基于Multisim2001的模擬電路設計分析

陳思衡

（南京大學金陵學院 江蘇 南京 210000）

1 引言

電子設計自動化（EDA）是當前科技發(fā)展的重要成果，其較好的改變了傳統(tǒng)的電路設計方法（即基于變量估計與電路實驗），可以為相關設計人員的各項操作提供輔助，使其借助計算機，高質量、完整性的完成各項工作，如邏輯、功能設計，以及功能分析、時序測試等，此外，還能通過計算機系統(tǒng)軟件的應用，開展PCB板的電磁兼容與溫度分布測試（EMC），因而有助于產(chǎn)品研發(fā)周期的縮短，促進產(chǎn)品市場競爭力的大幅提升。本文結合當前實況，給出了一種以Multisim2001（EDA軟件）為基礎，可以在設計輔助系統(tǒng)時，圍繞電路，根據(jù)其實際情況，開展仿真分析，現(xiàn)對此作一剖析。

2 Multisim2001的功能與特點分析

針對Multisim而言，實際就是由加拿大ⅡT公司基于EWB而開發(fā)出的一種電子電路仿真設計軟件，其作為一種EDA工具，主要用作電子線路的仿真與設計。需指出的是，Multisim實為一種基于Windows而開發(fā)出的仿真工具，在設計板級的模擬/數(shù)字電路板中也使用，囊括了諸多內容，不僅有基于電路原理圖且比較先進、實用的電路硬件描述語言攝入方式，而且還有圖形輸入等，因而有著更好的仿真分析效率。還需要強調的是，其作為一種涉及內容寬泛且較為健全的集成化設計環(huán)境，主要特點為：（1）在圖形界面上比較的直觀。其在具體的操作界面上，更加的清晰與直觀，并且還富有人性化，無論是在繪制電路過程中所需要的各種元器件，還是在仿真分析過程中所用到的一些測試儀器，均可以拖入到屏幕上，然后用鼠標進行雙擊，如此一來，便可用導線將其高質量的連起來。（2）元器件庫龐大。能夠提供多種建模精確的元器件，如電阻、極管及電感、電容等。而在根據(jù)現(xiàn)實需要對集成電路進行模擬時，提供諸多集成電路、運算放大器等。而在數(shù)字電路方面，也有著較多類型，比如有4000系列、74系列集成電路等。（3）仿真能力強大。除了能夠圍繞模擬電路或者數(shù)字電路展開仿真分析之外，還能根據(jù)實際情況，開展數(shù)?；旌戏抡娣治觯貏e是增加了更為先進的射頻（RF）電路的仿真功能，即便出現(xiàn)仿真失敗情況，也會將出錯信息顯示出來，并將出錯原因提示出來；另外，所得到的仿真結果，會被實時儲存與打印。（4）分析功能強大。其提供了多達14種仿真分析方法，比如變流分析、噪聲分析、直流工作點分析、失真分析等。（5）健全的虛擬儀器功能。在整個儀器儀表庫當中，提供了諸多儀器儀表，比如頻譜分析儀、字信號發(fā)生器、瓦特表、信號發(fā)生器、萬用表、邏輯轉換儀等[1-2]。

3 Multisim2001下的電路設計與仿真

3.1 電路結構分析

利用Multisim2001對電路展開全面設計，無需去學習計算機控制語言，也不需要學習輸入、輸出指令；還需要指出的是，在實際操作過程中，也無需圍繞電子電路圖的具體程序展開編寫，僅需根據(jù)現(xiàn)實情況及具體需要，在電路設計窗口當中，把虛擬儀器、虛擬電子元件置入，且利用節(jié)點與連線，與所對應的測量接口相連，便可以自虛擬器儀表上，觀察各種仿真波形，此外，還需要明確相關參數(shù)結果的準確性?，F(xiàn)圍繞檢波放大電路（Ⅰ級伺服控制器Ⅱ中）為對象，就其設計思路進行有目的性的改進與分析：針對基礎型運載型號產(chǎn)品，其檢波功能電路（伺服系統(tǒng)）的主要構成為兩級運算放大器；其中，對于第1級來考量，實際就是一個比較典型的T形網(wǎng)絡反相比例運算電路（由LM108構成），其有助于輸入阻抗的提升，且還能實現(xiàn)低通濾波；對于第2級來講，實為一個電流并聯(lián)負反饋電路（由LM747構成），其作為一個近似恒流源，能夠高質量的完成電壓-電流轉換。

3.2 電路仿真分析

用Multisim2001圍繞電路實施仿真分析，用開關與直流ⅠV電源，進行1個1V階越信號輸入的模擬。需指出的是，此電路的階躍響應時間是3.9ms（將達成響應的90%當作響應完成），位于繞組上的電流是7.95mA，也就是電流與電壓之間的比值為7.95mA：1V，其相比于理論計算值，有偏差。通過對誤差原因展開全面、深入分析，從中發(fā)現(xiàn)，在非理想運算放大器當中，除了有輸入失調電流Ⅰos之外，還有與之相匹配的輸入失調電壓Vos，除此之外，還有其它的非理想因素，比如輸入偏置電流ⅠB等；針對T形網(wǎng)絡反相比例運算電路來分析，其失調匹配電阻R5的偏差較大，導致電路輸出有著比較大的誤差電壓（即9.52mV），最終輸出的是累積誤差，實際電流選用的為67k，有著并不大的影響，輸出誤差電流是3.42μA。考慮原先電路比較復雜，器件多，決定對原先電路進行改建，即構建一個電流并聯(lián)負反饋電路替代原先電路的功能[3]。

4 結語

綜上，借助Multisim2001軟件對模擬電路進行模擬，其測試結果基本相同于實驗室面板上所建立的電路測試結果，但需要指出的是，其不受儀器、元器件數(shù)量等因素的干擾或限制，因而可以達到節(jié)約成本以及節(jié)省時間的目的。因此，提高分析能力，促進仿真性能的提升，可以輔助設計者，使其更好、更快的完成各項設計工作。