Multisim14仿真详解之交流扫描分析.pdf

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1、Author: Jackie Long 交流扫描仿真分析一、概述本文以NI Multisim 14软件来介绍串联谐振电路电路的原理及其仿真过程，以便新手用户快速掌握交流扫描仿真分析的应用。二、声明本文假设读者已经熟悉NI Multisim 14的基本仿真流程，因此不再对一些操作细节进行赘述，如果读者不是很熟悉本软件的使用，可以参考“第2章 Multisim软件仿真流程”，里面有非常详细的操作使用方法。三、交流扫描分析有些文档将其称为“交流分析”（AC Analysis），其实称为“交流扫描分析”（AC Sweep Analysi

2、s）更贴切一些，因为其分析的过程就是：将交流信号源的频率从低到高变化（即扫描）输入到电路中，再记录每个频率对应输出的幅度与相位的结果。交流扫描分析是在正弦小信号工作条件下的一种频域分析，是一种线性分析方法。通过分析可以得到电路的幅频特性和相频特性。Multisim软件在进行交流扫描分析时，包含两个步骤：1、分析电路的直流工作点：用于对各个非线性元件做线性化处理；2、分析线性化的小信号等效电路；只有电压源或电流源的交流参数会被用到，这些参数将被用来设置源的幅度与相位，其它诸如直流电压或峰值电压对交流扫描过程没有影响。执行菜单【Si

3、mulate】→【Analyses and Simulate】即可弹出如下图所示的“分析与仿真对话框”其中包含了Multisim所有的分析方法，而交流扫描分析（AC Sweep）在第三个位置。1Allrightsreserved,NOSpreadingwithoutAuthorizationAuthor: Jackie Long 在分析过程中（第2步）：1、数字元器件将被认为是对地的高阻；2、直流电源置零3、交流源、电容与电感被它们的交流模型表示；4、非线性器件将被交流线性小信号模型表示；5、所有输入源都被认为是正弦的。输入源的

4、频率会被忽略；6、如果设计中包含输出方波或三角波的函数发生器，系统会自动将其切换为正弦以用于交流扫描分析我们来看看直流工作点分析有主要哪些地方可以调整：1、起止频率（FSTART、FSTOP）：前面我们提过，交流扫描分析就是将交流信号源的频率从低到高变化（即扫描）输入到电路中，再记录每个频率对应输出的幅度与相位的结果。那么从低到高变化的区间到底是多少呢？默认是1Hz到10GHz。一般情况下我们不用更改；2、扫描方式（Sweep Type）：在交流信号源的频率从低到高扫描过程中，整个范围在频率轴上是怎么分布的呢？Multisim1

5、4有三种扫描方式：Decade（10倍频）、Octave（8倍频）、Linear（线性），默认是10倍频2Allrightsreserved,NOSpreadingwithoutAuthorizationAuthor: Jackie Long 3、采样点数（Number of points per  decade）：每十倍频的分析采样多少个点？点数越多自然曲线就会越精确，但那样会增加仿真时间。默认为10个点。4、重直轴刻度（Vertical scale）:有四种选项，Linear、Logarithmic、Deecibel、Oct

6、ave 5、用来分析的变量（Selected variables for analysis）：在Output页表中中，还有一个与变量选择的栏目，用于把用户关注的变量添加进来，这一点与“直流工作点分析”是一致的。四、原理图下图为简单的RLC串联谐振电路，其其中交流源V1的频率与峰峰值参数虽然都有预先设定的值，但改变其参数是不会影响交流扫描分析的结果的。3Allrightsreserved,NOSpreadingwithoutAuthorizationAuthor: Jackie Long C1L12310mH4.7µF1V1R11

7、Vpk1kHz1Ω0°0五、工作原理在电阻、电感及电容所组成的串联电路内，当容抗XC与感抗XL相等时，电路中的电压U与电流I的相位相同，电路呈现纯电阻性，这种现象叫串联谐振。当电路发生串联谐振时电路的阻抗Z=R，电路中总阻抗最小，电流将达到最大值，此时的频率为串联谐振频率，其计算公式为：1fൌ2ߨ√ܮܥ由原理图中的数据可以计算得出串联谐振频率约为734.165Hz 六、元器件信息以下为本例中的元器件信息，读者可根据信息调出元器件标识符与元器件组系列（RefDes and Component）（Group）（Family）L1 –

8、 10mH Basic INDUCTOR R1 – 1ΩBasic RESISTOR C1 – 4.7uF Basic CAPACITOR GROUND Sources POWER_SOURCES SIGNAL_VOLTAGE_ AC_VOLTAGE Sourc