在Multisim中配置温度扫描分析

更新 Oct 12, 2021

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  • Multisim

Multisim具有一套全面的SPICE分析套件,用于检查电路行为。这些分析范围从基本到复杂。每种分析都可以帮助您获得有价值的信息,例如组件公差和灵敏度的影响。对于每个分析,您需要设置一些设置,这些设置将准确告知Multisim要分析的内容以及方法。

通过提供配置窗口,Multisim简化了高级分析的过程。这样可以消除与SPICE语法和分析配置相关的复杂性。使用此窗口,您只需要指定参数值和感兴趣的输出节点即可。

本教程是《 National Instruments SPICE分析基础知识》系列的一部分。本系列的每个教程为您提供有关如何配置和运行Multisim中可用的不同SPICE分析的分步说明。强大的仿真和分析功能,同时抽象了SPICE语法的复杂性。

当您在Multisim中运行仿真时,假定电路的所有元件都是在27°C的标称温度下测量的。可以通过自定义SPICE选项来更改此温度。但是,使用温度扫描分析,可以通过在不同温度下进行仿真来快速验证电路的运行。效果与多次模拟电路相同,每个温度模拟一次。您可以通过选择开始,停止和增加值来控制温度值。

在Multisim中配置温度扫描分析时,可以定义要扫描的温度值以及在各种扫描温度下运行的分析类型。扫描分为三种类型:直流工作点瞬态分析交流分析


这些假设取决于所选的分析,如下所示:

  • 直流工作点分析。交流电源归零,电容器断开,电感器短路,数字组件被视为对地的大电阻。
  • AC分析。适用于模拟电路,小信号。数字组件被视为大的接地电阻。
  • 瞬态分析。直流电源具有恒定值;交流电源具有随时间变化的值。电容器和电感器由储能模型表示。数值积分用于计算一段时间内的能量转移量。

为了在各种温度下模拟电路,电路的组件必须具有变化的值,但是,必须记住,温度扫描分析仅影响其模型包括温度依赖性的组件。在本教程中,我们将重点介绍电阻器。

在Multisim中,使用以下公式计算电阻器实例的电阻:

含义:

R =电阻器的电阻。

Ro =在温度To时电阻的电阻。

To=正常温度= 27°C。

TC1 =一阶温度系数。

TC2 =二阶温度系数。

T =电阻器的温度。

在运行温度扫描分析之前,必须为TC1和/或TC2指定所需的值。温度系数通常以ppm /°C(百万分之一每摄氏度)的单位表示。

 

考虑图1所示的共发射极(CE)放大器。此配置可提供高增益,但是该增益取决于温度和偏置电流。在本练习中,您将改变发射极电阻(RE)的温度,以查看其对放大器增益的影响。


图1.共发射极放大器

完成以下步骤以配置和运行温度扫描分析

  1. 打开位于“下载”部分的文件ce_amplifier.ms11
  2. 打开示波器前面板并运行仿真。观察输入和输出波形。如前所述,该放大器具有很高的增益。
  3. 停止模拟。
  4. 双击电阻器RE打开其属性。
  5. 选择选项卡。
  6. 输入250 ppm /°C的温度系数(TC1) (见图2)。

图2.指定温度系数(TC1)。

  1. 单击确定关闭此窗口。
  2. 选择模拟»分析»温度扫描。将打开温度扫描分析窗口。表1详细描述了分析参数选项卡。

表1.温度扫描分析中使用的参数

参数

含义

扫描参数

在这种情况下,您只能选择温度参数。参数的简短描述出现在描述字段中,参数的当前值显示在当前值字段中。

扫描变化类型

指示如何计算开始温度和停止温度之间的时间间隔。温度扫描分析会依次绘制适当的曲线。曲线的数量取决于扫描类型,如下所示:

  1. 十进制:曲线数等于起始值可以乘以十再达到终止值的次数。
  2. 线性:曲线的数量等于开始值和结束值之差除以增量步长。
  3. 八度:曲线数等于在达到结束值之前可以将开始值加倍的次数。
  4. 列表:曲线的数量等于在“值列表”中输入的值的数量(列表中的项目必须用空格,逗号或分号分隔)。

扫描分析

选择要扫描的分析。有四个选项:

  1. 直流工作点
  2. AC分析
  3. 瞬态分析
  4. 嵌套扫描

您可以通过单击编辑分析按钮来设置分析参数。


注意:在SPICE中,执行温度分析的命令具有以下形式:.TEMP T1 <T2…TN>其中,.TEMP初始化温度分析; T1是要模拟电路的第一个温度,TN是要模拟电路的第N个温度。请注意,这些参数与表1中定义的参数相似。

  1. 配置分析参数,如图3所示。

图3.温度扫描分析的分析参数。

  1. 单击编辑分析按钮。将打开瞬态分析扫描窗口。
  2. 配置分析参数,如下图所示:

图4.扫描“瞬态分析”窗口。

有关如何配置分析参数选项卡的更多详细信息,请参考《瞬态分析》教程。

  1. 单击确定关闭瞬态分析扫描窗口。
  2. 选择输出选项卡。
  3. 选择电路中的变量列表,从下拉列表中选择所有变量,然后从列表中突出显示V(vout)
  4. 单击添加按钮将变量移到选定要分析的变量下的右侧,如下所示。

图5.温度扫描分析的输出变量。

  1. 单击模拟Grapher View窗口打开。结果如图6所示。

图6.温度扫描分析结果。

如您所见,随着温度升高,CE放大器的输出降低。使用游标获取精确的测量值。您还可以执行嵌套扫描,将各种级别的设备/模型参数扫描组合在一起。