本节以无源带通滤波器为例,介绍如何在Multisim 12中创建电路,并进行仿真和测量。
1)创建电路
打开Multisim 12软件,在主界面中的电路设计区中设计电路。
(1)点击元器件工具栏中的Place Basic,进入基本无源器件库,选择所需的电阻或电容,再点击电路设计区,所选器件就出现在电路设计区中,一次只能选择一种器件,多次点选完成所有器件选择。
(2)进入Place Source,在POWER_SOURCES中选择地线GROUND,在SIGNAL_VOLTAGE_SOURCES中选择AC_VOLTAGE,均放置在电路设计区中。
(3)通过鼠标直接连线,将各个器件连接起来,完成电路创建,如图2-3所示。
(4)可以双击器件,在弹出的器件属性窗口中改变器件参数。
(5)在设计区空白处点击右键,在properties中可以改变节点名称和连线颜色,还可以设置显示或者不显示节点名称。
图2-3 在Multisim 12中创建的无源带通滤波器
2)电路仿真
模拟电路设计中,最常用的仿真分析方法是直流工作点分析、交流分析和瞬态分析。
(1)直流工作点分析
在菜单栏中的Analyses中选择直流工作点分析(DC operating point),弹出的设置界面如图2-4所示,选择需要输出的节点电压或者器件电流,点击Add。如图2-3所示,电路主要关心节点电压,所以图2-4中只选择了电压输出。然后点击界面下方的Simulate按键,得到各节点的直流工作点电压,如图2-5所示。
图2-4 直流工作点分析设置界面
图2-5 直流工作点分析结果(www.xing528.com)
(2)交流分析
在菜单栏中的Analyses中选择交流分析(AC analysis),弹出的设置界面如图2-6所示。在Frequency parameters栏中,FSTART和FSTOP分别代表频域分析的起始频率和终止频率。Sweep type表示频率扫描类型,较宽的频率范围通常选择Decade,即横轴采用十倍频刻度。Number of points per decade表示每十倍频中需要仿真的频率点数量,数值越大,仿真越精细,一般10就够用了。在比较窄的频率范围内,为了更加精确的分析此段频率范围电路的频率响应,可以采用linear扫描分析方式,相应的仿真频率点数是此频率段的总数。Vertical scale指定纵轴的表示方式,一般可以选择linear和Decibel,前者可以直接测量幅度值,后者为其分贝(dB)值。然后在Output栏中设置输出变量,点击界面下方的Simulate按键进行仿真,得到的幅频特性曲线和相频特性曲线如图2-7所示。可以在结果中采用标尺准确测量各频率点的幅度和相位。
图2-6 交流分析设置界面
图2-7 交流分析结果
(3)瞬态分析
在菜单栏中的Analyses中选择瞬态分析(Transientanalysis),弹出的设置界面如图2-8所示。在Analysisparameters栏中,TSTART和TSTOP分别代表时域仿真分析的起始时间和结束时间,还可以设置仿真分析的最少点数或者限制最大分析步长,也可以由软件自动选择分析步长。一般地,为了得到较为精确的结果,可以根据电路特性,选择较多的分析点数或者较小的分析步长,但仿真时间会变长,需要在时间和精度之间进行折中。完成基本设置和输出设置后,点击界面下方的Simulate按键进行仿真,得到的输入和输出时域波形如图2-9所示。
图2-8 瞬态分析设置界面
图2-9 瞬态分析结果
3)虚拟仪器测量
除了上述仿真分析方法外,还可以调用虚拟仪器直接进行测量,直接观测各点波形。例如,在图2-3所示电路的基础上,可以点选虚拟仪器栏中的示波器(oscilloscope)直接观测各点波形。该示波器有A和B两路输入,每路输入有+/-两个端口,可以将两端口分别接在某器件两端,测试该器件两端的电压,也可以将-端接地,直接测量某节点相对于地的波形。如果要同时测量输入和输出波形,可以按照图2-10所示电路进行连接。然后点击仿真工具栏中的运行(run),电路就一直处于工作状态,双击示波器就可以看到两路波形,如图2-11所示。在波形显示窗口中可以根据信号周期调节横轴每格的时间(s/Div),根据信号幅度调节纵轴每格的幅度(V/Div),使得波形显示达到合理的状态。其他虚拟仪器的使用方法类似,只是各种仪器的设置不同。
图2-10 采用虚拟仪器测量的电路图
图2-11 虚拟示波器波形
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