電子線路CAD設(shè)計(jì)第三篇Multisim10虛擬儀器儀表使用與電路仿真分析課件

1、第三篇 Multisim10虛擬儀器儀表使用與電路仿真分析Project 3 Virtual instrument use and circuit simulation analysis by Multisim10The man who has made up his mind to win will never say impossible . (Bonaparte Napoleon ,French emperor )凡是決心取得勝利的人是從來不說不可能的.( 法國 拿破侖. B.) BACKEXIT 1 Multisim10在電工技術(shù)中的應(yīng)用第三篇 Multisim10虛擬儀器儀表使用與電

2、路仿真分析 2 Multisim10在電子技術(shù)中的應(yīng)用 3 單管放大電路的仿真分析會(huì)調(diào)用與使用Multisim 10虛擬儀器儀表，并會(huì)設(shè)置虛擬儀器儀表的相關(guān)屬性參數(shù)；能靈活使用Multisim 10虛擬儀器儀表進(jìn)行電工電子技術(shù)相關(guān)電路的仿真與分析；會(huì)用Multisim 10電路仿真軟件對(duì)所設(shè)計(jì)的電路進(jìn)行靜態(tài)仿真分析，并對(duì)電路進(jìn)行參數(shù)調(diào)整；會(huì)用Multisim 10電路仿真軟件對(duì)所設(shè)計(jì)的電路進(jìn)行動(dòng)態(tài)仿真分析，并對(duì)電路進(jìn)行參數(shù)調(diào)整。最終目標(biāo)：會(huì)使用Multisim 10軟件進(jìn)行電路仿真及分析。促成目標(biāo)：本篇學(xué)習(xí)目標(biāo)第三篇 Multisim10虛擬儀器儀表使用與電路仿真分析項(xiàng)目1 二極管管閃爍電路的

3、建立 1）會(huì)正確調(diào)用電壓表、電流表、數(shù)字萬用表、函數(shù)信號(hào)發(fā)生器、瓦特表、示波器、頻率計(jì)、波特圖儀、測(cè)量探針及電流探針等虛擬儀器儀表； 2）會(huì)正確設(shè)置虛擬儀器儀表的相關(guān)參數(shù)并對(duì)電路進(jìn)行仿真。最終目標(biāo)：能用虛擬儀器儀表對(duì)電工技術(shù)相關(guān)電路進(jìn)行仿真。促成目標(biāo)：1.1 學(xué)習(xí)目標(biāo) 1）利用虛擬儀器儀表進(jìn)行基爾霍夫定律的驗(yàn)證及電路元件功率的測(cè)定； 2） 利用虛擬儀器儀表進(jìn)行RLC串聯(lián)交流電路的阻抗仿真。1.2 工作任務(wù)項(xiàng)目1 Multisim10在電工技術(shù)中的應(yīng)用 1.儀器的選用與連接 2. 儀器面板操作與參數(shù)設(shè)置 3. 儀表的使用 1.電壓表的調(diào)用和圖標(biāo) 選用電壓表可以點(diǎn)擊器件工具欄中按鈕，打開選擇元件窗

4、口，如圖所示，然后單擊“VOLTMETER”即可從“元件”窗口中選擇出上、下、左、右四種電壓元件連接的圖標(biāo)。1.3 知識(shí)準(zhǔn)備1.3.1 儀器儀表的基本操作 1.3.2 電壓表項(xiàng)目1 Multisim10在電工技術(shù)中的應(yīng)用 1.電流表的調(diào)用和圖標(biāo) 電流表使用前，應(yīng)對(duì)其內(nèi)阻以及被測(cè)量電流的交直流模式進(jìn)行設(shè)置。 它的兩個(gè)接線端應(yīng)串聯(lián)接入被測(cè)支路中，并注意正負(fù)極。 測(cè)量直流電流實(shí)例如圖所示。1.3 知識(shí)準(zhǔn)備1.3.3 電流表項(xiàng)目1 Multisim10在電工技術(shù)中的應(yīng)用 數(shù)字萬用表（Multimeter）是一種多用途的常用儀器，Multisim 10提供的數(shù)字多用表能完成交直流電壓、電流和電阻的測(cè)量及

5、顯示，也可以用分貝（dB）形式顯示電壓和電流，具有實(shí)驗(yàn)室里使用的數(shù)字萬用表一樣功能，其圖標(biāo)和面板如圖3-1-8所示。仿真實(shí)例1.3 知識(shí)準(zhǔn)備1.3.4 數(shù)字萬用表項(xiàng)目1 Multisim10在電工技術(shù)中的應(yīng)用 函數(shù)信號(hào)發(fā)生器（Function Generator）是電子實(shí)驗(yàn)室最常用的測(cè)試信號(hào)源，可以產(chǎn)生正弦波、方波和三角波信號(hào)。其圖標(biāo)和面板如圖3-1-11所示。1.3 知識(shí)準(zhǔn)備1.3.5 函數(shù)信號(hào)發(fā)生器1.3 知識(shí)準(zhǔn)備1.3.6 萬特表項(xiàng)目1 Multisim10在電工技術(shù)中的應(yīng)用 瓦特表（Wattmeter）是一種測(cè)試交、直流電路功率及功率因素的儀器，其圖標(biāo)和儀器面板如圖3-1-13所示。(

6、a)圖標(biāo) (b)面板項(xiàng)目1 Multisim10在電工技術(shù)中的應(yīng)用 示波器（Oscilloscope）是電子實(shí)驗(yàn)中最主要的儀器之一，可用來觀察信號(hào)波形并可測(cè)量信號(hào)幅度、頻率及周期等參數(shù)的儀器。Multisim 10提供了雙蹤示波器與四通道示波器兩種類型的虛擬示波器。 1.雙蹤示波器 1）雙蹤示波器首先介紹雙蹤示波器，該儀器的圖標(biāo)和面板如圖所示。 2） 面板操作1.3 知識(shí)準(zhǔn)備1.3.7 示波器項(xiàng)目1 Multisim10在電工技術(shù)中的應(yīng)用2.四通道示波器 四通道示波器的圖標(biāo)和面板如圖所示。搭建李莎育圖形的電路 1.3 知識(shí)準(zhǔn)備1.3.7 示波器項(xiàng)目1 Multisim10在電工技術(shù)中的應(yīng)用(1

7、)頻率計(jì)的圖標(biāo)和面板 Multisim 10提供的頻率計(jì)的圖標(biāo)如圖所示，雙擊已置于工作區(qū)中的頻率計(jì)圖標(biāo)，即可打開頻率計(jì)的面板。(2) 連接與使用頻率計(jì)的測(cè)試電路及面板設(shè)置結(jié)果 1.3 知識(shí)準(zhǔn)備1.3.8 頻率計(jì)項(xiàng)目1 Multisim10在電工技術(shù)中的應(yīng)用波特圖儀（Bode Plotter）可以用來觀測(cè)電路的幅頻特性和相頻特性，如圖3-1-23是波特圖儀的圖標(biāo)和面板。(1) 圖標(biāo)和面板(2) 連接與使用波特圖儀的圖標(biāo)和面板 1.3 知識(shí)準(zhǔn)備1.3.9 波特圖儀 項(xiàng)目1 Multisim10在電工技術(shù)中的應(yīng)用 在電路仿真過程中，測(cè)量探針可以用來對(duì)電路的某個(gè)點(diǎn)的電位、某條支路的電流或者頻率等特性進(jìn)

8、行動(dòng)態(tài)測(cè)試。 波特圖儀的圖標(biāo)和面板 1.3 知識(shí)準(zhǔn)備1.3.10 測(cè)量探針 項(xiàng)目1 Multisim10在電工技術(shù)中的應(yīng)用 在電路仿真過程中，測(cè)量探針可以用來對(duì)電路的某個(gè)點(diǎn)的電位、某條支路的電流或者頻率等特性進(jìn)行動(dòng)態(tài)測(cè)試。 電流探針測(cè)量 1.3 知識(shí)準(zhǔn)備1.3.11 電流探針 項(xiàng)目1 Multisim10在電工技術(shù)中的應(yīng)用1.基爾霍夫定律的驗(yàn)證及電路元件功率的測(cè)定（1）任務(wù)目的（2）任務(wù)步驟（3）數(shù)據(jù)分析1.4 任務(wù)實(shí)施項(xiàng)目1 Multisim10在電工技術(shù)中的應(yīng)用2.RLC串聯(lián)交流電路的阻抗仿真（1）任務(wù)目的（2）任務(wù)步驟（3）數(shù)據(jù)分析1.4 任務(wù)實(shí)施項(xiàng)目2 Multisim10在電子技術(shù)中

9、的應(yīng)用 1）會(huì)正確調(diào)用字信號(hào)發(fā)生器、邏輯分析儀、邏輯轉(zhuǎn)換儀、伏安特性分析儀、失真分析儀、安捷倫信號(hào)發(fā)生器、安捷倫數(shù)字萬用表及安捷倫示波器等虛擬儀器儀表； 2）會(huì)正確設(shè)置虛擬儀器儀表的相關(guān)參數(shù)并對(duì)電路進(jìn)行仿真。最終目標(biāo)：2.1 學(xué)習(xí)目標(biāo)能使用Multisim 10虛擬儀器儀表對(duì)電子技術(shù)相關(guān)電路進(jìn)行仿真。促成目標(biāo)：2.2 工作任務(wù)1. 利用虛擬儀器儀表進(jìn)行反相比例運(yùn)算放大器的仿真實(shí)驗(yàn)；2. 利用虛擬儀器儀表進(jìn)行譯碼器功能仿真實(shí)驗(yàn)。(a)圖標(biāo) (b)面板字信號(hào)發(fā)生器（Word Generator）是在數(shù)字電實(shí)驗(yàn)路中，用來產(chǎn)生邏輯信號(hào)的測(cè)試信號(hào)源，也稱為數(shù)字邏輯信號(hào)源，它最多能夠產(chǎn)生32路（位）同步邏

10、輯信號(hào)。其圖標(biāo)和面板如圖所示。連接2. 面板操作設(shè)置模式對(duì)話框 項(xiàng)目2 Multisim10在電子技術(shù)中的應(yīng)用2.3 知識(shí)準(zhǔn)備2.3.1字信號(hào)發(fā)生器(a)圖標(biāo) (b)面板 邏輯分析儀（Logic Analyzer），可以同步記錄和顯示16路邏輯信號(hào)，可用于對(duì)數(shù)字邏輯信號(hào)的高速采集和時(shí)序分析，是分析與設(shè)計(jì)復(fù)雜數(shù)字系統(tǒng)有力的工具。邏輯分析儀的圖標(biāo)和面板如圖所示。連接2. 面板操作數(shù)字信號(hào)發(fā)生器輸出信號(hào)顯示電路 項(xiàng)目2 Multisim10在電子技術(shù)中的應(yīng)用2.3.2 邏輯分析儀 2.3 知識(shí)準(zhǔn)備(a)圖標(biāo) (b)面板 邏輯轉(zhuǎn)換儀（Logic Converter）是Multisim2001提供一種數(shù)

11、字虛擬儀器，目前還未有與之類似的真實(shí)儀器。1、連接2、面板操作A、B、C三人表決電路及仿真結(jié)果 項(xiàng)目2 Multisim10在電子技術(shù)中的應(yīng)用2.3.3 邏輯轉(zhuǎn)換儀 2.3 知識(shí)準(zhǔn)備(a)圖標(biāo) (b)面板 伏安特性分析儀簡稱IV分析儀，專門可以用來測(cè)量二極管、晶體管、MOS管的伏安特性曲線，相當(dāng)于實(shí)驗(yàn)室的晶體管特性圖示儀，不能在線測(cè)量，只能將晶體管與連接電路斷開，才能進(jìn)行連接與測(cè)試。IV分析儀的圖標(biāo)與面板如圖所示。1、連接 2、面板操作測(cè)試NPN管的伏安特性 項(xiàng)目2 Multisim10在電子技術(shù)中的應(yīng)用2.3.4 伏安特性分析儀 2.3 知識(shí)準(zhǔn)備(a)圖標(biāo) (b)面板 失真分析儀（Disto

12、rtion Analyzer）是一種測(cè)試模擬電路中總諧波失真與噪比的儀器，Multisim2001提供的失真度分析儀頻率范圍為2020KHz。其圖標(biāo)和面板如圖所示。 1、連接 2、面板操作項(xiàng)目2 Multisim10在電子技術(shù)中的應(yīng)用2.3.5 失真分析儀 2.3 知識(shí)準(zhǔn)備(a)圖標(biāo) (b)面板 伏安特性分析儀簡稱IV分析儀，專門可以用來測(cè)量二極管、晶體管、MOS管的伏安特性曲線，相當(dāng)于實(shí)驗(yàn)室的晶體管特性圖示儀，不能在線測(cè)量，只能將晶體管與連接電路斷開，才能進(jìn)行連接與測(cè)試。IV分析儀的圖標(biāo)與面板如圖所示。1、連接2、面板操作項(xiàng)目2 Multisim10在電子技術(shù)中的應(yīng)用用示波器觀察Agilen

13、t 33120A輸出信號(hào) 2.3.6 安捷倫函數(shù)信號(hào)發(fā)生器 2.3 知識(shí)準(zhǔn)備(a)圖標(biāo) (b)面板 安捷倫數(shù)字萬用表(AgilentMultimenter)仿真Agilent34401A型模擬儀器，具有6位高性能。它不僅具有傳統(tǒng)的測(cè)試功能，如測(cè)試電阻，交直流電壓，交直流電流，信號(hào)頻率和周期，還具有一些高級(jí)功能，如數(shù)字運(yùn)算功能，dB ，dBm，界限測(cè)試和最大、最小、平均等功能。 1、連接 2、面板操作項(xiàng)目2 Multisim10在電子技術(shù)中的應(yīng)用2.3.7 安捷倫數(shù)字萬用表 2.3 知識(shí)準(zhǔn)備(a)圖標(biāo) (b)面板 Multisim10仿真軟件提供的安捷倫示波器（Agilent Oscillosc

14、ope）是仿真Agilent54622D型虛擬儀器，其帶寬為100MHz,具有兩個(gè)模擬通道和16個(gè)邏輯通道。1、連接2、面板操作3. Agilent54622D的校正項(xiàng)目2 Multisim10在電子技術(shù)中的應(yīng)用模擬通道的校正 數(shù)字通道的校正 2.3.8 安捷倫示波器2.3 知識(shí)準(zhǔn)備（1）任務(wù)目的1）學(xué)習(xí)示波器與信號(hào)發(fā)生器的使用；2）學(xué)會(huì)測(cè)量反相放大器的輸出與輸入電壓波形，計(jì)算電壓增益；3）學(xué)會(huì)測(cè)定反相比例放大器輸出與輸入電壓波形之間的相位差。（2）任務(wù)步驟與仿真分析1）用multisim 10軟件搭建仿真電路圖，如圖3-2-32所示。2）單擊仿真開關(guān)，激活電路，雙擊示波器圖標(biāo)打開其面板，面板

15、顯示輸入與輸出電壓波形，如圖所示。3）在表3-2-1中記錄輸入電壓峰值及輸出電壓峰值，并計(jì)算電壓增益，同時(shí)記錄輸入與輸出正弦電壓之間的相位差。 項(xiàng)目2 Multisim10在電子技術(shù)中的應(yīng)用2.4 任務(wù)實(shí)施2.4.1 反相比例運(yùn)算放大器的仿真實(shí)驗(yàn)（1）任務(wù)目的通過仿真實(shí)驗(yàn)，熟悉譯碼器74LS138N的邏輯功能，了解編碼器的應(yīng)用（2）譯碼器原理簡述譯碼是編碼的逆過程。譯碼器將輸入的二進(jìn)制代碼轉(zhuǎn)換成與代碼對(duì)應(yīng)的信號(hào)。74LS138N是常用的集成3線-8線譯碼器。可通過單擊74LS138N元件屬性信息，打開74LS138N的邏輯功能表對(duì)話框，如圖所示。項(xiàng)目2 Multisim10在電子技術(shù)中的應(yīng)用2

16、.4 任務(wù)實(shí)施2.4.2 譯碼器功能仿真實(shí)驗(yàn) 1）會(huì)進(jìn)行電路直流工作點(diǎn)分析與調(diào)整；2）會(huì)進(jìn)行電路交流分析與調(diào)整；3）會(huì)進(jìn)行電路瞬態(tài)分析；4）會(huì)對(duì)電路進(jìn)行傅里葉分析；5）會(huì)對(duì)電路進(jìn)行失真分析；6）會(huì)對(duì)電路進(jìn)行參數(shù)掃描分析；7）會(huì)進(jìn)行直流掃描分析，從而明確電源對(duì)電路的影響；8）會(huì)進(jìn)行參數(shù)掃描分析，從而明確電路器件參數(shù)對(duì)電路性能的影響。最終目標(biāo)：會(huì)用Multisim 10軟件對(duì)電路進(jìn)行基本的仿真分析。促成目標(biāo)：3.1 學(xué)習(xí)目標(biāo)項(xiàng)目3 單管放大電路仿真分析借助Multisim 10電路仿真軟件創(chuàng)建對(duì)圖3-3-1所示的“單管放大電路”進(jìn)行分析。要求：（1）對(duì)電路進(jìn)行直流工作點(diǎn)分析；（2）對(duì)電路進(jìn)行交流分

17、析；（3）對(duì)電路進(jìn)行瞬態(tài)分析；（4）對(duì)電路進(jìn)行傅里葉分析；（5）對(duì)電路進(jìn)行失真分析；（6）對(duì)電路進(jìn)行噪聲分析；（7）對(duì)電路進(jìn)行直流掃描分析；（8）對(duì)電路進(jìn)行參數(shù)掃描分析。3.2 工作任務(wù)1）構(gòu)建電路2）分析參數(shù)設(shè)置 :執(zhí)行“仿真”“分析”命令，在列出的可操作分析類型中選擇“直流工作點(diǎn)分析.”命令，則出現(xiàn)直流工作點(diǎn)分析對(duì)話框，如圖所示。 項(xiàng)目3 單管放大電路仿真分析3.3 知識(shí)準(zhǔn)備3.3.1直流工作點(diǎn)分析 3）檢查分析結(jié)果 單擊圖3-3-3下部的“仿真”按鈕，測(cè)試結(jié)果如圖所示。測(cè)試結(jié)果給出電路各個(gè)節(jié)點(diǎn)的電壓值。根據(jù)這些電壓的大小，可以確定該電路的靜態(tài)工作點(diǎn)是否合理。如果不合理，可以改變電路中的某

18、個(gè)參數(shù)，利用這種方法，也可以觀察電路中某個(gè)元器件參數(shù)的改變對(duì)電路直流工作點(diǎn)的影響。項(xiàng)目3 單管放大電路仿真分析3.3 知識(shí)準(zhǔn)備3.3.1 直流工作點(diǎn)分析1）構(gòu)建電路2）分析參數(shù)設(shè)置 :執(zhí)行“仿真”“分析”命令，在列出的可操作分析類型中選擇“交流分析.”命令，則出現(xiàn)交流分析對(duì)話框，如圖所示。項(xiàng)目3 單管放大電路仿真分析3.3 知識(shí)準(zhǔn)備3.3.2 交流工作點(diǎn)分析3）檢查分析結(jié)果 單擊參數(shù)顯示按鈕將顯示圖所示的圖案，拖動(dòng)讀數(shù)軸即可讀測(cè)電路參數(shù)值。項(xiàng)目3 單管放大電路仿真分析3.3 知識(shí)準(zhǔn)備3.3.2 交流工作點(diǎn)分析1）構(gòu)建電路2）分析參數(shù)設(shè)置：執(zhí)行“仿真”“分析”命令，在列出的可操作分析類型中選擇“

19、瞬變分析.”命令，則出現(xiàn)瞬態(tài)分析對(duì)話框，如圖所示。項(xiàng)目3 單管放大電路仿真分析3.3 知識(shí)準(zhǔn)備3.3.3 瞬態(tài)分析 3）檢查分析結(jié)果項(xiàng)目3 單管放大電路仿真分析3.3 知識(shí)準(zhǔn)備3.3.3 瞬態(tài)分析 1）構(gòu)建電路2）分析參數(shù)設(shè)置：執(zhí)行“仿真”“分析”命令，在列出的可操作分析類型中選擇“傅里葉分析.”命令，則出現(xiàn)傅里葉分析對(duì)話框，如圖所示。項(xiàng)目3 單管放大電路仿真分析3.3 知識(shí)準(zhǔn)備3.3.4 傅里葉分析3.3 知識(shí)準(zhǔn)備3.3.4 傅里葉分析傅里葉分析結(jié)果3）檢查分析結(jié)果1）構(gòu)建電路2）分析參數(shù)設(shè)置：執(zhí)行“仿真”“分析”命令，在列出的可操作分析類型中選擇“失真度分析.”命令，則出現(xiàn)失真分析對(duì)話框，

20、如圖所示。 項(xiàng)目3 單管放大電路仿真分析3.3 知識(shí)準(zhǔn)備3.3.5 失真分析 3）檢查分析結(jié)果項(xiàng)目3 單管放大電路仿真分析3.3 知識(shí)準(zhǔn)備3.3.5 失真分析 1）構(gòu)建電路2）執(zhí)行“仿真”“分析”命令，在列出的可操作分析類型中選擇“噪聲分析.”命令，則出現(xiàn)噪聲分析對(duì)話框，如圖所示。項(xiàng)目3 單管放大電路仿真分析3.3 知識(shí)準(zhǔn)備3.3.6 噪聲分析 3）檢查分析結(jié)果項(xiàng)目3 單管放大電路仿真分析3.3 知識(shí)準(zhǔn)備3.3.6 噪聲分析 1）構(gòu)建電路2）執(zhí)行“仿真”“分析”命令，在列出的可操作分析類型中選擇“DC Sweep.”命令，則出現(xiàn)噪聲分析對(duì)話框，如圖所示。項(xiàng)目3 單管放大電路仿真分析3.3 知識(shí)準(zhǔn)備3.3.7 直流掃描分析 3）檢查分析結(jié)果項(xiàng)目3 單管放大電路仿真分析3.3 知識(shí)準(zhǔn)備3.3.7 直流掃描分析 1）構(gòu)建電路2）