Multisim电路仿真实验报告

Multisim电路仿真实验报告

精33 张聪 2013010657

1 实验目的：熟悉电路仿真软件Multisim的功能，掌握使用Multisim进行输入电路、分析 电路和仪表测试的方法。

2 使用软件：NI Multisim student V12。（其他版本的软件界面稍有不同）

3 预习准备：提前安装软件熟悉其电路输入窗口和电路的编辑功能、考察其元件库中元件的分类方式、工具栏的定制方法、仪表的种类、电路的分析方法等；预习实验步骤，熟悉各部分电路。

4 熟悉软件功能

（1）了解窗口组成：

主要组建包括:电路图编辑窗口、主菜单、元件库工具条、仪表工具条。初步了解各部分的功能。

（2）初步定制：

定制元件符号：Options|Global preferences，选择Components标签，将Symbol Standard区域下的元件符号改为DIN。自己进一步熟悉全局定制Options|Global preferences窗口中各标签中的定制功能。

（3）工具栏定制：

选择：View|Toolbars，从显示的菜单中可以选择显示或者隐藏某些工具栏。通过显示隐藏各工具栏，体会其功能和工具栏的含义。关注几个主要的工具栏：Standard（标准工具栏）、View（视图操作工具栏）、Main（主工具栏）、Components（元件工具栏）、Instruments（仪表工具栏）、Virtual（虚拟元件工具栏）、Simulation（仿真）、Simulation switch（仿真开关）。

（4）Multisim中的元件分类

元件分两类：实际元件（有模型可仿真，有封装可布线）、虚拟元件（有模型只能仿真、没有封装不能布线）。另有一类只有封装没有模型的元件，只能布线不能仿真。在本实验中只进行仿真，因此电源、电阻、电容、电感等使用虚拟元件，二极管、三极管、运放和其他集成电路使用实际元件。

元件库的结构：元件库有三个：Master database（主库）、Corporate database（协作库）和User database（用户库）。主库不可更改，用户库用于存放自己常用的元件。主库中的元件分成类组（Group），如Source组、Basic组、Diode组等，元件工具栏中每个图标对应于

一个，元件工具栏如图1所示；组下是族（Family），打开某个组后在左下的窗口中显示族，中间窗口显示具体元件，右边窗口显示元件符号等特性。库的结构如图2所示。

图1 元件工具栏

图2 元件库的结构

思考题：知道元件型号，如何在库中搜索元件。在库中搜索2N2221、LM324、TL084预先不知道元件处于哪个组。

（5）创建并编辑电路，测试电路

每个电路必须有一个参考地，否则仿真会出错。根据电路调用元件，移动元件、旋转元件，连接元件端口完成整个电路的连接。

根据测试要求从仪表工具栏（图3所示）中选择仪表，放置仪表，连接测试线。打开仿真开关，调试仪表，观察测试结果。

图3 仪表工具栏

（6）分析电路

电路分析功能在Smulate|Analysis中，包括DC operating point（直流分析）、AC analysis（交流扫描分析）、Transient analysi（瞬态分析）、DC sweep（DC扫描分析）等。选择分析指令后会自动打开分析窗口，进行分析功能设置后即可进行分析。这些分析功能大多是与spice标准分析对应。

5 实验内容

5.1 研究电压表内阻对测量结果的影响

输入如图4所示的电路图，在setting 中改变电压表的内阻，使其分别为200k、5k等，观察其读数的变化，研究电压表内阻对测量结果的影响。并分析说明仿真结果。

图4 实验5.1电路图

双击仪表打开其特性窗户口，单击setting可以设置仪表参数

实验截图如下

200k时，电压表读数

5k时电压表读数

由图中读数可知，内阻200 k时电压表读数为4.787V，内阻5k时电压表读数为2.5V，由并联分流原理可知电压表内阻为5k时不能作为理想电压表，所测电阻阻值大于电压表内阻。电压表阻值越大，经过电压表电流越小，误差越小。

5.2 RLC串联谐振研究

输入如图5的电路，调节信号源频率，使之低于、等于、高于谐振频率时，用示波器观察波形的相位关系，并测量谐振时的电流值。用波特图仪绘制幅频特性曲线和相频特性曲线，并使用光标测量谐振频率、带宽（测量光标初始位置在最左侧，可以用鼠标拖动。将鼠标对准光标，单击右键可以调出其弹出式菜单指令，利用这些指令可以将鼠标自动对准需要的座标位置）。

图5 实验5.2仿真电路

图6 示波器观察波形

图7 幅频特性

（I是座标起始值，F是座标终值；纵座标用线性Lin；使用光标可以测量谐振频率和带宽。

鼠标可拖动光标，鼠标对准光标单击右键可以调出光标操作功能）

实验截图如下：

图8 相频特性

实验截图

由图可知谐振频率为1/(2π√RC)=159.155Hz,带宽为R/2πL=63.662Hz,谐振时电流I=U/R=0.1A.

5.3 RC电路过渡过程的研究

利用示波器测量过渡过程。输入如图9的电路，启动后按动空格键来拨动开关，用示波器观测电容电压的过渡过程曲线，并使用光标测量时间常数。注意，

测量时使用了外触发，

示波器的触发模式选择为single，适当调节触发电平（≤1mV），可以观察到电容的一次充电波形，测量时拖动光标定位，在示波器上测量时间常数（两个光标的时间差）。

图9 过渡过程时间常数的测量。

实验截图如下：

由图可测得充电时过渡时间常数为8.333ms。

5.4 用瓦特计测量功率

电路如图10所示，灯泡的功率设为100W，使用瓦特计测量电路的功率。并根据测量结果计算此电路的功率因数（cosφ=