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13 模拟电子线路的Multisim仿真.pdf

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13 模拟电子线路的Multisim仿真.pdf

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】的内容,可以使用淘豆网的站内搜索功能,选择自己适合的文档,以下文字是截取该文章内的部分文字,如需要获得完整电子版,请下载此文档到您的设备,方便您编辑和打印。:..(现实元件与虚拟元件)。。现实元器件是给出了具体的型号,它们的模型参数根据该型号元器件参数的典型值确定,有相应的封装,可以传送到印刷电路板设计软件中;虚拟元器件没有型号,它们的模型参数是根据这种元器件各种型号参数的典型值,而不是某一种特定型号的参数典型值确定,没有相应的封装,不能传送到印刷电路板设计软件中。1)现实元器件库(1)电源库包括常用的电源和信号源,如直流电压源,交流电压源,直流电流源以及受控电源等。(2)基本元件库包括常用的现实的二极管,电阻、电容、开关等。(3)二极管库包含常用的普通二极管、Led、稳压管、晶闸管等。(4)晶体管库包含常用的双极性三极管、达林顿管、MOS管等。(5)模拟元件库包含常用的运放,比较器等。(6)功率器件库包含三端稳压管、微控电源,PWM控制器。2).虚拟元器件库在Multisim10主界面的虚拟元器件工具栏上提供9种虚拟元器件。2虚拟仪表(1)数字万用表(Multimeter)用于用于测量仿真电路直流交流电压和电流的。(2)函数信号发生器(FunctionGenerator)用于仿真电路产生正弦波、方波、三角波信号。(3)瓦特表(Wattmeter)240:..用于测量仿真电路交流功率的。(4)示波器(Oscilloscope)有两个通道,用于观察仿真电路某点波形。(5)频率计数器(Frequencycounter)用于信号的频率计数。(6)波特图仪(BodePlotter)用于测量仿真电路幅频特征曲线。(7)IV特性分析仪(IV-Analysis)用于测量二极管或三极管的伏安特性曲线的。3分析工具(1)直流工作点分析-DCOperatingPointAnalysis用于分析仿真电路的静态工作点。(2)交流分析-ACAnalysis用于分析仿真电路的频率响应,并测量电路的幅频特性。(3)瞬态分析-TransientAnalysis用于分析仿真电路的响应与实践的关系,测量给定时间的电路的波形图。(4)失真分析-DistortionAnalysis用于分析仿真电路的小信号谐波失真和互调失真。(5)直流扫描分析-DCSweepAnalysis用于分析仿真电路中给定输出点的参数随着直流源变化的关系曲线。(6)参数扫描分析-ParameterSweepAnalysis用于分析仿真电路某些参数变化对电路的影响。(7)灵敏度分析--SensitivityAnalysis用于分析仿真电路中某一直流源对电路中元件参数变化的灵敏度。(1)在使用直流工作点分析功能时,可以自行添加设备或参数,。在直流工作点分析对话窗中的“更多选项”下的“adddevice/modelparameter”。241:..,可以直接测量三极内部V,。(2)使用参数扫描功能时,不仅要选择“扫描参数”和“指向扫描”,,也要注意“更多选项”中的“扫描分析”,否则无法做出想要的结果。:..例如,,“更多选项”中选取的为瞬态分析,并且在逻辑分析中要选取合适的时间和步长等参数。(1)三极管静态工作点测量。方法一:使用“直流工作点分析”功能。例如:,测量静态工作点。“直流工作点分析”功能。。:V=V(1)==V(4)==V(5)==V-V==V-V=≈I=(Vcc-V)/R1=:..I=(Vcc-V)/R3-V/R2=:构建电路来测量。还以是上面的为例。,构建仿真模型,其中电路中XMM2,XMM3,XMM4三个万用表,分别设置为直流电压或电流档。运行仿真测得I、I、和V。BQCQCEQI(uA)I(mA)V(V)(2)幅频特性曲线测量。方法一:使用“交流分析”功能。例如:。:..:幅频特性曲线的纵坐标为幅度,而在波特图则为增益。方法二:使用波特仪。例如:以上面例子来说明。。(3)观察电源属性值改变对电路的影响,可以采用“直流扫描”。例如:在Multisim中,。245:..(DCSweep),,引起输出Vo的变化。(4)观察仿真电路某些参数变化对电路的影响,采用“参数扫描”。例如:在Multisim中,。为了更好了解整流里面电容C1的作用。利用仿真分析里面的参数扫描分析功能。(参数扫描中选择瞬态分析)运行仿真后得到结果,进行图形分隔,。曲线冲下往上分别为Vi电压(C=0F时),C=0F时Vo的电压,C=2uF时Vo的电压,C=500uF时Vo的电压。246:..。。=12V,信号源Ui为1000Hz,40mV的正弦波。R3为负载。:..(1)观察输入输出波形当R1=20k时,运行仿真,。图中细线为输入Vi波形,粗线为输出Vo波形。图中可见Vo没有明显的非线性失真,而且Vo与Vi的波形相位真好相反。也就是说三极管正工作在线性放大区。当R1=50k时,。波形失真明显,分析可得三极管工作在饱和区,故有明显的非线性失真产生。(2)测量Av,Ri,Ro从已经连接的虚拟数字万用表读出Vi=,Ii=,和断开负载R3时Vo′=,接上负载是Vo=。Av=Vo/Vi==Vi/Ii=70ΩRo=(Vo′/Vo-1)R3=114Ω可以自行用前面学过的知识估算电路的参数,=20k仿真结果248:..=50k仿真结果例题2恒流源式差分放大电路仿真在Multisim中,。电路由3个NPN型构造成。直流电压源为6V,信号源为20mV、50Hz的交流信号。XSC1为4通道虚拟示波器。XMM1、XMM4、XMM5是虚拟数字万用表。(1)利用仿真分析中的直流工作点分析功能测量电路的静态工作点,。:..:V=V==I=(Vcc-V)/R2=(2)运行仿真,读取万用表的测量数值,如下表:(测量Vo′时应该断开负载R11)Vo(V)Vo′(V)Ii(uA)=-Vo/Vi=-=Vi/Ii==(Vo′/Vo-1)×R11==20mV,R11为负载。例题3用电压串联负反馈仿真在Multisim中,。电路由LM307H集成运算放大器,。集成运放供电为18V,信号源为2V、50Hz的交流信号。XSC1为2通道虚拟示波器。XMM1、XMM2、XMM3、XMM4是虚拟数字万用表。电路中用一个开关来控制电路反馈电阻的大小。运行仿真后,控制开关,改变反馈电阻,观察示波器波形图变化。。其中细线为输入电压、粗线为输出电压。250:..:..接入电阻Vf(V)Vi′(uV)Vo(V)=Vo/ViFvv=Vf/Vo显然当接入R3电阻是反馈系数大于接入R1,结合波形图可以验证调节负反馈的深度即可调节放大器的增益,负反馈越深增益越小。例题4低通滤波电路的频率响应仿真在Multisim中,。电源为12V、1kHz的交流信号。XBP1为虚拟波特仪,XSC1为虚拟示波器。波特图分为2部分,幅频图和相频图。,此RC电路具有低通的特性,即当f<f的低频信号通过,而对于f>f的高频信号则不能通过。f为低通HHH电路的上限频率。由相频图可知在高频段低通电路将产生0°—﹣90°之间的滞后的相位移动。:..,。电路主要由个三家管和个电感及电容组成。以12V直流电压源供电。XSC1为虚拟示波器,XFC1为频率计253:..,观察示波器,查看输出电压波形。。输出电压为正弦波,其频率可以通过频率计测得,,。:..。。在电路上接入一个虚拟示波器XSC1,运行仿真,观察输入电压Vi和输出电压Vo波形情况。。,粗线为输出波形。可以看出输入为标准正弦波,经过二极管后,由于二极管的单向导电性负载R1上面的电压则变成单向电压。255:..。其中主要器件稳压管虚拟稳压管,稳定电压Vz=6V。电路供电电源U为直流电压源,并接入一个虚拟示波器XSC1。在仿真电路上面,分别在下列情况下测量稳压管上面的电流Iz:(1)V=10V,R2=1KΩ(2)V=12V,R2=1KΩ(3)V=12V,R2=:V(V)R2(KΩ)Iz(mA),与实验结果进行对比。,T2,T3,T4所示仿真电路模型。电路中采用虚拟NPN三极管,其参数设置为V=,β=50。每个电路中接有3个虚拟万用表,分别用于BE测量I,I,V。BCCE256:..T1T2257:..,测量结果如下:258:..万用表读取值或计算值电路XMM1(uA)(I)XMM2(mA)(I)XMM3(V)(U)-,I≈(V1-UBE)/R1=65uABIc≈I*β=≈V2-Ic*R2=,T3,T4同样方法计算。计算结果如表所示。可见,对于T1,T2电路处在放大区;T3电路处在饱和区;T4电路处在截止区。。三极管采用虚拟NPN三极管,其参数为β=40,r=300Ω。=10V,信号源Vi为50Hz,5mV的正弦波。R3为负载。bb电路中还接有2个虚拟万用表和一个虚拟示波器,来测量电流电压的和观察输入输出波形。(1)通过直流工作点分析测量静态工作点。259:..通过仿真分析中的“直流工作点分析”测量电路的静态工作点,。(2)。其中电路中XMM2,XMM3虚拟万用表设置为直流电压三个万用表,XMM1,XMM4设置为直流电压。、I、V和V,(3)输入输出波形图。通过XSC1虚拟示波器观察电路波形,如图所示,细线为输入Vi波形,粗线为输出Vo波形。输入输出波形相位相差180°。260:..(4)测量放大倍数Av、输入阻抗Ri、输出阻抗Ro。对单管共射放大电路,运行仿真,读取XMM1、XMM2、XMM3。测量结果如下表。其中Vo′为负载R3开路是输出电压值。(Vi为信号源的有效值,为5mV)Vi(mV)Ii(uA)Vo(mV)Io(uA)Vo′(mV)=Vo/Vi==Vi/Ii==(Vo’/Vo-1)*R3=(5)把R2用电位器代替,电路输出波形图在Multisim中建立如图所示仿真实验电路模型。即电位器R4代替R2,:..当电位器在75%,即R4=750kΩ,,Vo波形出现严重的失真。三极管工作在截止区。%,即R4=5kΩ,,三极管工作在饱和区,Uo图形上下不对称,可以看出在上面以达到三极管的饱和区。。主要元器件虚拟NPN三极管,其参数为β=30,r=300Ω。=20V,信号源V1为1000Hz,1mV的正弦波。R5为负bb‘载。电路中还接有2个虚拟万用表和一个虚拟示波器,来测量电流电压的和观察输入输出波形。。262:..(1)测量静态工作点。通过仿真分析中的直流工作点分析可以测量出放大电路的静态工作点。。:V=V(2)==V(3)==V(1)==V-V==V-V=≈I=V/R4==I/β=(2)输入输出波形图。通过XSC1虚拟示波器观察电路波形,。粗线为输出Vo波形,细线为输263:..入Vi波形。波形图可以直观的看出,输入输出波形反向,且电路对输出电压有明显的放大作用。,。电路由4个虚拟NPN型三极管构造成,其参数为β=80,V=。直流电压源为15V,信号源为20mV、1000Hz的交流信号。BEQXSC1为4通道虚拟示波器。XMM1、XMM2、XMM3是虚拟数字万用表。(1)利用仿真分析中的直流工作点分析功能测量电路的静态工作点,。264:..:V=V==I=(Vcc-V)/R1=(2)输入输出波形图。通过XSC1虚拟示波器观察电路波形,。粗线为输出Vo1和Vi1波形,细线为输入Vo2和Vi2波形。波形图可以直观的看出,Vi1与Vo1反向,Vi2与Vo2反向。输出比输入有明显放大作用。(3)测量放大倍数Av、输入阻抗Ri、输出阻抗Ro。运行仿真,读取XMM3、XMM2、XMM1。测量结果如下。Ii(XMM1)(uA)Vo(V)Vi(mV)=Vo/Vi==Vi/Ii=、3接上RL=100k电阻测得Vo=,当负载开路时,即上面测量测量结果Vo’=:..Vo’/Vo-1)RL==V=。电路中,场效应管工作电源为15V,信号源为200mV、50Hz的正弦波和一个3V直流电压源。并且接入了2个虚拟数字万用表和一个双踪示波器来测量电流电压的和观察输入输出波形。(1)测量静态工作点。通过仿真分析中的直流工作点分析可以测量出放大电路的静态工作点。。=V(3)=3VGSQU=V(2)==(V(6)-V(2))/R2=(2)输入输出波形图。通过XSC1虚拟示波器观察电路波形,。粗线为输出Vo波形,细线为输266:..波形。波形图可以直观的看出,输入输出波形反向,且电路对输出电压有明显的放大作用。(3)测量放大倍数Av虚拟万用表选择交流电压档,运行仿真,测量结果由XMM1可知Vo=,同样XMM2可知Vi=:Av=Vo/Vi=,更进一步了解本实验。反过来也能更深的了解双极性三极管和场效应管异同。仿真练****题8在Multisim中,。电路由2个虚拟集成运算放大器。信号源为有效值50mV、50Hz的交流信号。XSC1为2通道虚拟示波器。XMM1、XMM2是虚拟数字万用表。=50mV,从XMM2可以读出Ii=,在XMM1可以读出Vo=。(1)输入输出波形图。267:..虚拟示波器观察电路波形,。粗线为输出Vo波形,细线为输入Vi波形。波形图可以直观的看出,输入输出波形反向。(2)测量放大倍数、RufifV1信号源电压有效值为Vi=50mV,通过万用表XMM2可以测出Ii=,通过XMM1可以测出Vo=。所以=Vo/Vi=10ufR=Vi/Ii=1Kif仿真练****题9在Multisim中,。电路由虚拟集成运算放大器,XFG1,XFG2为信号发生器,分别产生正弦波和阶梯波。XSC1为4通道虚拟示波器。,。其中细线为输入的波形,分为正弦波和阶268:..正弦波是阶梯波频率的倍。粗线为输出波形。可以看出输出时输入信号的方向叠加,即实现的加法功能。,。电源为120V、60kHz的交流信号。XBP1为虚拟波特仪。(1)观察电路波特图。运行仿真,。269:..(2)测量||和fumL运行仿真,通过观察波特图可知:10lg||=0和f=16HZ;umL所以||=1;umf=16HZ;L读者可以自行估算||和f与实验结果进行比较。umL仿真练****题11在Multisim中,。电路由虚拟集成运算放大器,D3,D4虚拟稳压管。XSC1为4通道虚拟示波器。运放工作电源为±15V,信号源为6mV、150Hz的交流信号。XSC1为2通道虚拟示波器。270:..。分析结果,:。读者可以自行计算比较器门限电平与实验结果进行比较。仿真练****题12在Multisim中,。电路使用现实比较器MAX907CPA,1。比较电压分别为V1,V2。:..使用仿真分析中的DCsweep,。。仿真练****题13在Multisim中,。电路由两2个三极管构成分别为NPN和PNP型构造成。直流电压源为12V,信号源为2V、50Hz的交流信号。XSC1为2通道虚拟示波器,XMM1为虚拟万用表。(1)测量静态工作点。通过仿真分析中的直流工作点分析可以测量出放大电路的静态工作点。。272:..:V=V(1)-V(2)=:V=V(7)-V(2)=-,如果V1信号较大时,则三极管运行在截止区。(2)观察电路波特图。通过XSC1虚拟示波器观察电路波形,。粗线为输出Vo波形,细线为输入Vi波形。波形图可以直观的看出,输入输出波形同向向,且电路对输出电压有明显的放大作用。=2V时电路波形图如果加大输入信号V1有效值为3V时,。273:..=3V时电路波形图波形图出现严重的失真。即证明了(1)所分析结果。(3)测量最大输出功率PoM调整V1,在输出波形没有明显非线性失真的前提下,通过虚拟万用表测出Vo=,此时Vi=。则放大电路的最大输出功率为:P=Vo2/R3=,。电路1N4150为开关二极管。D1,D2开关二极管。交流电源为有效值10V,200HZ的正弦波。XSC1为2通道虚拟示波器,XMM1为虚拟万用表。(1)当不接入负载R1时,运行仿真,XMM1测量结果为Vo=(XMM1为直流电压档),波形图如下。274:..(2)当接入负载时,运行仿真,XMM1测量结果为Uo’=,,可以看出实际情况电容电压一般都充电充不到电源的最大值(电源10V为有效值,),而且在充放电过程中电容还将上下波动,如图2所示。当负载R1越小,电容充放电越快,输出直流电压越低,脉动越大。反之,负载R1越大,电容充放电越慢,脉动越小如图1所示,开路状态。所以,倍压整流电路适用于要求输出电压较高,但是负载电流比较小的场合。275