【正文】 海軍航空工程學院畢業(yè)論文本科畢業(yè)設計（論文）題 目 基于Multisim的 模擬電路仿真技術部 系 地方生部 專 業(yè) 電子信息工程 學 員 鄭懌 指導教員 梁發(fā)麥 中國人民解放軍海軍航空工程學院2007 年 7 月基于Multisim的模擬電路仿真技術摘要：介紹了Multisim 軟件的功能和特點，提出運用Multisim 實現(xiàn)模擬電路的仿真方法。通過幾個電子原理性電路的仿真實例闡述了模擬電路建立、元器件的選用和仿真參數(shù)的設置方法等關健問題，同時得到了正確的仿真結果。關鍵詞：模擬電路；Multisim ；仿真技術；EDA 從20 世紀80 年代以來，電子系統(tǒng)日趨數(shù)字化、復雜化和大規(guī)模集成化。同時深亞微米半導體工藝、B 表面安裝技術的發(fā)展又支持了產品集成化程度的進步，使電子產品進入了片上系統(tǒng)（SOC ）時代。另外電子產品廠商不懈追求縮短產品設計周期，從而獲取高收益。在這些因素的影響下，EDA 技術應運而生。EDA ( Electronic Design Automation ，電子設計自動化）技術是一門綜合了現(xiàn)代電子與計算機技術，以計算機為平臺對電子電路、系統(tǒng)或芯片進行設計、仿真和開發(fā)的計算機輔助設計技術。利用EDA 技術對電力電子電路進行仿真一直是研究電力電子技術的工程技術人員所期望實現(xiàn)的目標。Multisim 就為此提供了一個良好的平臺。在這個平臺上可以容易地實現(xiàn)了基本的電力電子電路的仿真，包括不控整流電路、可控整流電路、逆變電路等電路的仿真分析。仿真得到的結果與理論分析的結果基本一致，這對電子電路的設計具有重大的意義。本文主要介紹利用Multisim 10平臺對基本電子電路進行仿真的方法，得出與理論相符合的結果，有利于實際的工程設計。1 Multisim 的功能和特點 加拿大Interactive Image Technologie 公司在1958 年推出了一個專門用于電子電路仿真和設計的EDA 工具軟件EWB ( Electronics Workbench ）。由于EWB 具有許多突出的優(yōu)點，引起了電子電路設計工作者的關注，迅速得到了推廣使用。但是隨著電子技術的飛速發(fā)展，EWB 5 . x 版本的仿真設計功能已遠遠不能滿足復雜的電子電路的仿真設計要求。因此IIT 公司將用于電路級仿真設計的模塊升級為Multisim ，并于2001 年推出了Multisim 的最新版本Multisim 2001 。 Multisim 2001 繼承了 EWB 界面形象直觀、操作方便、仿真分析功能強大、分析儀器齊全、易學易用等諸多優(yōu)點，并在功能和操作上進行了較大改進。主要表現(xiàn)為：增加了射頻電路的仿真功能；極大擴充了元器件庫；新增了元件編輯器；擴充了電路的測試功能；增加了瓦特表、失真儀、網絡分析儀等虛擬儀器，并允許儀器儀表多臺同時使用；改進了元件之間的連接方式，允許任意走向；支持VHDL 和Verilog 語言的電路仿真與設計；允許把子電路作為一個元器件使用，允許用戶自定義元器件的屬性等。 工程師們可以使用Multisim交互式地搭建電路原理圖，并對電路進行仿真。Multisim提煉了SPICE仿真的復雜內容，這樣工程師無需懂得深入的SPICE技術就可以很快地進行捕獲、仿真和分析新的設計，這也使其更適合電子學教育。通過Multisim和虛擬儀器技術，PCB設計工程師和電子學教育工作者可以完成從理論到原理圖捕獲與仿真再到原型設計和測試這樣一個完整的綜合設計流程。（一）模擬電路舉例： 晶體管基本放大電路 共射極，共集電極和共基極三種組態(tài)的基本放大電路是模擬電子技術的基礎，通過EWB對其進行仿真分析，進一步熟悉三種電路在靜態(tài)工作點，電壓放大倍數(shù)，頻率特性以及輸入，輸出電阻等方面各自的不同特點。 共射極基本放大電路按圖1搭建共射極基本放大電路，選擇電路菜單電路圖選項（Circuit/Schematic Option ）中的顯示/隱藏(Show/Hide)按鈕，設置并顯示元件的標號與數(shù)值等。 （1）１.　靜態(tài)工作點分析選擇分析菜單中的直流工作點分析選項（Analysis/DC Operating Point）（當然，也可以使用儀器庫中的數(shù)字多用表直接測量）分析結果表明晶體管Ｑ１工作在放大狀態(tài)。２.　動態(tài)分析用儀器庫的函數(shù)發(fā)生器為電路提供正弦輸入信號Vi(幅值為5mV,頻率為10kH)，用示波器觀察到輸入，輸出波形。由波形圖可觀察到電路的輸入，輸出電壓信號反相位關系。再一種直接測量電壓放大倍數(shù)的簡便方法是用儀器庫中的數(shù)字多用表直接測得。３.　參數(shù)掃描分析在圖1所示的共射極基本放大電路中，偏置電阻Ｒ１的阻值大小直接決定了靜態(tài)電流ＩＣ的大小，保持輸入信號不變，改變Ｒ１的阻值，可以觀察到輸出電壓波形的失真情況。選擇分析菜單中的參數(shù)掃描選項（Analysis/Parameter Sweep Analysis），在參數(shù)掃描設置對話框中將掃描元件設為Ｒ１，參數(shù)為電阻，掃描起始值為１００Ｋ，終值為９００Ｋ，掃描方式為線性，步長增量為４００Ｋ，輸出節(jié)點５，掃描用于暫態(tài)分析。４.　頻率響應分析選擇分析菜單中的交流頻率分析項（Analysis/AC Frequency Analysis）在交流頻率分析參數(shù)設置對話框中設定：掃描起始頻率為１Hz，終止頻率為１GHz，掃描形式為十進制，縱向刻度為線性，節(jié)點５做輸出節(jié)點。由圖分析可得：當共射極基本放大電路輸入信號電壓ＶＩ為幅值５mV的變頻電壓時，中頻電壓放大倍數(shù)約為－１００倍，下限頻率（Ｘ１），上限頻率（Ｘ２）。由理論分析可得，上述共射極基本放大電路的輸入電阻由晶體管的輸入電阻rbe限定，輸出電阻由集電極電阻Ｒ３限定?！」布姌O基本放大電路（射極輸出器）圖2為一共集電極基本放大電路，用儀器庫的函數(shù)發(fā)生器為電路提供正弦輸入信號ＶＩ（幅值為１Ｖ，頻率為10 kHz）采用與共射極基本放大電路相同的分析方法獲得電路的靜態(tài)工作點分析結果。用示波器測得電路的輸出，輸入電壓波形，選用交流頻率分析項分析出電路的頻率響應曲線及相關參數(shù)。 （2）　　　由圖所示共集電極基本放大電路的頻率響應曲線可求得：電路的上限頻率（Ｘ２），下限頻率（Ｘ１）?！　」不鶚O基本放大電路　　　圖3為一共基極基本放大電路，用儀器庫的函數(shù)發(fā)生器為電路提供正弦輸入信號Vi(幅值為5mV,頻率為10kHz)，采用與共射極基本放大電路相同的分析方法獲得電路的靜態(tài)工作點分析結果。用示波器測得電路的輸出，輸入電壓波形，選用交流頻率分析項分析出電路的頻率響應曲線及相關參數(shù)。 （3）　　　由圖所示共基極基本放大電路的頻率響應曲線可求得：電路的上限頻率（Ｘ２），下限頻率（Ｘ１）。 場效應管基本放大電路 共源極放大電路 （4） ，Q1選用三端式增強型N溝道絕緣柵場效應管。，雙擊Q1，出現(xiàn)三端式增強型NMOSFET參數(shù)設置對話框，選模型 (Model) 項，將庫元件設置為默認 (default) ，理想 (ideal) 模式，然后點擊對話框右側編輯 (Edit) 按鈕，在 Sheet 1中將跨導系數(shù) (Transconductance coefficient (KP)) 。分析共源極放大電路可參照共射極放大電路的分析過程進行，可根據(jù)圖4電路參數(shù)和共源極放大器的電壓放大倍數(shù)表達式求得AV的理論計算值，然后與仿真實測值進行比較。 共漏極放大電路 （5） 共漏極放大電路如圖5所示，按圖在EWB主界面內搭建電路后，選Q1為理想三端式增強型N溝道絕緣柵場效