模电实验共射放大电路Multisim仿真设计.docx
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模电实验共射放大电路Multisim仿真设计
Multisim模拟电路仿真实验
1.Multisim用户界面及基本操作
1.1Multisim用户界面
在众多的EDA仿真软件中,Multisim软件界面友好、功能强大、易学易用,受到电类设计开发人员的青睐。
Multisim用软件方法虚拟电子元器件及仪器仪表,将元器件和仪器集合为一体,是原理图设计、电路测试的虚拟仿真软件。
Multisim来源于加拿大图像交互技术公司(InteractiveImageTechnologies,简称IIT公司)推出的以Windows为基础的仿真工具,原名EWB。
IIT公司于1988年推出一个用于电子电路仿真和设计的EDA工具软件ElectronicsWorkBench(电子工作台,简称EWB),以界面形象直观、操作方便、分析功能强大、易学易用而得到迅速推广使用。
1996年IIT推出了EWB5.0版本,在EWB5.x版本之后,从EWB6.0版本开始,IIT对EWB进行了较大变动,名称改为Multisim(多功能仿真软件)。
IIT后被美国国家仪器(NI,NationalInstruments)公司收购,软件更名为NIMultisim,Multisim经历了多个版本的升级,已经有Multisim2001、Multisim7、Multisim8、Multisim9、Multisim10等版本,9版本之后增加了单片机和LabVIEW虚拟仪器的仿真和应用。
下面以Multisim10为例介绍其基本操作。
图1-1是Multisim10的用户界面,包括菜单栏、标准工具栏、主工具栏、虚拟仪器工具栏、元器件工具栏、仿真按钮、状态栏、电路图编辑区等组成部分。
图1-1Multisim10用户界面
菜单栏与Windows应用程序相似,如图1-2所示。
图1-2Multisim菜单栏
其中,Options菜单下的GlobalPreferences和SheetProperties可进行个性化界面设置,Multisim10提供两套电气元器件符号标准:
ANSI:
美国国家标准学会,美国标准,默认为该标准,本章采用默认设置;
DIN:
德国国家标准学会,欧洲标准,与中国符号标准一致。
工具栏是标准的Windows应用程序风格。
标准工具栏:
视图工具栏:
图1-3是主工具栏及按钮名称,图1-4是元器件工具栏及按钮名称,图1-5是虚拟仪器工具栏及仪器名称。
图1-3Multisim主工具栏
图1-4Multisim元器件工具栏
图1-5Multisim虚拟仪器工具栏
项目管理器位于Multisim10工作界面的左半部分,电路以分层的形式展示,主要用于层次电路的显示,3个标签为:
Hierarchy:
对不同电路的分层显示,单击“新建”按钮将生成Circuit2电路;
Visibility:
设置是否显示电路的各种参数标识,如集成电路的引脚名;
ProjectView:
显示同一电路的不同页。
1.2Multisim仿真基本操作
Multisim10仿真的基本步骤为:
1.建立电路文件
2.放置元器件和仪表
3.元器件编辑
4.连线和进一步调整
5.电路仿真
6.输出分析结果
具体方式如下:
1)建立电路文件
具体建立电路文件的方法有:
●打开Multisim10时自动打开空白电路文件Circuit1,保存时可以重新命名
●菜单File/New
●工具栏New按钮
●快捷键Ctrl+N
2)放置元器件和仪表
Multisim10的元件数据库有:
主元件库(MasterDatabase),用户元件库(UserDatabase),合作元件库(CorporateDatabase),后两个库由用户或合作人创建,新安装的Multisim10中这两个数据库是空的。
放置元器件的方法有:
●菜单PlaceComponent
●元件工具栏:
Place/Component
●在绘图区右击,利用弹出菜单放置
●快捷键Ctrl+W
放置仪表可以点击虚拟仪器工具栏相应按钮,或者使用菜单方式。
以晶体管单管共射放大电路放置+12V电源为例,点击元器件工具栏放置电源按钮(PlaceSource),得到如图1-6所示界面。
图1-6放置电源
修改电压值为12V,如图1-7所示。
图1-7修改电压源的电压值
同理,放置接地端和电阻,如图1-8所示。
图1-8放置接地端(左图)和电阻(右图)
图1-9为放置了元器件和仪器仪表的效果图,其中左下角是函数信号发生器,右上角是双通道示波器。
图1-9放置元器件和仪器仪表
3)元器件编辑
(1)元器件参数设置
双击元器件,弹出相关对话框,选项卡包括:
●Label:
标签,Refdes编号,由系统自动分配,可以修改,但须保证编号唯一性
●Display:
显示
●Value:
数值
●Fault:
故障设置,Leakage漏电;Short短路;Open开路;None无故障(默认)
●Pins:
引脚,各引脚编号、类型、电气状态
(2)元器件向导(ComponentWizard)
对特殊要求,可以用元器件向导编辑自己的元器件,一般是在已有元器件基础上进行编辑和修改。
方法是:
菜单Tools/ComponentWizard,按照规定步骤编辑,用元器件向导编辑生成的元器件放置在UserDatabase(用户数据库)中。
4)连线和进一步调整
连线:
(1)自动连线:
单击起始引脚,鼠标指针变为“十”字形,移动鼠标至目标引脚或导线,单击,则连线完成,当导线连接后呈现丁字交叉时,系统自动在交叉点放节点(Junction);
(2)手动连线:
单击起始引脚,鼠标指针变为“十”字形后,在需要拐弯处单击,可以固定连线的拐弯点,从而设定连线路径;
(3)关于交叉点,Multisim10默认丁字交叉为导通,十字交叉为不导通,对于十字交叉而希望导通的情况,可以分段连线,即先连接起点到交叉点,然后连接交叉点到终点;也可以在已有连线上增加一个节点(Junction),从该节点引出新的连线,添加节点可以使用菜单Place/Junction,或者使用快捷键Ctrl+J。
进一步调整:
(1)调整位置:
单击选定元件,移动至合适位置;
(2)改变标号:
双击进入属性对话框更改;
(3)显示节点编号以方便仿真结果输出:
菜单Options/SheetProperties/Circuit/NetNames,选择ShowAll;
(4)导线和节点删除:
右击/Delete,或者点击选中,按键盘Delete键。
图1-10是连线和调整后的电路图,图1-11是显示节点编号后的电路图。
图1-10连线和调整后的电路图
(a)显示节点编号对话框(b)显示节点编号后的电路图
图1-11电路图的节点编号显示
5)电路仿真
基本方法:
●按下仿真开关,电路开始工作,Multisim界面的状态栏右端出现仿真状态指示;
●双击虚拟仪器,进行仪器设置,获得仿真结果
图1-12是示波器界面,双击示波器,进行仪器设置,可以点击Reverse按钮将其背景反色,使用两个测量标尺,显示区给出对应时间及该时间的电压波形幅值,也可以用测量标尺测量信号周期。
图1-12示波器界面(右图为点击Reverse按钮将背景反色)
6)输出分析结果
使用菜单命令Simulate/Analyses,以上述单管共射放大电路的静态工作点分析为例,步骤如下:
●菜单Simulate/Analyses/DCOperatingPoint
●选择输出节点1、4、5,点击ADD、Simulate
图1-13静态工作点分析
2.共射放大电路仿真实验
放大是对模拟信号最基本的处理,图2-1是单管共射放大电路(NPN型三极管)的仿真电路图。
图2-1单管共射放大电路(NPN型三极管)
进行直流工作点分析,采用菜单命令Simulate/Analysis/DCOperatingPoint,在对话框中设置分析节点及电压或电流变量,如图3-2所示。
图3-3是直流工作点分析结果。
图3-2直流工作点分析对话框
图3-3直流工作点分析结果
当静态工作点合适,并且加入合适幅值的正弦信号时,可以得到基本无失真的输出,如图3-4所示。
(a)
(b)
图3-4单管共射放大电路输入输出波形
试着求出该共射放大电路的静态工作点。
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