Multisim14.0（五）仿真设计

一、电路仿真的概念

  电路仿真是一种利用计算机软件对电子电路进行虚拟测试和分析的技术。

二、电路仿真的原理​​

  1、建立模型​​

    将电路中的元件（如电阻、电容、晶体管等）用数学模型表示。
    对于晶体管等非线性元件，则有更复杂的基于半导体物理特性的模型）。

  2、​​电路方程求解​​

    根据基尔霍夫定律（电流定律和电压定律），对由这些元件模型组成的电路建立方程组。
    然后利用数值计算方法（如牛顿 - 拉夫逊法等）求解方程组，得到电路中各节点的电压、各支路的电流等参数。

​​三、电路仿真的目的​​

  1、​​设计验证​​

    在实际制作电路之前，验证电路设计的正确性。例如，检查放大器的增益是否达到设计要求，滤波器的频率响应是否符合预期等。

  2、​​性能分析​​

    分析电路的性能指标，如功耗、信号完整性、电磁兼容性等。可以找出电路中可能存在的功耗过高的元件或者信号传输过程中的反射、串扰等问题。

  3、​​故障排查​​

    当电路出现问题时，通过仿真可以模拟不同的故障情况（如元件短路、开路等），帮助工程师快速定位故障原因，而不需要反复在实际电路上进行测试。

四、Multisim14.0电路仿真的基本步骤

  1、编辑仿真原理图

    绘制仿真原理图时，图中所使用的元器件都必须具有仿真属性。
    如果某个元器件不具有仿真属性，则在仿真时将出现错误信息。
    对仿真元器件的属性进行修改，需要增加一些具体的参数设置，例如晶体管的放大倍数、变压器的初级和次级的匝数比等。

  2、设置仿真激励源

    所谓仿真激励源就是输入信号，使电路可以开始工作。
    仿真常用激励源有直流源、脉冲信号源及正弦信号源等。
    放置好仿真激励源之后，就需要根据实际电路的要求修改其属性参数，例如激励源的电压电流幅度、脉冲宽度、上升沿和下降沿的宽度等。

  3、放置节点网络标号

  这些网络标号放置在需要测试的电路位置上。

  4、设置仿真方式及参数

    不同的仿真方式需要设置不同的参数，显示的仿真结果也不同。
    要根据具体电路的仿真要求设置合理的仿真方式。

  5、执行仿真命令

    将以上设置完成后，执行菜单命令“仿真”一“运行”，启动仿真命令。
    若电路仿真原理图中没有错误，系统将给出仿真结果;若仿真原理图中有错误，系统自动中断仿真，显示电路仿真原理图中的错误信息。

  6、分析仿真结果

    用户可以在文件中查看、分析仿真的波形和数据。
    若对仿真结果不满意，可以修改电路仿真原理图中的参数，再次进行仿真，直到满意为止。

五、Multisim14.0的测量部件

  1、调用方法

    菜单栏->“视图”->“工具栏”->“测量工具”即可启用测量工具。
    

  2、电流表

    电流表用来测量电路回路中的电流。
    

  3、电压表

    电压表用于测量电路中两点间的电压。测量时将电压表与被测电路的两点并联。
    

  4、放置探针

    满足阈值电压即亮。
    

六、Multisim14.0的激励源

  1、交流信号激励源

    交流信号激励源主要用于产生交流电压和交流电流。

   (1)、交流电压源AC_VOLTAGE

      

   (2)、交流电流源AC_CURRENT

      

   (3)、常用参数

      电流/电压：设置该激励源默认的电流/电压值。
      电流/电压偏移：放大电路中，自激振荡引起产生了正弦交流信号，信号的频率如果和输入信号接近，与输入信号叠加，使波形发生变化，使电路的直流静态工作点会发生偏移，产生电流/电压偏移。激励源默认偏移值为0。频率：用于设置交流信号的频率。
      时延：用于设置交流信号的初始延时时间，默认值为0s。
      阻尼因数：用于设置交流信号的阻尼因子。
      相：或者叫作相位，用于设置交流信号的相位。交流分析量值:用于设置交流分析的电流/电压值，
      交流分析相位：用于设置交流分析的相位。
      失真频率1量值：设置由于线性电抗元器件所引起的失真频率1的量值，默认值为1。
      失真频率1相位：设置失真频率1的相位，默认值为0°
      失真频率2量值：设置失真频率1的相位，默认值为0。
      失真频率2相位：设置失真频率1的相位，默认值为0°
      容差：电流/电压允许出现的正负偏差值，默认值为0%。

  2、调幅AM信号激励源

    模拟调制一般是指调制信号和载波，都是连续波的调制方式，用来为仿真电路提供一个可变化的仿真信号。
    有调幅、调频、调相三种基本形式。

   (1)、调幅信号激励源AM_VOLTAGE

      

   (2)、常用参数

      载波振幅：调幅波的振幅，默认值为5V。
      载波频率：用于设置调幅波的频率。
      调制指数：也被称为带宽效率，较高的h会有较高的设备费用、复杂性、线性以及为了保持与低h系统相同的误比特率而引起的SNR的增加。
      智能频率：用于设置调制信号的频率。

  3、时钟信号激励源

    用于提供时钟信号，时钟信号是时序逻辑的基础，用于决定逻辑单元中的状态何时更新。

   (1)、时钟信号电压源CLOCK_VOLTAGE

      

   (2)、时钟信号电流源CLOCK_CURRENT

      

   (3)、常用参数

      频率：设置时钟信号的频率。
      占空比：高低电平所占的时间比率。占空比越大，电路开通时间就越长，整体机能就越高。
      电流：设置时钟信号的频率，
      上升时间：高电平持续时间。
      下降时间：低电平持续时间。

  4、直流电流源

    直流电流源为仿真电路提供一个不变的直流电源信号。

   (1)、直流电流源DC_CURRENT

      

   (2)、常用参数

      同交流电流，不赘述。

  5、指数函数信号号激励源

    指数函数信号激励源是为仿真电路提供指数形状的电流或电压信号，常用于高频电路仿真。

   (1)、指数电压源EXPONENTIAL_VOLTAGE

      

   (2)、指数电流源EXPONENTIAL_CURRENT

      

   (3)、常用参数

      初始值：用于设置指数函数信号的初始幅值。
      脉冲值：用于设置指数函数信号的跳变值。
      上升延时：用于设置信号上升延迟时间。
      上升时间常数：用于设置信号上升时间。
      下降延时：用于设置信号下降延迟时间。
      下降时间常数：用于设置信号下降时间。

  6、调频FM信号激励源

    调频波激励源为仿真电路提供一个频率可变化的仿真信号，一般在高频电路仿真时使用。

   (1)、调频电压源FM_VOLTAGE

      

   (2)、调频电流源FM_CURRENT

      

   (3)、常用参数

      电压/电流振幅：用于设置交流小信号分析的电压/电压值，通常设置为1V/A。
      电压/电流偏移：用于设置叠加在调频信号上的直流分量。
      载波频率：用于设置调频信号载波频率。
      调制指数：用于设置调制系数。
      智能频率：用于设置调制信号的频率。

  7、功率PWL信号源

    功率PWL信号源分为PWL电压源和PWL电流源，用于产生功率变化引起的连续电压和电流。

   (1)、功率PWL电压源PIECEWISE_LINEAR_VOLTAGE

      

   (2)、功率PWL电流源PIECEWISE_LINEAR_CURRENT

      

   (3)、常用参数

      直接从文件中使用数据：选择该单选钮，激活“文件名”选项，单击“浏览”按钮选择保存数据的文件，使用其中的数据作为该激励源的参数值。
      在表格中输人数据点：选择该单选钮，在下面的“时间/电流”表格中输入需要的参数值。

  8、周期性脉冲信号源

      周期性脉冲信号有脉冲电压源和脉冲电流源两种。

   (1)、脉冲电压源PULSE_VOLTAGE

      

   (2)、脉冲电流源PULSE_CURRENT

      

   (3)、常用参数

      初始值：用于设置脉冲信号的初始电压值或电流值。
      脉冲值：用于设置脉冲信号的电压或电流幅值。
      延时：用于设置脉冲信号的从初始值变化到脉冲值的延迟时间。
      上升时间：用于设置脉冲信号的上升时间。
      下降时间：用于设置脉冲信号的下降时间。
      脉冲宽度：用于设置脉冲信号的高电平宽度。
      周期：用于设置脉冲信号的周期。
      交流分析量值：用于设置交流小信号分析的电压值，通常设置为1V。
      交流分析相位：用于设置脉冲信号的直流参数通常设置为0。

  9、热噪声信号源

    热噪声又称白噪声。由导体中电子的热震动引起的，存在于所有的电子器件和传输介质中。它是温度变化的结果，但不受频率影响。不能够被消除。

   (1)、热噪声信号源THERMAL_NOISE

      

   (2)、常用参数

      噪声比：有用信号功率与无用噪声功率的比例。
      电阻：该信号源的电阻值。
      温度：该信号源的温度。
      带宽：又称为频宽，以赫兹(Hz)为单位。