1. 소개
AC 분석은 회로의 소신호 응답을 계산하는 데 사용됩니다. AC 분석에서는 모든 비선형 구성 요소에 대한 선형 소신호 모델을 얻기 위해 DC 작동 지점을 먼저 계산합니다. 그런 다음 등가 회로가 시작부터 중지 주파수까지 분석됩니다. AC 분석의 결과는 이득 대 주파수와 위상 대 주파수의 두 부분으로 표시됩니다.
Multisim은 다음 프로세스를 사용하여 AC 분석을 수행합니다.
- DC 동작점 분석은 소신호 모델을 얻기 위해 수행됩니다.
- 실수와 허수 성분을 모두 포함하는 복잡한 행렬이 생성됩니다. Multisim은 다음 접근 방식을 사용하여 이 행렬을 구성합니다.
- DC 소스에는 0 값이 제공됩니다.
- AC 소스, 커패시터 및 인덕터는 AC 모델로 표시됩니다.
- 비선형 구성 요소는 DC 작동 지점 솔루션에서 파생된 선형 AC 소신호 모델로 표현됩니다.
- 모든 입력 소스는 정현파로 간주되며 해당 주파수는 무시됩니다.
- 함수 발생기가 정사각형 또는 삼각 파형으로 설정된 경우 내부적으로 사인파 파형으로 자동 전환됩니다.
- AC 회로 응답은 주파수 함수로 계산됩니다.
가정: 분석은 작은 신호인 아날로그 회로에 적용됩니다. 디지털 구성 요소는 접지에 대한 큰 저항으로 취급됩니다.
2. AC 분석 실행
그림 1에 표시된 회로를 고려하십시오. 이것은 차단 주파수가 500Hz이고 통과 대역 이득이 10 (20dB)인 4차 버터 워스 저역 통과 필터(Butterworth low-pass filter)입니다. 이 회로는 [1]에서 가져왔습니다. AC 분석을 사용하여 주파수 응답을 결정합니다.

그림 1. 버터 워스 저역 통과(Butterworth loww-pass) 필터
AC 분석을 구성하고 실행하려면 다음 단계를 완료하십시오.
- 다운로드 섹션에 있는 개방 회로 파일 butterworth_filter.ms11을 엽니다.
- 오실로스코프 전면 패널을 열고 시뮬레이션을 실행합니다.
- 시뮬레이션을 중지하고 AC_VOLTAGE 소스 Vin의 주파수를 변경합니다. 다른 값으로 실험하여 회로의 동작을 확인하십시오. 회로는 500Hz 이상의 주파수를 감쇠시킵니다.
- 시뮬레이션을 중지하십시오.
크기 및 위상에 대한 특정 값으로 분석을 수행하려면 입력 소스 Vin을 두 번 클릭하고 값 탭으로 이동하여 AC 분석 크기 및 AC 분석 단계에 대한 값을 입력합니다. 이 연습에서는 각각 기본값 인 1V 및 0 °를 사용합니다. 값 탭의 추가 설정은 다른 분석이나 기기 시뮬레이션에 사용됩니다.
- 시뮬레이션»분석»AC 분석을 선택합니다. AC 분석 창이 열립니다. 표 1에서는 Frequency Parameters 탭에 대해 자세히 설명합니다.
표 1. AC 분석에 사용되는 매개 변수.
매개 변수
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의미
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시작 주파수 (FSTART)
| 주파수 스윕의 시작 주파수. 0보다 커야 합니다. |
정지 주파수 (FSTOP)
| 주파수 스위프의 종료 주파수. 시작 주파수보다 크거나 같아야 합니다. |
스윕(Sweep) 유형
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분석 빈도가 스윕되는 방식을 나타냅니다. 세 가지 옵션이 있습니다.
- Decade 로그 스윕 (10진 단위).
- Octave: 옥타브 단위로 로그 스윕.
- Linear: 선형 스윕.
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10 년당 포인트 수
| 스윕의 포인트 수. 해석은 Sweep Type에 따라 다릅니다. Decade/Octave의 경우 10 진/옥타브 당 포인트 수입니다. 선형의 경우 시작 주파수에서 중지 주파수까지 균등하게 간격을 둔 총 포인트 수입니다. |
수직 스케일
| 출력 그래프에서 y축 배율을 제어합니다. |
참고: SPICE에서 AC 분석을 수행하는 명령의 형식은 다음과 같습니다: .AC <F_SWEEP> <POINTS> <F_START> <F_STOP>
여기서 .AC는 AC 분석을 초기화합니다. <F_SWEEP>는 스윕 유형입니다. <POINTS>는 스윕의 포인트 수입니다. <F_START> 및 <F_STOP> 은 각각 시작 및 중지 주파수입니다. 이는 표 1에 정의된 것과 동일한 매개 변수이지만 Multisim에서는 복잡한 SPICE 구문에 대해 걱정할 필요가 없습니다.
- 그림 2와 같이 주파수 매개 변수를 구성합니다. 기본값으로 재설정 버튼을 클릭하여 모든 매개 변수를 기본값으로 재설정 할 수 있습니다.

그림 2. AC 분석을 위한 주파수 매개 변수.
그림 2에 표시된 매개 변수는 1~10, 10~100, 100~1,000, 1,000~10,000의 4개의 하위 간격으로 1~10,000Hz의 주파수 스윕를 사용하여 AC 분석을 수행합니다. 각 하위 간격에는 10개의 포인트가 있습니다. 계산된 포인트 수가 많을 수록 결과가 더 정확해 집니다.
- 출력 탭을 선택합니다.
- 회로 목록의 변수를 선택하고 드롭 다운 목록에서 모든 변수를 선택한 다음 목록에서 V (out)를 강조 표시합니다.
- 추가 버튼을 클릭하여 아래와 같이 분석을 위해 선택한 변수 아래의 오른쪽으로 변수를 이동합니다.

그림 3. AC 분석을 위한 출력 변수.
- 시뮬레이션을 클릭합니다. 그래프 보기 창이 열립니다. 결과는 그림 4에 표시됩니다.

그림 4. AC 분석 결과.
- 보기»커서 표시를 선택합니다. Magnitude 플롯의 왼쪽에는 커서 세트가 있습니다. 그 중 하나를 클릭하고 오른쪽으로 끌어 커서 정보 대화 상자에서 변경 사항을 확인합니다. 커서를 사용하여 정확한 측정을 수행할 수 있습니다.
추가 예제 파일인 low_pass_filters.ms11 은 다운로드 섹션에서 찾을 수 있습니다. 이 파일에는 두 개의 하위 회로가 포함되어 있습니다. 캐스케이드(Cascade)의 4 차 저역 통과 필터와 이전 연습에서 사용된 버터 워스 필터입니다. AC 분석을 실행하여 크기 응답을 비교합니다.
참고 문헌
[1] Electirc Circuits, James W. Nilsson, Pearson Prentice Hall, 2005, ISBN 0-13-146592-9.