在Multisim中配置AC分析

更新 May 30, 2021

Multisim具有一套全面的SPICE分析套件,用於檢查電路行為。這些分析範圍從基本到復雜。每種分析都可以幫助您獲得有價值的信息,例如組件公差和靈敏度的影響。對於每個分析,您需要設置一些設置,這些設置將準確告知Multisim要分析的內容以及方法。

通過提供配置窗口,Multisim簡化了高級分析的過程。這樣可以消除與SPICE語法和分析配置相關的複雜性。使用此窗口,您只需要指定參數值和感興趣的輸出節點即可。

本教程是《SPICE Analysis Fundamentals 。本系列中的每個教程為您提供有關如何配置和運行Multisim中可用的不同SPICE分析的分步說明。強大的模擬和分析功能,同時抽象了SPICE語法的複雜性。

1.簡介

AC Analysis(交流分析)用於計算電路的小訊號響應。在AC Analysis中,首先計算DC工作點以獲得所有非線性組件的線性小訊號模型。然後,從起始頻率到終止頻率分析等效電路。AC Analysis的結果顯示為兩個部分:增益與頻率和相位與頻率。

Multisim使用以下過程執行AC分析

  1. 進行直流工作點分析以獲得小訊號模型。
  2. 創建包含實部和虛部的複雜矩陣。 Multisim使用以下方法構造此矩陣:
  • 直流電源的值為零。
  • 交流電源,電容器和電感器由其交流模型表示。
  • 非線性分量由線性交流小訊號模型表示,該模型從直流工作點解決方案得出。
  • 所有輸入源均視為正弦波,其頻率將被忽略。
  • 如果將Function Generator設置為方波或三角波,它將在內部自動切換為正弦波。
  1. 交流電路響應作為頻率的函數進行計算。

假設:該分析適用於模擬電路小訊號。數字組件被視為大的接地電阻。

 

2.運行交流分析

考慮圖1所示的電路。這是一個四階Butterworth低通濾波器,截止頻率為500 Hz,passband增益為10(20 dB)。該電路取自[1]。您將使用AC Analysis來確定其頻率響應。

圖1.Butterworth low-pass 濾波器。

 

完成以下步驟以配置和運行AC Analysis

  1. 位於Downloads部分的電路文件butterworth_filter.ms11
  2. 打開示波器front panel 並運行模擬。
  3. 停止模擬並更改AC_VOLTAGE源Vin的頻率。嘗試不同的值以查看電路的行為。該電路將衰減大於500 Hz的頻率。
  4. 停止模擬。

如果要使用幅度和相位的特定值執行分析,請雙擊輸入源Vin,轉到“Value”選項,然後輸入“ AC Analysis Magnitude”和“ AC Analysis Phase”的值。在本練習中,您將分別使用默認值1V和0°。 “Value”選項中的其他設置用於其他分析或與儀器模擬。

  1. 選擇Simulate»Analyses»AC Analysis AC Analysis視窗將打開。 表1詳細描述了“ Frequency Parameters”選項卡。

表1. AC分析中使用的參數。

參數

含義

Start frequency(FSTART)

掃頻的起始頻率。它必須大於零。

Stop frequency(FSTOP)

掃頻的結束頻率。它必須大於或等於起始頻率。

Sweep Type

表示如何掃頻分析頻率。共有三個選項:

  1. Decade: Log sweep, by decades.
  2. Octave: Log sweep, by octaves.
  3. Linear: Linear sweep.

Number of points per decade

掃描中的點數。其解釋取決於掃描類型。對於“Decade/Octave”,是每 decade/octave的點數。對於線性,是從起點到終點頻率均勻間隔的總點數。

垂直刻度

在輸出圖上控制y軸縮放。

請注意:在SPICE中,執行AC分析的指令具有以下形式:

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

.AC初始化AC Analysis<F_SWEEP>是掃描類型; <POINTS>是掃描中的點數; <F_START><F_STOP>分別是開始頻率和停止頻率。請注意,這些參數與表1中定義的參數相同,但是,在Multisim中,您不必擔心複雜的SPICE語法。

  1. 如圖2所示配置 Frequency Parameters。您可以通過單擊“Reset to default 按鈕將所有參數重置為其默認值。

圖2.交流分析的頻率參數。

圖2中所示的參數將執行AC分析,其頻率掃描範圍為1至10,000 Hz,並具有四個子間隔:1至10、10至100、100至1,000和1,000至10,000。每個子間隔將有10分。計算出的點數越多,結果將越準確。

  1. 選擇Output選項。
  2. 選擇 Variables in circuit列表,從下拉列表中選擇All variables,然後從列表中突出顯示V(out)
  3. 單擊“Add按鈕將變數移到“Selected variables for analysis”下的右側,如下所示

圖3. AC分析的輸出變數。

  1. 單擊SimulateGrapher View視窗將打開。結果如圖4所示。

圖4 。 AC分析結果。

  1. 選擇View»Show Cursors。在“Magnitude”圖的左側,您將看到一組鼠標。單擊其中之一,將其拖到右側,然後觀察鼠標訊息對話框中的更改。您可以使用鼠標進行精確測量。

可以在“Downloads”部分找到另一個範例文件low_pass_filters.ms11 。該文件包含兩個子電路:級聯的一個四階低通濾波器和上一個練習中使用的Butterworth濾波器。運行AC Analysis以比較其幅度響應。

參考文獻

[1]電路,James W. Nilsson, Pearson Prentice Hall,2005年,ISBN 0-13-146592-9。