第4章 Multisim基本分析方法,4.1 直流工作点分析 4.2 交流分析 4.3 瞬态分析 4.4 傅里叶分析 4.5 噪声分析 4.6 失真分析 4.7 直流扫描分析 4.8 灵敏度分析,4.9 参数扫描分析 4.10 温度扫描分析 4.11 极点-零点分析 4.12 传递函数分析 4.14 蒙特卡罗分析 4.15 批处理分析 4.16 Multisim的后处理器,图4-1 仿真分析功能菜单,4.1 直流工作点分析 直流工作点分析(DC Operating Point Analysis)就是在电路中的电感短路，电容开路的情况下计算电路的静态工作点。选择分析菜单中DC Operating Point.菜单命令，进入图4-2所示的DC Operating Point Analysis参数设置窗口。该对话框包括Output variables页、Miscellaneous Options页及Summary页。注意：这3页在其他分析的对话框中也会出现。,图4-2 直流工作点分析Output variables页,1Output variables页 这页的主要作用是选定所要分析的节点。左边窗口列出了电路中存在的变量，右边窗口列出了电路要分析的变量。,图4-3 变量选择下拉列表,(1) Variables in Circuit区：列出电路中可用于分析的节点以及流过电压源的电流等变量。 点击下拉列表 右边的箭头，出现图4-3所示的变量类型选择列表。 Voltage and current：只显示电压和电流的变量。 Voltage：仅显示电压变量。 Current：仅显示电流变量。 Device/Model Parameters：显示的是元件/模型参数变量。 All variables：显示软件自动给出的全部变量。,图4-4 Filter nodes对话框,如果还要显示其他参数变量，可点击Filter Unselected Variables按钮，出现图4-4所示的对话框，在此可对软件没有选择的变量进行增减。 Display internal node：显示内部节点。 Display submodules：显示子模型的节点。 Display open pins：显示开路的引脚。,(2) Selected variables for区：确定需要分析的变量。 该区默认状态为空，需要用户从Variables in Circuit中选取，方法是：首先选择左边窗口中需要分析的一个或多个变量，再点击Plot during simulation按钮，则选中的变量就移到右边窗口中。如果不想分析某个已选中的变量，则在右边窗口中先选择该变量，再点击Remove按钮，又可以将其移回左边的窗口。,(3) More区：点击 按钮，则在该页下面增加一个More Options区，如图4-5所示。 Add device/model parameter：在左边可用于分析的变量窗口中增加某个元件/模型的参数。 Delete selected variables：删除左边窗口某个变量。先选择变量，再按该按钮删除。 Filter Selected Variables：挑选由Filter Unselected Variables选择的变量。,图4-5 More Options区,2Miscellaneous Options页 Miscellaneous Options页如图4-6所示，其主要功能是设定分析参数，一般采取默认值。如果要自行设定，则先选中某个分析选项，再选中Use this custom analysis options选项，在其右边出现一个栏位，可在该栏内指定新的参数。如果要恢复程序预设置值，按Reset option to default按钮即可。,图4-6 直流工作点分析Miscellaneous Options页,这一页左下角也有一个按钮，点击该按钮，出现More Options对话框，如图4-7所示。 Perform Consistency check before starting analysis：选择前面的复选框，则表示在进行分析之前要先进行一致性检查。 Maximum number of：设置最多的取样点数。 Title for：输入所要进行分析的名称。,图4-7 More Options对话框,3Summary页 在Summary页，程序可将所有设置和参数都显示出来，用户可以检查所有的设置是否正确。如果不再修改则点击Simulate按钮立即进行分析；如果不想立即分析，则按Accept按钮存储设置，稍后分析；如果要放弃设定则按Cancel按钮。注意：这3个按钮也出现在其他页中，功能是一致的。点击Help按钮可进入帮助文件。,4直流工作点分析举例 【例4-1】 分析图4-8单管放大电路的直流工作点。 首先在电路窗口中构建电路图4-8，然后在Options/Prefrences/Circuit/Show区域中将Show node name项选中，在电路图中就会显示各节点的编号。 选取分析菜单中的DC Operating Point.选项，在Output variables页将所有变量移到左边窗口。在Miscellaneous Options页More Options区的Title for栏输入“直流工作点分析”，点击Simulate按钮开始仿真分析。完成分析后，出现Analysis Graphs窗口，显示各变量的值，如图4-9所示。由图4-8可知：三极管的基极是节点4，集电极是节点6，发射极是节点0，根据分析结果知道Vb=0.61670348 V，Vc=5.00594 V，Ve=0 V，三极管工作在放大状态。,图4-8 单管放大电路,图4-9 直流工作点分析结果,4.2 交 流 分 析 交流分析(AC Analysis)是在正弦小信号工作条件下的一种频域分析，是一种线性分析方法。通过分析可以得到电路的幅频特性和相频特性。Multisim在进行交流分析时，首先分析电路的直流工作点，并在直流工作点处对各个非线性元件做线性化处理，得到线性化的交流小信号等效电路，然后使电路中的交流信号源的频率在一定范围内变化，并用交流小信号的等效电路计算电路输出交流信号的变化。,选择分析菜单中的AC Analysis.菜单命令，进入图4-10所示的AC Analysis参数设置对话框，该对话框包括Frequency Parameters页、Output variables页、Miscellaneous Options页及Summary页。后三页在直流工作点分析中已详细讲过，图4-10所示的是AC Analysis参数设置对话框中的Frequency Parameters页。,图4-10 交流分析Frequency Parameters页,1Frequency Parameters页 Frequency Parameters页各部分功能介绍如下： Start frequency：设置分析起始频率。 Stop frequency(FSTOP)：设置分析终止频率。 Sweep type：设置分析频率轴(水平轴)的变化类型，可选项有Decade(十倍频)、Octave(八倍频)、Linear(线性)。, Number of points per decade：设置每十倍频的分析采样点数。 Vertical scale：设置垂直轴的刻度，可选项有Linear(线性)、Logarithmic(对数)、Decibel(分贝)、Octave(八倍频)。 Reset to default按钮：将数据恢复为程序预置值。,2交流分析举例 【例4-2】 对图4-11所示电路进行交流分析。,图4-11 串联谐振电路,首先按图4-11在电路窗口中构建电路，元件参数如图中所示。选取分析菜单中的AC Analysis.选项，在出现的对话框中的Frequency Parameters页设置Start Frequency为1 Hz，Stop Frequency为10 GHz，Sweep Type选择Decade，Number of points per decade设置为10，Vertical scale选择Linear；在Output variables页选定分析节点3；在Miscellaneous Options页More Options区Title for栏输入“交流分析”。点击Simulate按钮开始仿真分析。完成分析后，出现Analysis Graphs窗口，显示电路的幅频特性曲线和相频特性曲线，如图4-12所示。,图4-12 交流分析结果,点击幅频特性曲线，红色的小三角形对准幅频特性曲线，再点击按钮，出现数轴以及数轴对应的值，x1是数轴1横坐标的值，y1是数轴1纵坐标的值；x2是数轴2横坐标的值，y2是数轴2纵坐标的值；dx是数轴2和数轴1横坐标之间的值，dy是数轴2和数轴1纵坐标的值；将数轴1移到幅频曲线的峰值处，数轴1横坐标的值就是谐振电路的谐振频率，由图4-12可知，图4-11串联谐振电路的谐振频率为5.0119 kHz。,4.3 瞬 态 分 析,图4-13 瞬态分析Analysis Parameters页,1Analysis Parameters页 该页有4个参数设置区。 (1) Initial Conditions区：设定初始条件。 Automatically determine initial conditions：程序自动设定初始值。 Set to zero：设定初始值为0。 User defined：由用户自定义初始值。 Calculate DC operating point：根据直流工作点计算初始值。,(2) Parameters区：参数设置。 Start time：设置开始分析的时间。 End time：设置终止分析的时间。 Maximum time step settings：设置分析的最大时间步长，其中包括Minimum number of time points(单位时间内的取样点数)、Maximum time step(最大的取样时间间距)和Generate time steps automatically(程序自动设定分析取样时间间距)3种方式。,(3) Reset to default：将数据恢复为默认值。 (4) More options区：点击More按钮，出现该区域，点击Less按钮可关闭该区域。 Set initial time step：选择用户是否自定义初始时间步长。 Estimate maximum time step based on net list：选择是否根据网表估算最大时间步长。,2瞬态分析举例 【例4-3】 对图4-14所示单管放大电路进行瞬态分析。,图4-14 单管放大电路,按图连接电路，元件参数如图中所示，信号发生器选择正弦信号，频率为1 kHz，幅度为10 mV。选取分析菜单中的Transient Analysis.选项，在Analysis Parameters页设置起始时间为0，终止时间为0.01 s，最大时间步长选择程序自动设定分析取样时间间距；在Output variables页选择节点4和6进行分析；在Miscellaneous Options页More Options区的Title for栏输入“瞬态分析”。点击Simulate按钮进行分析，分析结果出现在Analysis Graphs窗口中，如图4-15所示。,图4-15 瞬态分析结果,节点6的曲线是输入信号波形，节点4的曲线是输出信号的波形，为了在同一窗口中同时清晰地显示输入、输出波形，下面采用双纵轴的方式显示波形。