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第13章 Multisim模拟电路仿真本章Multisim10电路仿真软件，解说使用Multisim进行模拟电路仿真的基本措施目录1. Multisim软件入门2. 二极管电路 3. 基本放大电路4. 差分放大电路5. 负反馈放大电路 6. 集成运放信号运算和解决电路 7. 互补对称（OCL）功率放大电路 8. 信号产生和转换电路 9. 可调式三端集成直流稳压电源电路13.1 Multisim顾客界面及基本操作13.1.1 Multisim顾客界面在众多的EDA仿真软件中，Multisim软件界面和谐、功能强大、易学易用，受到电类设计开发人员的青睐Multisim用软件措施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（Interactive Image Technologies，简称IIT公司）推出的以Windows为基本的仿真工具，原名EWBIIT公司于1988年推出一种用于电子电路仿真和设计的EDA工具软件Electronics Work Bench（电子工作台，简称EWB），以界面形象直观、操作以便、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，National Instruments）公司收购，软件改名为NI Multisim，Multisim经历了多种版本的升级，已有Multisim、 Multisim7、 Multisim8、Multisim9 、Multisim10等版本，9版本之后增长了单片机和LabVIEW虚拟仪器的仿真和应用下面以Multisim10为例简介其基本操作图13.1-1是Multisim10的顾客界面，涉及菜单栏、原则工具栏、主工具栏、虚拟仪器工具栏、元器件工具栏、仿真按钮、状态栏、电路图编辑区等构成部分图13.1-1 Multisim10顾客界面菜单栏与Windows应用程序相似，如图13.1-2所示图13.1-2 Multisim菜单栏其中，Options菜单下的Global Preferences和Sheet Properties可进行个性化界面设立，Multisim10提供两套电气元器件符号原则：ANSI：美国国标学会，美国原则，默觉得该原则，本章采用默认设立； DIN：德国国标学会，欧洲原则，与中国符号原则一致。

工具栏是原则的Windows应用程序风格原则工具栏：视图工具栏：图13.1-3是主工具栏及按钮名称，图13.1-4是元器件工具栏及按钮名称，图13.1-5是虚拟仪器工具栏及仪器名称图13.1-3 Multisim主工具栏图13.1-4 Multisim元器件工具栏图13.1-5 Multisim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，重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：设立与否显示电路的多种参数标记，如集成电路的引脚名；Project View：显示同一电路的不同页13.1.2 Multisim仿真基本操作Multisim10仿真的基本环节为：1. 建立电路文献2. 放置元器件和仪表3. 元器件编辑4. 连线和进一步调节5. 电路仿真6. 输出分析成果具体方式如下：1. 建立电路文献 具体建立电路文献的措施有：l 打开Multisim10时自动打开空白电路文献Circuit1，保存时可以重新命名l 菜单File/Newl 工具栏New按钮l 快捷键Ctrl+N2. 放置元器件和仪表Multisim10的元件数据库有：主元件库（Master Database），顾客元件库（User Database），合伙元件库（Corporate Database），后两个库由顾客或合伙人创立，新安装的Multisim10中这两个数据库是空的。

放置元器件的措施有：l 菜单Place Componentl 元件工具栏：Place/Componentl 在绘图区右击，运用弹出菜单放置l 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（Place Source），得到如图13.1-6所示界面图13.1-6 放置电源修改电压值为12V，如图13.1-7所示图13.1-7 修改电压源的电压值同理，放置接地端和电阻，如图13.1-8所示 图13.1-8 放置接地端（左图）和电阻（右图）图13.1-9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13.1-9 放置元器件和仪器仪表3. 元器件编辑（1）元器件参数设立双击元器件，弹出有关对话框，选项卡涉及：l Label：标签，Refdes编号，由系统自动分派，可以修改，但须保证编号唯一性l Display：显示l Value：数值l Fault：故障设立，Leakage漏电；Short短路；Open开路；None无端障（默认）l Pins：引脚，各引脚编号、类型、电气状态（2）元器件向导（Component Wizard） 对特殊规定，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本上进行编辑和修改。

措施是：菜单Tools/ Component Wizard，按照规定环节编辑，用元器件向导编辑生成的元器件放置在User Database（顾客数据库）中4. 连线和进一步调节连线：（1）自动连线：单击起始引脚，鼠标指针变为“十”字形，移动鼠标至目的引脚或导线，单击，则连线完毕，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，从而设定连线途径；（3）有关交叉点，Multisim10默认丁字交叉为导通，十字交叉为不导通，对于十字交叉而但愿导通的状况，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长一种节点（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进一步调节：（1）调节位置：单击选定元件，移动至合适位置；（2）变化标号：双击进入属性对话框更改；（3）显示节点编号以以便仿真成果输出：菜单Options/Sheet Properties/Circuit/Net Names，选择Show All；（4）导线和节点删除：右击/Delete，或者点击选中，按键盘Delete键。

图13.1-10是连线和调节后的电路图，图13.1-11是显示节点编号后的电路图图13.1-10 连线和调节后的电路图 （a）显示节点编号对话框 （b）显示节点编号后的电路图图13.1-11 电路图的节点编号显示5. 电路仿真基本措施：l 按下仿真开关，电路开始工作，Multisim界面的状态栏右端浮现仿真状态批示；l 双击虚拟仪器，进行仪器设立，获得仿真成果图13.1-12是示波器界面，双击示波器，进行仪器设立，可以点击Reverse按钮将其背景反色，使用两个测量标尺，显示区给出相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13.1-12 示波器界面（右图为点击Reverse按钮将背景反色）6. 输出分析成果使用菜单命令Simulate/Analyses，以上述单管共射放大电路的静态工作点分析为例，环节如下：l 菜单Simulate/Analyses/DC Operating Pointl 选择输出节点1、4、5，点击ADD、Simulate 图13.1-13 静态工作点分析 13.2 二极管及三极管电路13.2.1 二极管参数测试仿真实验半导体二极管是由PN构导致的一种非线性元件。

典型的二极管伏安特性曲线可分为4个区：死区、正向导通区、反向截止区、反向击穿区，二极管具有单向导电性、稳压特性，运用这些特性可以构成整流、限幅、钳位、稳压等功能电路半导体二极管正向特性参数测试电路如图13.2-1所示表13.2-1是正向测试的数据，从仿真数据可以看出：二极管电阻值不是固定值，当二极管两端正向电压小，处在“死区”，正向电阻很大、正向电流很小，当二极管两端正向电压超过死区电压，正向电流急剧增长，正向电阻也迅速减小，处在“正向导通区”图13.2-1 二极管正向特性测试电路表13.2-1 二极管正向特性仿真测试数据Rw10%20%30%50%70%90%Vd/mV299496544583613660Id/mA0.0040.2480.6841.5292.8607.286rd=Vd/Id（欧姆）7475079538121490.58半导体二极管反向特性参数测试电路如图13.2-2所示图13.2-2 二极管反向特性测试电路表13.2-2是反向测试的数据，从仿真数据可以看出：二极管反向电阻较大，而正向电阻小，故具有单向特性反向电压超过一定数值（VBR），进入“反向击穿区”，反向电压的微小增大会导致反向电流急剧增长。

表13.2-2 二极管反向特性仿真测试数据Rw10%30%50%80%90%100%Vd/mV100003000049993799828018080327Id/mA00.0040.0070.04335197rd=Vd/Id（欧姆）∞7.5E67.1E61.8E62290.9407.813.2.2 二极管电路分析仿真实验二极管是非线性器件，引入线性电路模型可使分析更简朴有两种线性模型：（1）大信号状态下的抱负二极管模型，抱负二极管相称于一种抱负开关；（2）正向压降与外加电压相比不可忽视，且正向电阻与外接电阻相比可以忽视时的恒压源模型，即一种恒压源与一种抱负二极管串联 图13.2-3是二极管实验电路，由图中的电压表可以读出：二极管导通电压Von = 0.617V; 输出电压Vo = -2.617V图13.2-3二极管实验电路（二极管为IN4148）运用二极管的单向导电性、正向导通后其压降基本恒定的特性，可实现对输入信号的限幅，图13.2-4（a）是二极管双向限幅实验电路V1和V2是两个电压源，根据电路图，上限幅值为：V1+Von，下限幅值为：–V2–Von在Vi的正半周，当输入信号幅值不不小于（V1+Von）时，D1、D2均截止，故Vo = Vi；当Vi不小于（V1+Von）时，D1导通、D2截止，Vo = V1+Von≈4.65V；在Vi的负半周，当|Vi| < V2+Von时，D1、D2均截止，。