電子EDA技術(shù)（Multisim）項(xiàng)目二基本分析法的應(yīng)用任務(wù)2.1基本仿真分析法的應(yīng)用

1.任務(wù)引入利用Multisim10設(shè)計(jì)如圖單管放大電路原理圖，并對(duì)其進(jìn)行仿真分析。圖2-1單管放大電路2.任務(wù)分析本任務(wù)用到的虛擬儀器有：雙蹤示波器、波特圖儀。3.相關(guān)知識(shí)2.1.1直流工作點(diǎn)分析 直流工作點(diǎn)分析（DCOperatingPointAnalysis）也稱(chēng)靜態(tài)工作點(diǎn)分析，就是求解電路（或網(wǎng)絡(luò)）僅受電路中直流電壓源或電流源作用時(shí)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)上的電壓及流過(guò)電源的電流。在對(duì)電路進(jìn)行直流工作點(diǎn)分析時(shí)，電路中交流信號(hào)源置零（交流電壓源視為短路，交流電流源視為開(kāi)路）、電容視為開(kāi)路、電感視為短路、數(shù)字器件視為高阻接地。2.1.2交流分析 交流分析（ACAnalysis）是在正弦小信號(hào)工作條件下的一種頻域分析，它計(jì)算電路的幅頻特性和相頻特性，是一種線(xiàn)性分析方法。Mulitisim10在進(jìn)行交流頻率分析時(shí)，首先分析電路的直流工作點(diǎn)，并在直流工作點(diǎn)處對(duì)各個(gè)元件做線(xiàn)性化處理，得到線(xiàn)性化的交流小信號(hào)等效電路，然后使電路中的交流信號(hào)源的頻率在一定范圍內(nèi)變化，并用交流小信號(hào)等效電路計(jì)算電路輸出交流信號(hào)的變化。在進(jìn)行交流分析時(shí)，電路工作區(qū)中自行設(shè)置的輸入信號(hào)將被忽略。也就是說(shuō)，無(wú)論給電路的信號(hào)源設(shè)置的是三角波還是矩形波，在進(jìn)行交流分析時(shí)，都將自動(dòng)設(shè)置為正弦波信號(hào)，并分析電路隨正弦信號(hào)頻率變化的頻率響應(yīng)曲線(xiàn)2.1.3瞬態(tài)分析 瞬態(tài)分析（TransientAnalysis）是一種非線(xiàn)性時(shí)域（TimeDomain）分析，可以在激勵(lì)信號(hào)（或沒(méi)有任何激勵(lì)信號(hào)）的作用下計(jì)算電路的時(shí)域響應(yīng)。分析時(shí)，電路的初始狀態(tài)可由用戶(hù)自行設(shè)置，也可以將Multisim10軟件對(duì)電路進(jìn)行直流分析的結(jié)果作為電路的初始狀態(tài)。瞬態(tài)分析的結(jié)果通常是分析節(jié)點(diǎn)的電壓波形。故用示波器可觀(guān)察到相同的結(jié)果4.任務(wù)實(shí)施直流工作點(diǎn)的測(cè)試結(jié)果如圖2-11所示。測(cè)試結(jié)果給出電路各個(gè)節(jié)點(diǎn)的電壓值，以及通過(guò)電源的電流。根據(jù)這些電壓的大小，可以確定該電路的靜態(tài)工作點(diǎn)是否合理。如果不合理，可以改變電路中的某個(gè)參數(shù)。例如，修改電路中某個(gè)電阻的阻值，再次進(jìn)行直流工作點(diǎn)分析，直至靜態(tài)工作點(diǎn)合理。通過(guò)這種方法，可以觀(guān)察電路中某個(gè)元件參數(shù)的改變對(duì)電路直流工作點(diǎn)的影響。圖1-251單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)的仿真環(huán)境

圖2-11直流工作點(diǎn)分析結(jié)果

思考與練習(xí)：1電路如圖2-26所示，試對(duì)該電路進(jìn)行直流工作點(diǎn)分析、交流分析、瞬態(tài)分析、傅立葉分析、噪聲分析和失真分析。2直流分析包括那些分析功能？3簡(jiǎn)述直流工作點(diǎn)分析的作用以及建立分析的過(guò)程。4試對(duì)圖2-27所示電路進(jìn)行瞬態(tài)分析，并用示波器觀(guān)察輸出的波形。輸入信號(hào)為正弦波，其頻率為1KHz、振幅為5V。

圖2-26習(xí)題2.1電路圖圖2-27習(xí)題2.9電路圖任務(wù)2.2掃描分析法的應(yīng)用

1.任務(wù)引入圖2-28MOS管測(cè)試電路2.任務(wù)分析本任務(wù)用到的虛擬儀器有：雙蹤示波器、波特圖儀

3.相關(guān)知識(shí)2.2.1直流掃描分析在分析前，需要確定掃描的電源是1個(gè)還是2個(gè)，并確定分析的節(jié)點(diǎn)。如果掃描兩個(gè)電源，則輸出曲線(xiàn)的數(shù)目等于第2個(gè)電源被掃描的點(diǎn)數(shù)。第2個(gè)電源的每一個(gè)掃描值都對(duì)應(yīng)1條曲線(xiàn)，即輸出節(jié)點(diǎn)值與第1個(gè)電源的關(guān)系曲線(xiàn)。首先，構(gòu)造如圖2-28所示的MOS管電路，現(xiàn)在要利用直流掃描來(lái)測(cè)繪MOS管的輸出特性曲線(xiàn)。由于Multisim7中只分析流過(guò)電源的電流變量，其方向規(guī)定為流入電源為正。為了在分析中使MOS管的漏極電流方向與實(shí)際電流方向相同，電路中增加一個(gè)數(shù)值為0的直流電壓源V3，將流過(guò)V3的電流設(shè)為分析對(duì)象。

然后，執(zhí)行菜單Simulate/Analysis命令，在分析類(lèi)型中選擇DCSweepAnalysis，則出現(xiàn)直流掃描分析對(duì)話(huà)框，如圖2-29所示。該對(duì)話(huà)框包括4個(gè)標(biāo)簽，除AnalysisParameters標(biāo)簽外，其余與直流工作點(diǎn)分析的標(biāo)簽一樣。AnalysisParameters標(biāo)簽頁(yè)中包含Source1和Source2兩個(gè)區(qū)，其中各選項(xiàng)的主要功能：（1）Source（電源）：選擇要掃描的直流電源。（2）Startvalue（開(kāi)始值）：設(shè)置掃描的開(kāi)始值。（3）Stopvalue（終止值）：設(shè)置掃描的終止值。（4）Increment（增量）：設(shè)置掃描的增量，設(shè)置的數(shù)值越小，分析的時(shí)間越長(zhǎng)。（5）ChangeFile：選擇Source列表中過(guò)濾的內(nèi)容。（6）Usesource（使用電源）：如需要掃描兩個(gè)電源，則選中該選項(xiàng)。圖2-29DCSweepAnalysis對(duì)話(huà)框4.任務(wù)實(shí)施

本電路中將漏極電源VV2設(shè)為電源1，其變化范圍為0~12V，增量為0.2V；將柵極電源VV1設(shè)置為電源2，其變化范圍為0~6V，增量為0.1V，在對(duì)話(huà)框Outputvariables頁(yè)面中，將漏極電流I（V3）設(shè)置為分析變量。單擊對(duì)話(huà)框中的Simulate按鈕，啟動(dòng)直流掃描分析工具，屏幕顯示出AnalysisGraphs窗口，同時(shí)繪出直流掃描分析曲線(xiàn)如圖2-36所示。其中橫坐標(biāo)為MOS管的漏極電壓，縱坐標(biāo)圖上標(biāo)的是Voltage，實(shí)際上是MOS管的漏極電流。每一條曲線(xiàn)都是MOS管漏極電壓與漏極電流的關(guān)系曲線(xiàn)，每一條曲線(xiàn)都對(duì)應(yīng)著一個(gè)固定的柵極電壓。

圖2-36直流掃描分析結(jié)果

思考與練習(xí)：1.什么是參數(shù)掃描分析？可掃描哪些變量？掃描規(guī)律如何？2.簡(jiǎn)述直流掃描分析的作用以及建立分析的過(guò)程。

任務(wù)2.3傳遞函數(shù)分析

1.任務(wù)引入圖2-41反相放大電路2.任務(wù)分析對(duì)電路進(jìn)行傳遞函數(shù)分析時(shí)，程序首先計(jì)算直流工作點(diǎn)，然后再求出電路中非線(xiàn)性器件的直流小信號(hào)線(xiàn)性化模型，最后求出電路的傳遞函數(shù)諸參數(shù)。電路中的輸入源必須是獨(dú)立源。3.相關(guān)知識(shí)首先，構(gòu)造反相放大電路用于傳遞函數(shù)分析，電路如圖2-41所示。然后，執(zhí)行菜單Simulate/Analysis命令，在分析類(lèi)型中選擇TransferFunction命令，彈出如圖2-42所示的TransferFunctionAnalysis對(duì)話(huà)框。該對(duì)話(huà)框有3個(gè)標(biāo)簽，除AnalysisParameters標(biāo)簽外，其余與直流工作點(diǎn)分析的標(biāo)簽相同，AnalysisParameters標(biāo)簽頁(yè)中各選項(xiàng)的主要功能：

圖2-42TransferFunctionAnalysis對(duì)話(huà)框（1）Inputsource（輸入電源）：選擇電壓源或電流源。（2）Voltage（電壓）：選擇節(jié)點(diǎn)電壓為輸出變量，默認(rèn)為選用。接著在Outputnodes下拉菜單中選擇輸出電壓變量對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)，默認(rèn)設(shè)置為1。在Outputreference下拉菜單中選擇輸出電壓變量的參考節(jié)點(diǎn)，默認(rèn)設(shè)置為V(0)（接地）。（3）Current（電流）：選擇電流為輸出變量。若選中，接著在其下的Outputsource下拉菜單中選擇作為輸出電流的支路。4.任務(wù)實(shí)施設(shè)置完畢，單擊Simulate按鈕開(kāi)始仿真分析，按下ESC鍵停止仿真分析，分析結(jié)果以表格的形式分別顯示OutputImpedance