Multisim仿真.ppt

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1、朱兆优2013-10-26Multisim仿真技术电路系统设计的三类模式： 1、传统设计：、传统设计：采用数学或物理方法，根据设计要求设计出一个电路，然后在实际中搭出实验电路进行调试，经过反复修改电路中器件参数或电路方案，直至满足指标要求。2、电子设计自动化：、电子设计自动化：利用计算机完成对一些特殊类型的电子电路设计。3、计算机辅助设计、计算机辅助设计：以“人”为主体，以计算机为辅完成电子电路的设计任务电子产品设计、开发经常要求对所设计的电路进行实物模拟和调试，其目的：一方面是为了验证所设计的电路技术指标是否能达到设计要求的；另一方面，通过改变电路中元器件的参数，使整个电路性能达到最佳。Mu

2、ltisim 2001的元器件库的元器件库Multisim 2001元件种类有：1、信号源 2、基本元件3、二极管 4、晶体管5、模拟集成电路 6、TTL元件7、CMOS元件 8、数字集成电路9、混合芯片 10、指示器11、混合元件 12、控制元件13、RF元件 14、机电元件Multisim 2001的虚拟仪器的虚拟仪器Multisim 2001仪器种类有：1、数字万用表 2、函数信号发生波器3、波特图仪 4、字信号发生器5、逻辑分析仪 6、逻辑转换仪7、瓦特表 8、示波器仿真分析是利用EDA工具软件的模拟分析功能估计电路特性的一种数学方法。通过仿真分析手段，不必构造具体的物理电路，也不必使

3、用实际的测试仪器，就可以基本确定电路的工作性能。 EDA工具软件称为仿真引擎，或仿真器、模拟器。对电路做何种分析视电路类型及电路构造方式。Multisim仿真类型：1、SPICE（包括专用RF模型）2、VHDL硬件描述语言3、Verilog对于复杂电路， Multisim能够识别各元件以上三种所采用的模型类型，自动调用相应的仿真器，并控制各仿真器间的信息传递。用VHDL或Verilog语言建模的芯片， Multisim都可作为PCB设计的一个元件来使用，并自动调用VHDL或Verilog仿真器来仿真。Multisim 仿真仿真1 1、启动、启动/ /结束结束/ /暂停仿真进程暂停仿真进程单击S

4、imulateRun 电路开始仿真单击SimulatePause 电路仿真暂停单击SimulateStop 电路停止仿真2、交互式仿真、交互式仿真Multisim 的独特性能之一是进行交互式仿真，即在仿真过程中可以通过键盘改变元件的参数，立即就可以得到相应的仿真结果。3 3、电路一致性检查、电路一致性检查进行电路一致性检查，以确认电路是否符合逻辑规则，它主要是检查可能导致仿真错误的一类问题，并不检查电路的性能是否有效。4、SPICE的各种仿真功能的各种仿真功能（1）元件容差：Multisim 允许用户采用元件实际值仿真电路的实际性能，元件实际值有一定的容差，与标称值可能不同，这会影响仿真结果。

5、（2）网络驱动的仿真： Multisim支持SPICE直接利用无需电路图的网络表驱动的仿真，用户可以通过命令行运行仿真（View/show command line）。Multisim SPICE仿真技术仿真技术1 1、电路仿真机理、电路仿真机理仿真器是Multisim求解电路数值方程的组件，仿真结果通过在虚拟仪器上反映出来。电路中每一个元件都有相应的数学模型（一组非线性微分方程），数学模型与电路图链接进行仿真，仿真器的任务就是运算这些数学方程。2 2、电路仿真四个阶段、电路仿真四个阶段（1）输入阶段（2）设置阶段（3）分析阶段（4）输出阶段Multisim RF仿真仿真Multisim中的R

6、F Design模块利用优化的SPICE引擎仿真RF电路，无需特别告示Multisim输入的是RF射频电路。VHDL仿真仿真Multisim含专用VHDL仿真器，它不是在图形输入的SPICE级上仿真，而是在行为语言级上进行仿真，常用于以下方面：（1）可编程逻辑器件（2）复杂数字芯片VHDL仿真器有两种方式：（1）作为Board/System级设计进程的组件，此时元件是用VHDL而不是SPICE建模。（2）作为可编程逻辑器件设计进程的组件。仿真分析类型仿真分析类型Multisim提供了多种分析类型，所有这些分析类型都是仿真程序产生用户需要的数据。对于每种分析都要进行如下工作：（1）设置分析参数。

7、（2）设置如何处理输出变量。（3）设置分析标题。（4）设置分析任选项的自定义值。一、直流工作点分析一、直流工作点分析直流工作点分析用于确定电路的直流工作点，对于直流分析，假设交流源为零，且电路处于稳定，也就是假设电容开路、电感短路。（1）电路连接正确（2）没有混淆数字0与字母（3）电路有地接点（4）电感和电流源不能串联（5）所有器件和信号源都必须设置正确（6）所有受控源的增益必须正确（7）模型/子电路必须正确二、交流分析二、交流分析进行了直流工作点分析后，进行交流分析。在AC分析中，所有输入源都被认为是正弦波，并不用设置输入源的频率，以计算该电路对频率的响应函数。执行命令：Simulate/A

8、nalyses/AC Analysis（1）设置AC分析的频率参数AC频率分析结果分：幅频特性和相频特性。（2）为一般用途设置AC分析频率参数（3）为高级用途设置AC分析频率参数三、瞬态分析三、瞬态分析瞬态分析中，Multisim计算电路响应与时间的变化关系。（1）设置瞬态分析参数进行瞬态分析之前，应先检查电路，确定分析哪些分析接点的响应。（2）为一般用途设置瞬态分析频率参数（3）为高级用途设置瞬态分析频率参数（4）瞬态分析失败时的解决方法 瞬态分析瞬态分析 含义和设置要求含义和设置要求 Set to zero 初始条件为零开始分析User defined 用户自定义条件分析Calculate

9、 DC Operating point 用直流工作点分析结果作初始条件进行分析。Start time 起始时间分析。必须0，小于终止时间。缺省设置：0秒Stop time 终点时间分析。必须起始时间。缺省设置：0.001秒Generate time Steps automatically 自动选择一个较为合理的或最大的时间步长Minimum number Of points 设置仿真输出图从起始时间到终点时间的最小点数。初始设置：100点Printing time step 设置仿真输出图的时间间隔。缺省设置：10-5秒Maximum time step 设置仿真时能达到的最大时间步长。缺省设

10、置：10-5秒Nodes for analysis 设置被分析的节点 4、傅立叶分析（、傅立叶分析（Fourier Analysis）：）：用于分析一个时域信号的直流分量、基频分量和谐波分量。即把被测节点处的时域变化信号作离散傅立叶变换，求出它的频域变化规律。在进行傅立叶分析时，必须首先选择被分析的节点，一般将电路中的交流激励源的频率设定为基频，若在电路中有几个交流源时，可以将基频设在这些频率的最小公因数上。譬如有一个10.5KHz和一个7KHz的交流激励信号，则基频可取0.5KHz。 傅立叶分析可以显示被分析节点的幅频特性，也可以选择显示相频特性，显示的幅度可以是离散型，也可以是连续曲线型，

11、缺省设置为离散型。 5、噪声分析（、噪声分析（Noise Analysis）：）：用于检测电子线路输出信号的噪声功率幅度，计算、分析电阻或晶体管的噪声对电路的影响。在分析时，假定电路中各个噪声源是互不相干的，因此它们的数值可以分别计算。总的噪声是各噪声在该节点的和（有效值）。主要是用于小信号电路的噪声分析，元器件噪声模型采用PSPICE模型。噪声分析完成后，在显示图中产生的是输出噪声功率谱和输入噪声功率谱，单位：V/HZ。 傅立叶分析参数设置对话框傅立叶分析参数设置对话框傅立叶分析 含义和设置要求Output variable 输出变量，被分析的电路节点。缺省：电路中的第一个节点Fundame

12、ntal 傅立叶分析的谐波基频，为交流源的频率或最小的公因数，Number of hamonics 被计算、显示的基频谐波数。缺省设置：9Vertical scale 纵向尺度，线性/对数/分贝。缺省设置：线性Display phase 显示相频特性曲线。缺省设置：无Output as line 显示幅频特性曲线，而不是傅立叶变换的波形图。缺省:无 噪声分析参数设置对话框噪声分析参数设置对话框噪声分析 含义和设置要求Input noise reference source 选择交流电压作为输入。缺省：电路中的第一编号源Output node 作噪声分析的节点。缺省：电路中的第一编号节点Refe

13、rence node 参考电压点。缺省：接地点Start frequency 扫描起始频率。缺省1HZEnd frequency 扫描终点频率。缺省：10GHZSweep type 扫描形式，十进制/线性/倍频器。缺省：100Vertical scale 纵向尺度。对数/线性/分贝Set point per summary 选择该项时，显示被选元件噪声作用时的曲线。用求和的点数除以频率间隔数，会降低输出显示图的分辨率。缺省设置：无Points per summary component 当选则该项时，选择噪声进行求和。缺省设置：电路中的第一编号元件6、失真分析（、失真分析（Distortion

14、 Analysis）:用于分析电子电路的谐波失真和内部调制失真，当电路中有一个交流信号源，该分析能确定电路中每一个节点的二次谐波和三次谐波的复值。若电路有两个交流信号源，该分析能确定电路变量在三个不同频率处的复值，即两个频率之和的值，两个频率之差的值以及二倍频与另一个频率的差值。该分析方法是对电路进行小信号的失真分析，采用多维的“Volterra”分析法和多维“泰勒”（Taylor ）级数来描述工作点上的非线性，级数要用到三次方项。 失真分析参数设置对话框失真分析参数设置对话框失真分析 含义和设置要求Start frequency 扫描起始频率。缺省：1HZEnd frequency 扫描终点

15、频率。缺省：10GHZSweep type 扫描形式，十进制/线性。倍频。缺省。十进制Number of Points/poits per 线性形式时，是频率起始至终点的点数。缺省：100Verical cale 纵向尺度，对数/线性/分贝。缺省：对数F2/f1 ratio 若信号有两个频率F1和F2，若选定该项，在F1进行扫描时，F2被设定成该比值乘以起始频率，必须大于零，小于1。缺省设置：无 Nodes for analysis 被分析的节点 EWB电子工作台还提供了七种电路的高级分析方法，下面只作简单介绍：参数扫描分析（Parameters Sweep Analysis）温度扫描分析（T

16、emperature Sweep Analysis）零-极点分析（Pole-Zero Analysis）传递函数分析（Transfer Function Analysis）直-交流灵敏度分析（DC-AC Sensitivity Analysis）最坏情况分析（Worst Case Analysis）蒙特卡罗分析（Monte Carlo Analysis）7、高级分析方法、高级分析方法 、参数扫描分析（、参数扫描分析（Parameter Sweep Analysis）：）：可以较快地获得某个元件的参数在一定范围内变化时对电路的影响。相当于该元件每次取不同的值进行多次仿真。使用者可以通过“参数扫描

17、分析”对话框，选择被分析元件参数的起始值、终点和增量值。 参数扫描分析步骤： （1） 确定电路被分析的节点、元件和被分析的参数。 （2） 选择“分析”项中的“参数扫描栏”。 （3） 选择扫描方式（直流工作点、瞬态和交流频率分析） （4） 修改对话框中的分析参数设置。按“Simulate”键开始运行。按“ESC”键停止分析。 参数扫描分析设置对话框参数扫描分析设置对话框参数扫描分析选项 含义分析元件元件 扫描分析元件参数 选择的扫描分析参数起始值 扫描起始值。缺省设置：所选元件的参数值终值 扫描终值。缺省设置：所选元件的参数值扫描尺度 十进制/线形/倍频。增量步长 仅适合线性扫描，缺省设置：1（

18、取决于参数形式）输出节点 所选节点。扫描形式 直流工作点/瞬时分析。交流频率分析。缺省设置：瞬态。 、温度扫描分析（、温度扫描分析（Temperture Sweep Analysis） 可以同时观察到不同温度条件下的电路特性，相当于该元件每次取不同温度值进行多次仿真。可以通过“温度扫描分析”对话框，选择被分析元件温度的起始值、终值和增量值。在进行分析的时候，电路的仿真温度缺省设定在27oC。 温度扫描分析步骤： （1） 确定电路被分析的节点和元件。 （2） 选择“分析”项中的“温度扫描栏”。 （3） 修改对话框中的分析参数设置。按“Simulate”键开始运行，按“ESC”键停止分析。 温度扫

19、描分析设置对话框温度扫描分析设置对话框温度扫描分析选项 含义和设置要求起始值 扫描起始温度。缺省设置：27oC终值 扫描终值温度。缺省设置：27oC扫描尺度 十进制/线形/倍频。缺省设置：十进制。增量步长 仅适合线性扫描形式，缺省设置：1 oC输出节点 所选电路节点。扫描形式 直流工作点/瞬时/交流频率分析。缺省设置：直流。 温度扫描分析输出的是各种曲线，采用线性扫描方式，或十进制扫描方式，或者倍频方式，其显示方式与“参数扫描分析”完全相同。对于数字器件，在进行温度扫描分析时将被视为高阻接地。 课堂作业：1、设计电路经常需要实物模拟和调试其目的是什么？2、什么是EDA技术？3、Multisim 2001中实际元件和虚拟元件之分，它们之间有什么区别？