在Multisim中配置AC分析

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。

3. 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。

5. 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： Decade: Log sweep, by decades. Octave: Log sweep, by octaves. 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>和<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。

6. 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。

7. 選擇Output選項。
8. 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） 。
9. 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。

10. 單擊Simulate。 Grapher View視窗將打開。結果如圖4所示。

圖4 。 AC分析結果。

11. 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。