Multisim12仿真环境简介

打开Multisim 12仿真软件，出现的主界面如图2-1所示，包含菜单栏、标准工具栏、元器件工具栏、仿真工具栏、视图工具栏、虚拟仪器工具栏等。

图2-1　Multisim 12的主界面

1）仿真分析方法

由图2-2可见，Multisim 12提供的仿真分析方法主要包括：

图2-2　Multisim 12中的Simulate菜单栏

（1）直流工作点分析（DC operating point）

直流工作点分析也称静态工作点分析，是在电路中交流源置零、电容开路、电感短路时，计算电路的直流工作点。

（2）交流分析（AC analysis）

交流分析是在直流工作点处对非线性元件进行线性化处理后，在正弦小信号激励条件下计算电路的交流信号输出，并计算电路的频率响应曲线，包括幅频特性曲线和相频特性曲线，是一种频域的线性分析方法。

（3）单频点交流分析（Single frequency AC analysis）

与交流分析类似，仅仅是在某一个频率点对电路进行交流分析。

（4）瞬态分析（Transient analysis）

瞬态分析是计算选定电路节点的时域响应，即计算该节点在整个信号周期中每一时刻的电流和电压波形。瞬态分析时，直流源保持常数，交流信号源随时间而变化，电容和电感都是储能元件，Multisim先计算电路的初始状态，然后从初始状态起，到某个时间范围内，选择合适的时间步长，计算输出端在每个时间点的电流和电压，这是一种非线性的时域分析方法。

（5）傅里叶分析（Fourier analysis）

傅里叶分析可以在某个交流激励条件下，把被测节点处的时域变化信号作离散傅里叶变换，求出该时域信号的直流分量、基频分量和谐波分量，从而得到该节点输出信号的频域变化规律。一般将电路中交流激励源的频率设定为基频，若在电路中有多个交流源时，可以将基频设定在这些频率的最小公倍数上。因此，傅里叶分析是一种可以分析复杂周期性信号的方法。另外，运用傅里叶分析还可以求出电路的总谐波失真THD。

（6）噪声分析（Noise analysis）

电路中的元件都存在噪声，信号经过电路后，信噪比会变得更差，可以采用噪声分析来评估电路的噪声性能。噪声分析是利用交流小信号等效电路，定量分析电路中噪声大小，计算所有元器件产生的噪声总和。噪声分析结果可以是噪声功率谱密度，也可以是噪声功率总和，后者是前者在一定频率范围内的积分值。

（7）噪声系数分析（Noise figure analysis）

如前所述，信号经过电路后信噪比会变得更差，噪声系数可以用来评估信噪比的恶化程度。噪声系数定义为输入信噪比和输出信噪比的比值，通常以分贝（dB）表示。通过噪声系数分析可以计算出电路在某个频点的噪声系数，分析噪声对电路的影响。

（8）失真分析（Distortion analysis）(www.xing528.com)

信号经过电路后可能会出现程度不等的失真，包括谐波失真和互调失真。失真分析可以分析单一交流信号激励条件下的谐波失真，也可以分析多个交流激励条件下的互调失真。失真分析通常用来分析瞬态仿真不容易察觉的微小失真。

（9）直流扫描分析（DC sweep）

直流扫描分析可以分析电路中某个节点电压或支路电流随一个或者两个直流源的变化情况。相对于直流工作点分析，直流扫描分析能更直观地看出某个节点电压或支路电流随输入直流源的变化趋势，而不局限于单个数值。

（10）参数扫描分析（Parameter sweep）

参数扫描分析可以分析电路中某些参数变化对电路的影响，可以选择对某个参数的变化进行分析，也可以进行多个参数的嵌套扫描分析，分析方法可以选择直流工作点分析、瞬态分析和交流分析。

此外，从Simulate菜单栏可以看到，Multisim 12还提供温度扫描分析（Temperature sweep）、极零点分析（Pole zero）、传输函数分析（Transfer function）、最差情况分析（Worst case）、蒙特卡洛分析（Monte carlo）、线宽分析（Trace width analysis）、批处理分析（Batched analysis）、用户自定义分析（User defined analysis），在此不再赘述。本实验指导书中常用的几种分析方法包括直流工作点分析、交流分析、瞬态分析、直流扫描分析、温度扫描分析和参数扫描分析等。

2）元器件工具栏

元器件工具栏中可以调用多种元器件，主要包括源、基本无源器件、二极管、三极管和MOS管、集成模拟器件、射频元件等模拟器件，TTL逻辑门、CMOS逻辑门、MCU、FPGA、DSP、PLD、CPLD等数字器件，混合器件，电机类器件以及总线等。本节主要介绍模拟器件。

（1）源

鼠标点中元器件工具栏中的Place Source后，在弹出窗口中可以看到，Multisim 12提供的源包括电源、信号电压源、信号电流源、受控电压源、受控电流源、函数发生器、数字信号源，可以根据需要直接点中这些类别中的一项，进入下一层选择具体的源。

（2）基本无源器件

鼠标点中元器件工具栏中的Place Basic后，在弹出窗口中可以看到，Multisim 12提供的基本无源器件包括电阻、电感、电容、可变电阻（电位器）、可变电感、可变电容、开关、排阻（电阻阵列）、变压器、继电器等。

（3）二极管

从Place Diode中可以看到，Multisim 12提供的二极管主要包括不同厂家生产的各种型号的普通二极管、稳压二极管、开关二极管、发光二极管、肖特基二极管、PIN二极管、双向触发二极管、双向晶闸管、保护二极管等。

（4）晶体管

从Place Transistor中可以看到，Multisim 12的晶体管库中包含双极型管、NPN和PNP对管、达林顿管复合管、IGBT功率管、增强型MOS管、耗尽型MOS管、结型场效应管、功率MOS单管及对管等。

（5）集成模拟器件

从Place Analog中可以看到，Multisim 12提供的集成模拟器件主要包括运放、比较器、差分运放、宽带运放、音频运放、电流检测放大器、仪器放大器等。

3）仿真工具栏

主界面中的仿真工具栏中有运行（run）、暂停（pause）、停止（stop）等功能。直接点击运行，也能实现电路的仿真，电路会根据所加激励实时运行，若采用示波器观测，可以看到测量节点上的连续波形，不点击停止，电路就一直处于运行状态。仿真工具栏中的这3种仿真功能在菜单栏中的Simulate中也有，放在主界面中使用起来比较方便。仿真工具栏中的其余功能在菜单栏中的MCU中也有，主要用于数字电路仿真。与Simulate菜单栏中的Analyses仿真方法相比较，此处的仿真是一种虚拟现实的仿真，尤其是与后面介绍的虚拟仪器结合起来进行仿真和测量，电路更加接近实际状态，环境更加接近实际现场。

4）虚拟仪器栏

在主界面的最右侧是虚拟仪器栏，可以点击图标直接调用各种测量仪器，将这些仪器连接在电路中，双击仪器图标进入仪器界面进行设置，点击仿真工具栏中的run就可以直接仿真、测量和分析电路性能，实现虚拟现实的仿真和测量。这些虚拟仪器包括万用表（Multimeter）、函数发生器（Function generator）、功率表（Wattmeter）、示波器（Oscilloscope）、四通道示波器（Four channel oscilloscope）、波特图示仪（Bode plotter）、频率计（Frequency counter）、码字发生器（Word generator）、逻辑转换仪（Logic converter）、逻辑分析仪（Logic analyzer）、IV分析仪（IV analyzer）、失真分析仪（Distortion analyzer）、频谱分析仪（Spectrum analyzer）、网络分析仪（Network analyzer）、安捷伦函数发生器（Agilent function generator）、安捷伦万用表（Agilent multimeter）、安捷伦示波器（Agilent oscilloscope）、泰克示波器（Tektronix oscilloscope）等。这些虚拟仪器也可以在菜单栏→Simulate→Instruments中进行选择。