在Multisim中配置温度扫描分析

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，瞬态分析和交流分析。

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. 选择值选项卡。
6. 输入250 ppm /°C的温度系数（TC1） （见图2）。

图2.指定温度系数（TC1）。

7. 单击确定关闭此窗口。
8. 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： 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。 线性：曲线的数量等于开始值和结束值之差除以增量步长。 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。 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： 直流工作点 AC分析 瞬态分析 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。

9. 配置分析参数，如图3所示。

图3.温度扫描分析的分析参数。

10. 单击编辑分析按钮。将打开瞬态分析扫描窗口。
11. 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。

12. 单击确定关闭瞬态分析扫描窗口。
13. 选择输出选项卡。
14. 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） 。
15. 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。

16. 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。