文档介绍：本科毕业设计(论文)
题目基于Multisim的
模拟电路仿真技术
部系地方生部
专业电子信息工程
基于Multisim的模拟电路仿真技术
摘要:介绍了Multisim 软件的功能和特点,提出运用Multisim 实现模拟电路的仿真方法。通过几个电子原理性电路的仿真实例阐述了模拟电路建立、元器件的选用和仿真参数的设置方法等关健问题,同时得到了正确的仿真结果。
关键词:模拟电路;Multisim ;仿真技术;EDA
从20 世纪80 年代以来,电子系统日趋数字化、复杂化和大规模集成化。同时深亚微米半导体工艺、B 表面安装技术的发展又支持了产品集成化程度的进步,使电子产品进入了片上系统(SOC )时代。另外电子产品厂商不懈追求缩短产品设计周期,从而获取高收益。在这些因素的影响下,EDA 技术应运而生。EDA ( Electronic Design Automation ,电子设计自动化)技术是一门综合了现代电子与计算机技术,以计算机为平台对电子电路、系统或芯片进行设计、仿真和开发的计算机辅助设计技术。利用EDA 技术对电力电子电路进行仿真一直是研究电力电子技术的工程技术人员所期望实现的目标。Multisim 就为此提供了一个良好的平台。在这个平台上可以容易地实现了基本的电力电子电路的仿真,包括不控整流电路、可控整流电路、逆变电路等电路的仿真分析。仿真得到的结果与理论分析的结果基本一致,这对电子电路的设计具有重大的意义。本文主要介绍利用Multisim 10平台对基本电子电路进行仿真的方法,得出与理论相符合的结果,有利于实际的工程设计。
1 Multisim 的功能和特点
加拿大Interactive Image Technologie 公司在1958 年推出了一个专门用于电子电路仿真和设计的EDA 工具软件EWB ( Electronics Workbench )。由于EWB 具有许多突出的优点,引起了电子电路设计工作者的关注,迅速得到了推广使用。但是随着电子技术的飞速发展,EWB 5 . x 版本的仿真设计功能已远远不能满足复杂的电子电路的仿真设计要求。因此IIT 公司将用于电路级仿真设计的模块升级为Multisim ,并于2001 年推出了Multisim 的最新版本Multisim 2001 。
Multisim 2001 继承了 EWB 界面形象直观、操作方便、仿真分析功能强大、分析仪器齐全、易学易用等诸多优点,并在功能和操作上进行了较大改进。主要表现为:增加了射频电路的仿真功能;极大扩充了元器件库;新增了元件编辑器;扩充了电路的测试功能;增加了瓦特表、失真仪、网络分析仪等虚拟仪器,并允许仪器仪表多台同时使用;改进了元件之间的连接方式,允许任意走向;支持VHDL 和Verilog 语言的电路仿真与设计;允许把子电路作为一个元器件使用,允许用户自定义元器件的属性等。
工程师们可以使用Multisim交互式地搭建电路原理图,并对电路进行仿真。Multisim提炼了SPICE仿真的复杂内容,这样工程师无需懂得深入的SPICE技术就可以很快地进行捕获、仿真和分析新的设计,这也使其更适合电子学教育。通过Multisim和虚拟仪器技术,PCB设计工程师和电子学教育工作者可以完成从理论到原理图捕获与仿真再到原型设计和测试这样一个完整的综合设计流程。
(一)模拟电路举例:
晶体管基本放大电路
共射极,共集电极和共基极三种组态的基本放大电路是模拟电子技术的基础,通过EWB对其进行仿真分析,进一步熟悉三种电路在静态工作点,电压放大倍数,频率特性以及输入,输出电阻等方面各自的不同特点。
共射极基本放大电路
按图1搭建共射极基本放大电路,选择电路菜单电路图选项(Circuit/Schematic Option )中的显示/隐藏(Show/Hide)按钮,设置并显示元件的标号与数值等。
(1)
1. 静态工作点分析
选择分析菜单中的直流工作点分析选项(Analysis/DC Operating Point)(当然,也可以使用仪器库中的数字多用表直接测量)分析结果表明晶体管Q1工作在放大状态。
2. 动态分析
用仪器库的函数发生器为电路提供正弦输入信号Vi(幅值为5mV,频率为10kH),用示波器观察到输入,输出波形。由波形图可观察到电路的输入,输出电压信号反相位关系。再一种直接测量电压放大倍数的简便方法是用仪器库中的数字多用表直接测得。
3. 参数扫描分析
在图1所示的共射极基本放大电路中,偏置电阻R1的阻值大小直接决定了静态电流IC的大小,保持输入信号不变,改变R1的阻值,可以观察到输出电压波形的失真情况。选择分析菜单中的参数扫描选项(Analysis/Param