在Multisim中配置AC分析

更新 Jul 20, 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。

1.简介

交流分析用于计算电路的小信号响应。在AC Analysis中,首先计算DC工作点以获得所有非线性组件的线性小信号模型。然后,从起始频率到终止频率分析等效电路。交流分析的结果显示为两个部分:增益与频率和相位与频率。

Multisim使用以下过程执行AC分析

  1. 进行直流工作点分析以获得小信号模型。
  2. 创建包含实部和虚部的复杂矩阵。 Multisim使用以下方法构造此矩阵:
  • 直流电源的值为零。
  • 交流电源,电容器和电感器由其交流模型表示。
  • 非线性分量由线性交流小信号模型表示,该模型从直流工作点解决方案得出。
  • 所有输入源均视为正弦波,其频率将被忽略。
  • 如果将函数发生器设置为方波或三角波,它将在内部自动切换为正弦波。
  1. 交流电路响应作为频率的函数进行计算。

假设:该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。

 

2.运行交流分析

考虑图1所示的电路。这是一个四阶巴特沃斯低通滤波器,截止频率为500 Hz,通带增益为10(20 dB)。该电路取自[1]。您将使用AC Analysis来确定其频率响应。

图1.巴特沃斯低通滤波器。

 

完成以下步骤以配置和运行AC Analysis

  1. 位于下载部分的开路文件butterworth_filter.ms11
  2. 打开示波器前面板并运行仿真。
  3. 停止仿真并更改AC_VOLTAGE源Vin的频率。尝试不同的值以查看电路的行为。该电路将衰减大于500 Hz的频率。
  4. 停止模拟。

如果要使用幅度和相位的特定值执行分析,请双击输入源Vin,转到“值”选项卡,然后输入“ AC分析幅度”和“ AC分析相位”的值。在本练习中,您将分别使用默认值1V和0°。 “值”选项卡中的其他设置用于其他分析或与仪器模拟。

  1. 选择模拟»分析»交流分析 AC分析窗口打开。 表1详细描述了“频率参数”选项卡。

表1. AC分析中使用的参数。

参数

含义

起始频率(FSTART)

扫频的起始频率。它必须大于零。

停止频率(FSTOP)

扫频的结束频率。它必须大于或等于起始频率。

扫频类型

指示如何扫频分析频率。共有三个选项:

  1. 十进制:十进制扫描。
  2. 八进制:八进制扫描。
  3. 线性:线性扫描。

每十年的分数

扫描中的点数。其解释取决于扫描类型。对于“十进制/八进制”,是每十进制/八进制的点数。对于线性,是从起点到终点频率均匀间隔的总点数。

垂直刻度

在输出图上控制y轴缩放。

注意:SPICE中,执行AC分析的命令具有以下形式:

.AC <F_SWEEP> <POINTS> <F_START> <F_STOP>

.AC初始化AC分析的地方<F_SWEEP>是扫描类型; <POINTS>是扫描中的点数; <F_START><F_STOP>分别是开始频率和停止频率。请注意,这些参数与表1中定义的参数相同,但是,在Multisim中,您不必担心复杂的SPICE语法。

  1. 如图2所示配置频率参数。您可以通过单击“重置为默认值”按钮将所有参数重置为其默认值。

图2.交流分析的频率参数。

图2中所示的参数将执行AC分析,其频率扫描范围为1至10,000 Hz,并具有四个子间隔:1至10、10至100、100至1,000和1,000至10,000。每个子间隔将有10分。计算出的点数越多,结果将越准确。

  1. 选择输出选项卡。
  2. 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(out)
  3. 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3. AC分析的输出变量。

  1. 单击模拟Grapher View窗口打开。结果如图4所示。

图4 。 AC分析结果。

  1. 选择查看»显示光标。在“幅值”图的左侧,您将看到一组光标。单击其中之一,将其拖到右侧,然后观察光标信息对话框中的更改。您可以使用光标进行精确测量。

可以在“下载”部分找到另一个示例文件low_pass_filters.ms11 。该文件包含两个子电路:级联的一个四阶低通滤波器和上一个练习中使用的Butterworth滤波器。运行AC Analysis以比较其幅度响应。
 

参考文献

[1]电路,James W. Nilsson,皮尔逊·普伦蒂斯·霍尔,2005年,ISBN 0-13-146592-9。