基于Multisim 的電路分析方法

□許桂月任 佳

隨著科技的發(fā)展，人們的生活越來(lái)越離不開電子產(chǎn)品。為了滿足人們更加智能化的電子產(chǎn)品的需求，這就需要電子行業(yè)能夠不斷研發(fā)出新的產(chǎn)品。

一、Multisim 簡(jiǎn)介

Multisim 是美國(guó)NI 公司推出的一款仿真軟件，該軟件提供了豐富的元件庫(kù)以及觀察、測(cè)試電路需要的儀器儀表。利用Multisim 可以實(shí)現(xiàn)模擬電路、數(shù)字電路的仿真，同時(shí)還可以實(shí)現(xiàn)將電路圖生成PCB 的過(guò)程，繪制電路的過(guò)程簡(jiǎn)單明了。在仿真的過(guò)程中可以隨時(shí)調(diào)用元器件并進(jìn)行元件參數(shù)的更改，實(shí)現(xiàn)電路的調(diào)試。

二、基于Multisim 的電路設(shè)計(jì)方法

(一)電路設(shè)計(jì)的基本步驟。對(duì)于電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，傳統(tǒng)的方法是:一是提出產(chǎn)品設(shè)計(jì)能夠?qū)崿F(xiàn)的功能;二是方案論證;三是確定方案，列出元件清單;四是畫電路圖，制作PCB板;五是焊接，電路調(diào)試;六是電路參數(shù)的測(cè)定，完成相應(yīng)技術(shù)指標(biāo)測(cè)量。對(duì)于剛才提到的方法，存在這樣一個(gè)問題，當(dāng)調(diào)試的時(shí)候發(fā)現(xiàn)方案不可行，或者元器件無(wú)法達(dá)到相應(yīng)的技術(shù)指標(biāo)，那么這時(shí)候可能得重新開始更換方案，畫電路圖，制版。這不僅增加了設(shè)計(jì)者的工作量，同時(shí)增加了成本。為了節(jié)省人力物力，仿真軟件引入到產(chǎn)品設(shè)計(jì)的過(guò)程就變得越來(lái)越受到重視了。本文以功率放大器的設(shè)計(jì)為例，詳細(xì)講解利用仿真軟件Multisim 進(jìn)行電路設(shè)計(jì)的方法。

圖1 功率放大電路

(二)利用Multisim 進(jìn)行產(chǎn)品分析。功率放大電路的設(shè)計(jì)可以采用分立元件，也可以采用集成電路來(lái)完成。分立元件組成的電路，輸入輸出能夠?qū)崿F(xiàn)比較大的靈活性，但是電路復(fù)雜，調(diào)試難度較大;而集成電路的輸出參數(shù)有一定的局限性，跟元器件有很大的關(guān)系，但是電路簡(jiǎn)單，調(diào)試方便。本方案采用TDA2030 來(lái)完成的功放電路的設(shè)計(jì)，如圖1 所示。繪制完成電路圖，接下來(lái)進(jìn)行電路參數(shù)的測(cè)試。

圖3 電路的輸出波形

1.調(diào)節(jié)電路，使之輸出的波形為不失真狀態(tài)。在輸入端接入虛擬函數(shù)發(fā)生器，同時(shí)，示波器通過(guò)A 通道接入到電路的輸入端，通過(guò)B 通道接入到電路的輸出端，用于觀察該電路的波形，如圖2 所示。

調(diào)節(jié)元件的參數(shù)，通過(guò)示波器可以看到波形從圖3 中(a)的狀態(tài)變成(b)狀態(tài)，即調(diào)節(jié)為不失真的正弦波。

圖3 中通過(guò)示波器觀察到的是電路輸入輸出的波形，但很多時(shí)候需要分析輸出的失真度，這時(shí)候可以在電路的輸出端接上模擬失真分析儀，如圖4 所示的方框圖。通過(guò)失真分析儀可以看到圖3 中(a)的失真度為17.798%，(b)的失真度為0.012%。儀器的接法如圖4 所示。

圖4 波形與失真度

2.觀察電路的放大倍數(shù)。圖5 為示波器觀察到的讀數(shù)，從圖中可以到看電路的輸入和輸出的信號(hào)值，由圖中的數(shù)據(jù)可以得出放大倍數(shù)為:

圖5 示波器的讀數(shù)

3.觀察電路的頻帶寬度。測(cè)試電路的帶寬，可以采用波特圖儀進(jìn)行觀察電路的幅頻特性曲線，結(jié)果如圖6 所示，從圖中可以得出電路的帶寬為:

圖6 波特圖儀觀察的幅頻特性曲線

4.輸出功率。負(fù)載的功率是功率放大電路的又一個(gè)重要指標(biāo)，功率的大小決定了負(fù)載能否正常工作。根據(jù)定義可得:

同樣，在Multisim 中仍然可以測(cè)出電路的輸出功率。測(cè)量的方法可以按照傳統(tǒng)的方法，通過(guò)萬(wàn)用表測(cè)量電路的電壓、電流，然后計(jì)算，也可以采用系統(tǒng)提供的探針進(jìn)行測(cè)量，針對(duì)圖1 的電路，將探針放在輸出端可以看到相應(yīng)結(jié)果。V(rms)為輸出電壓的有效值，I(rms)為輸出電流的有效值，通過(guò)計(jì)算可以得到電路的輸出功率Po=2.1W。

三、結(jié)語(yǔ)

總之，Multisim 具有強(qiáng)大的功能。在電路設(shè)計(jì)以及分析過(guò)程中，通過(guò)仿真軟件進(jìn)行調(diào)試，不僅節(jié)約了成本，而且能夠更加方便地調(diào)試、測(cè)試電路，達(dá)到事半功倍的效果。仿真軟件在電路分析中發(fā)揮的作用越來(lái)越受到人們重視，它將在電子行業(yè)中發(fā)揮著不可或缺的作用。

［1］郭亞琴，王正群，秦燕.Proteus 軟件在電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制作中的應(yīng)用［J］.實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2013

［2］朱金明，黃理瑞.淺析電子設(shè)計(jì)中EDA 技術(shù)的應(yīng)用［J］.數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2014