连接。单击最左侧的电源按钮，即可使用万用表，实现对各种电类参数的测量。第十九页，共六十四页，2022年，8月28日3.Agilent示波器Agilent示波器的型号是54622D，图标和面板如图所示，这是一个2模拟通道、16个逻辑通道、100-MHz的宽带示波器。Agilent示波器下方的18个连接端是信号输入端，右侧是外接触发信号端、接地端。单击电源按钮，即可使用示波器，实现各种波形的测量。第二十页，共六十四页，2022年，8月28日Multimeter－万用表Multimeter是一种常用的、具有多功能的测量仪表。Multisim9提供一个5位的数字万用表，除了可以用来测量交直流电流、交直流电压与电阻外，还可以测量分贝值。第二十一页，共六十四页，2022年，8月28日万用表测量直流电压和电流值第二十二页，共六十四页，2022年，8月28日FunctionGenerator——信号发生器

信号发生器能输出正弦波、三角波和方波等信号。输出频率1H－999MHz、振幅1uV－999KV，另可调整工作周期和直流偏差。

第二十三页，共六十四页，2022年，8月28日用信号发生器产生正弦波、三角波和方波第二十四页，共六十四页，2022年，8月28日Oscilloscope－示波器该示波器可以观察一路或两路信号波形的形状，分析被测周期信号的幅值和频率，时间基准可在秒直至纳秒范围内调节。示波器图标有四个连接点：A通道输入、B通道输入、外触发端T和接地端G。第二十五页，共六十四页，2022年，8月28日Oscilloscope－示波器时间基准：Scale（量程）：设置显示波形时的X轴时间基准。Xposition（X轴位置）：设置X轴的起始位置。显示方式设置有四种：Y/T方式指的是X轴显示时间，Y轴显示电压值；Add方式指的是X轴显示时间，Y轴显示A通道和B通道电压之和；A/B或B/A方式指的是X轴和Y轴都显示电压值。A通道：Scale（量程）：通道A的Y轴电压刻度设置。Yposition（Y轴位置）：设置Y轴的起始点位置，起始点为0表明Y轴和X轴重合，起始点为正值表明Y轴原点位置向上移，否则向下移。触发耦合方式：AC（交流耦合）、0（0耦合）或DC（直流耦合），交流耦合只显示交流分量，直流耦合显示直流和交流之和，0耦合，在Y轴设置的原点处显示一条直线。B通道：通道B的Y轴量程、起始点、耦合方式等项内容的设置与通道A相同。触发调节：触发方式主要用来设置X轴的触发信号、触发电平及边沿等。Edge（边沿）：设置被测信号开始的边沿，设置先显示上升沿或下降沿。Level（电平）：设置触发信号的电平，使触发信号在某一电平时启动扫描。触发信号选择：Auto（自动）、通道A和通道B表明用项应的通道信号作为触发信号；ext为外触发；Sing为单脉冲触发；Nor为一般脉冲触发。第二十六页，共六十四页，2022年，8月28日测量数据显示区在示波器显示区有两个可以任意移动的游标，游标所处的位置和所测量的信号幅度值在该区域中显示。其中：●“T1”、“T2”分别表示两个游标的位置，即信号出现的时间；●“VA1”、“VB1”和“VA2”、“VB2”分别表示两个游标所测得的A通道和B通道信号在测量位置具有的幅值。第二十七页，共六十四页，2022年，8月28日第二十八页，共六十四页，2022年，8月28日Simulate:通过Simulate菜单执行仿真分析命令。仿真结果可以通过图形，数据表格，测试仪器显示等方式观察；数据还可以通过Excel输出，图形结果可以打印拷贝等。命令功能命令功能Run执行仿真Analyses选用各项分析功能Pause暂停仿真Postprocess启用后处理DefaultInstrumentSettings设置仪表的预置值VHDLSimulation进行VHDL仿真DigitalSimulationSettings设定数字仿真参数AutoFaultOption自动设置故障选项Instruments选用仪表（也可通过工具栏选择）GlobalComponentTolerances设置所有器件的误差Multisim9的Simulate功能第二十九页，共六十四页，2022年，8月28日Multisim9的Analyses方法常用的分析方法：DCOperationPointACAnalysisTransientAnalysisDCSweepParameterSweepTransferFunction第三十页，共六十四页，2022年，8月28日二、直流电路实验主要目的：学习使用万用表。学习利用“DCOperationPoint”分析方法分析直流电路。了解DCSweep、parameterSweep分析方法第三十一页，共六十四页，2022年，8月28日1.绘制实验电路图注意：（1）接地端（2）直流电压源（3）虚拟电阻第三十二页，共六十四页，2022年，8月28日2.测量电路中R3支路的电压和电流(1)万用表的使用(2)仿真(simulate-run,F5)第三十三页，共六十四页，2022年，8月28日3.利用DCOperationPoint分析方法求节点电压和电压源电流

（1）Outputvariables：主要作用是选择所要分析的节点电压、电源和电感支路电流。（2）分析结果：第三十四页，共六十四页，2022年，8月28日4.验证叠加原理（1）当V1=0V时，I=8.571mAU=2.571V（2）当V2=0V时，I=6.429mAU=1.929V（3）当V1=9V,V2=6V时，应用叠加定理：

I=8.571＋6.429＝15mAU=2.571＋1.929＝4.5V第三十五页，共六十四页，2022年，8月28日5.求R3两端看的戴维宁等效电路（1）断开R3支路，测开路电压:（2）断开R3支路，测短路电流:（3）戴维南等效内阻为：（4）戴维南等效模型参数为：第三十六页，共六十四页，2022年，8月28日6.利用TransferFunction功能求戴维南等效电路第三十七页，共六十四页，2022年，8月28日7.DCSweep分析方法分析电源的变化对电路中节点电压、电流等的影响（1）DCSweep分析设置（2）分析结果图形显示（3）分析结果输出到Excel第三十八页，共六十四页，2022年，8月28日8.ParameterSweep分析利用ParameterSweep分析当电路中某一参数发生变化时，电路中节点电压和电流等变化。（1）设置ParameterSweep分析;(2)分析结果显示第三十九页，共六十四页，2022年，8月28日9.作业（1）求解习题1.19。（2）利用戴维南定理求解习题1.21。第四十页，共六十四页，2022年，8月28日三、交流电路实验主要目的：学习使用信号发生器、示波器的使用学习利用“瞬态分析（TransientAnalysis）”观察动态电路响应的时域波形。第四十一页，共六十四页，2022年，8月28日交流串联电路特性1.绘制交串电路，如图。2.用示波器观察元件R、L、C两端的电压波形。3.利用ACSweep分析方法寻找谐振点。4.利用示波器观察谐振时元件R、L、C两端的电压波形。5.利用万用表测量谐振时元件R、L、C两端的电压。第四十二页，共六十四页，2022年，8月28日用示波器观察元件L、C两端的电压波形（1）A\B通道分别测量L\C的电压波形；（2）调节各项设置，显示适当的波形；（3）测量功能的使用。第四十三页，共六十四页，2022年，8月28日用示波器观察元件R、C两端的电压波形第四十四页，共六十四页，2022年，8月28日利用ACSweep分析方法寻找谐振点。(1)当R两端的电压最高时，谐振。读出谐振频率为f=10.066kHz.(2)其他方法观测谐振点。第四十五页，共六十四页，2022年，8月28日观察谐振时元件R、L、C两端的电压波形。第四十六页，共六十四页，2022年，8月28日观察谐振特性曲线利用DCSweep分析功能，观察电路电流随信号源频率的变化规律（谐振特性曲线）。第四十七页，共六十四页，2022年，8月28日例1观察下图所示RC电路中结点1的零输入响应uc(t)，已知uc(0+)=10V。（1）设定电容初始值一阶电路的瞬态响应第四十八页，共六十四页，2022年，8月28日（2）设定分析时间工程上认为经过3τ~5τ，暂态过程结束，故仿真的时间取0~0.05s时间常数第四十九页，共六十四页，2022年，8月28日（3）测试时间常数第五十页，共六十四页，2022年，8月28日例2已知R=1Ω，L=20mH，分析在t=0时电压源由0V变为5V时电感电流的响应。（1）设定电源的状态第五十一页，共六十四页，2022年，8月28日（2）分析电流的响应第五十二页，共六十四页，2022年，8月28日用示波器观察和测试瞬态响