Multisim中文教程：认识模拟与分析

第第第六六六章章章
认识模拟与分析
困难度指数,nullnullnull
学习条件,基本窗口操作
学习时间,40 分钟
本章纲要,
1,认识 MultiSIM 所提供的仿真与分析功能
6-2 计算机辅助电路仿真－Electronics Workbench M u l t i S I M
MultiSIM 提供了非常齐全的仿真与分析功能,在本章里将分别介绍每个仿真与分析功能。当我们启动 Simulate/Analyses 命令，或按 钮，即可拉出如下图所示之次菜单,
圖(1) 分析次菜单
其中包括 20 个分析命令，在探讨每项分析命令之前，我们先来介绍在
MultiSIM 里进行分析的基本步骤，以及一些基本设定。
6-1 基本操作与操作点分析
在 MultiSIM 进行分析之前，必须要先设定相关的参数，而随着不同的
第六章 认识模拟与分析 6-3
分析，其设定与参数不尽然相同！尽管 如此，在每个分析设定对话盒里，大部分设定都一样，而在大部分的分析设 定里，其设定十之八九都只要按程序预置值，就可以正常分析了。不过，有 些设定是不可免的，例如指定所要追踪或分析的节点等。以操作点分析为例,其中的各项设定，几乎都出现在其它每项分析的设定之中，熟悉了操作点 分析的设定，对于其它分析的设定，
就只要探讨其特有的设计即可。
6-1-1 操作点分析
操作点分析 是最基本的电路分析，通常是为了找出电子电路的直流偏压，所以在进行操作点分析时,电路中的交流信号将自动设为 0，电路中的电容器也自动视为开路。当我们要 进行操作点分析时，可启动
Simulate/Analyses/DC Operating Point 命令，屏幕出现如下图所示之对话盒,
6-4 计算机辅助电路仿真－Electronics Workbench M u l t i S I M
圖(2) 直流操作点分析对话盒
如上图所示，其中包括三页,这三页都出现于其它的分析对话盒中 (大同小异) 。
6-1-2 指定所要分析的节点－ Output variables 页
在 Output variables 页是主要而且是 必要设定 的部分，我们必须要在此页中指定所要分析的节点，才能进行直 流操作点分析，其中各项如下说明,
第六章 认识模拟与分析 6-5
null Variables in circuit：本区块内条列出电路里的所有网络 (节点 )名称，
我们可以选取所要分析的节点，再按 钮即可将所选取的节点丢到右边的 Selected variables for analysis 区块。如果在本区块选取节点后，按 钮则该节点将只进行后续作业。如果区块中的节点太多，也可以按 钮进行筛选，
屏幕出现如下图所示之对话盒,
圖(3) 筛选节点
其中包括三个选项,Display internal nodes 选项的功能是显示内部节点,Display submodules 选项的功能是显示子模型的节点,Display
open pins选项的功能是连开路的接脚 (没被用到的接脚 )也显示出来。
最后按 钮，即可关闭此对话盒。我们也可以在区块里增加模块的参数，只要按 钮，屏幕出现如下图所示之对话盒,
6-6 计算机辅助电路仿真－Electronics Workbench M u l t i S I M
圖(4) 新增模块参数对话盒
我们可以在 Parameter Type 字段里，指定所要新增参数的形式；然后分别在 Device Type 字段里指定零件模块的种类,Name 字段里指定零件名称 (序号),Parameter 字段指定所要使用的参数，最后按钮，即可关闭此对话盒。
null Selected variables for analysis：本区块条列出所要分析的节点，如果其中节点太多，也可以按 钮进行筛选，与刚才在 Variables in circuit 区块一样。另外，如果不想分析其中某一个节点，可在区块里选取该节点，再按 钮即可。
6-1-2 其它设定－Miscellaneous Options 页
如图(5) 所示,在 Miscellaneous Options页里,我们可以在 Title for analysis
字段输入所要进行分析的名称，可用中文名称；另外，还有三个选项如下说明,
第六章 认识模拟与分析 6-7
圖(5) 其它选项
null Use custom analysis options：本选项设定采用使用者所设定的分析选项，也就是按 钮进入设定分析选项，如下图所示,
6-8 计算机辅助电路仿真－Electronics Workbench M u l t i S I M
圖(6) 分析选项
这时候，请在字段中选取所要设定的 项目，其中大部分项目都采程序预置值，即 Value 字段显示「 Use default」,如果想要改变它，则在选取该项后，再取消下面的 Use this option 选项，下面将出现一个
Value 字段，我们就可在该字段中指定新 的参数。以相对的误差量为例，选取 reltol 项，取消下面的 Use this option 选项，下面将出现一个 Value 字段，如下图所示,
第六章 认识模拟与分析 6-9
圖(7) 改变相对误差参数
在 Value 字段输入新的值即可。
null Perform Consistency check before starting analysis：本选项设定在进行分析之前，先进行检查。
null Maximum number of points：本选项设定最多的取样点数。
6-10 计算机辅助电路仿真－Electronics Workbench M u l t i S I M
6-1-3 分析设定确认－ Summary 页
圖(8) 总结
如上图所示，在 Summary 页里，程序把我们所设定的参数与选项，条列在对话盒里，让我们确认所要进行的 分析设定是否正确。如果正确，可按钮即可马上进行分析，如下图所示为分析的结果,
第六章 认识模拟与分析 6-11
圖(9) 分析结果
如果不想马上进行分析，而要保存设定的话，可按 钮；如果要放弃设定则按 钮即可。
6-2 交流分析
交流分析 是分析电路的小信号频率响应，在 电路中的所有零件将都被考虑，如果有用到数字零件，将被视同是 一个接地的大电阻；而交流分析是以
6-12 计算机辅助电路仿真－Electronics Workbench M u l t i S I M
正弦波为输入信号，不管我们在电路的 输入端输入何种信号，进行分析时都将自动以正弦波替换，而其信号频率也将以设定 的范围替换之。当我们要进行交流分析时，可启动 Simulate/Analyses/AC Analysis 命令，屏幕出现如下图所示之对话盒,
圖(10) 交流分析
其中包括四页，除了 Frequency Parameters 页外，其余皆与直流操作点分别的设定一样，详见 6-1 节。而在 Frequency Parameters 页包括下列项目,
第六章 认识模拟与分析 6-13
null Start frequency (FSTART)：本字段的功能是设定交流分析的起始频率。
null Stop frequency (FSTOP)：本字段的功能是设定交流分析的终止频率。
null Sweep type：本字段的功能是设定交流分析的扫瞄方式，其中包括
Decade(十倍刻度扫瞄 ),Octave(八倍刻度扫瞄 )及 Linear(线性刻度扫瞄 )，通常是采用十倍刻度扫瞄 (Decade 选项),以对数方式展现。
null Number of points per decade：本字段设定每十倍频率的取样数量。
null Vertical scale：本字段设定垂直刻度，其中包括 Decibel(分贝刻度 )、
Octave(八倍刻度),Linear(线性刻度) 及 Logarithmic(对数刻度 )，通常是采用 Logarithmic(对数刻度 )或分贝刻度 (Decibel 选项 )。
null,本按钮是把所有设定恢复为程序预置值。
在此，我们将起始频率设为 1Hz、终止频率设为 10GHz、扫瞄方式设为
Decade,扫瞄方式设为 Decade,取样数量设为 10,垂直刻度设为 Logarithmic。
另外,在 Output variables 页里,指定分析 21 节点( 即输出端 )；在 Miscellaneous
Options 页里,在 Title for analysis 字段输入「交流分析」,最后按钮进行分析，其结果如下图所示,
6-14 计算机辅助电路仿真－Electronics Workbench M u l t i S I M
圖(11) 交流分析的结果
6-3 瞬时分析
瞬时分析 是一种时域 (Time Domain)的电路动作分析,相当于连续性的操作点分析，通常是为了找出电子电路的动作情形,就像是示波器一样。当我们要进行瞬时分析时，可启动 Simulate/Analyses/Transient Analysis 命令，屏幕出现如下图所示之对话盒,
第六章 认识模拟与分析 6-15
圖(12) 瞬时分析
其中包括四页，除了 Analysis Parameters 页外，其余皆与直流操作点分别的设定一样，详见 6-1 节。而在 Analysis Parameters 页包括下列项目,
null Initial conditions：本字段的功能是设定初始条件，其中包括
Automatically determine initial conditions(由程序自动设定初始值 )、
Set to zero(将初始值设为 0),User defined(由使用者定义初始值 )、
Calculate DC operating point(由操作点计算得之 )。
6-16 计算机辅助电路仿真－Electronics Workbench M u l t i S I M
null Start time (TSTART)：本字段的功能是设定开始分析的时间。
null Stop time (TSTOP)：本字段的功能是设定结束分析的时间。
null Set maximum time step(TMAX)：本选项的功能是设定最大的时间间距。
null Minimum number of time points：本选项设定以时间内的取样点数来设定分析的步阶，选取本选项后,在右边字段里指定单位时间间距内最少要取样多少次。
null Maximum time step(TMAZ)：本选项设定以时间间距设定分析的步阶，选取本选项后，在右边字 段里指定最大的时间间距。
null Generate time steps automatically,本选项设定让程序自动决定分析的时间步阶。
null Set initial time step：本选项设定由使用者定义起始时间的步阶。
null Timestep(TSTEP)：本字段设定起始时间的步阶，选取 Set initial
time step 选项后，本字段才有作用。
null,本按钮是把所有设定恢复为程序预置值。
在此，我们选取 Automatically determine initial conditions 选项，由程序自动设定初始值，然后将开始分析的时间设为 0、结束分析的时间设为 0.01
第六章 认识模拟与分析 6-17
秒 (总共分析 0.01 秒 )、选取 Maximum time step(TMAZ)选项及 Generate
time steps automatically 选项。另外，在 Output variables 页里，指定分析 6
节点( 即输入端 ),21 节点( 即输出端 )；在 Miscellaneous Options 页里，在 Title
for analysis 字段输入「瞬时分析」，最后按 钮进行分析，其结果如下图所示,
圖(13) 瞬时分析的结果
6-18 计算机辅助电路仿真－Electronics Workbench M u l t i S I M
6-4 傅利叶分析
傅利叶分析 是一种频域 (Frequency Domain)的电路动作分析，将周期性的非正弦波信号，转换成由正弦波及余弦波，即,
...2sinsin...2coscos)(
21210
++++++= tBtBtAtAAtf ωωωω
当我们要进行傅利叶分析时，可启动 Simulate/Analyses/Fourier Analysis
命令，屏幕出现如下图所示之对话盒,
圖(14) 傅利叶分析
第六章 认识模拟与分析 6-19
其中包括四页，除了 Analysis Parameters 页外，其余皆与直流操作点分别的设定一样，详见 6-1 节。而在 Analysis Parameters 页包括下列项目,
null Frequency resolutuion(Fundamental Frequency)：本字段的功能是设定基本频率，如果电路之中有多个 交流信号源，则取各信号源频率之最小公倍数。如果不知道 如何设定时，也可以按 钮，
由程序帮我们预估。
null Number of harmonics：本字段的功能是设定谐波的次数。如果不知道如何设定时，也可以按 钮，由程序帮我们预估。
null Sampling frequency：本字段的功能是设定取样的频率。如果不知道如何设定时，也可以按 钮，由程序帮我们预估。
null Stopping time for sampling(TSTOP),本选项的功能是设定停止取样的时间。如果不知道如何设定时，也可以按 钮，由程序帮我们预估。
null,本按钮的功能是设定瞬时分析的选项按本按钮后，将开启如下图所示之对话盒,
6-20 计算机辅助电路仿真－Electronics Workbench M u l t i S I M
圖(15) 瞬时分析设定对话盒
此对话盒里的各项，都与时域 的瞬时分析一样，详见 6-3 节。
null Degree of polynomial for interpolation,本选项的功能是设定由使用者指定多项式插补中间项的角度，选 取本选项后，即可在其右字段中指定角度。
null Vertical scale：本字段设定垂直刻度，其中包括 Decibel(分贝刻度 )、
第六章 认识模拟与分析 6-21
Octave(八倍刻度 ),Linear(线性刻度 )及 Logarithmic(对数刻度 )。
null Display：本选项设定所要显示的项目，其中包括三个选项：Chart,
Graph 及 Chart and Graph，如下图所示,
圖(16) Chart 选项
圖(17) Graph 选项
6-22 计算机辅助电路仿真－Electronics Workbench M u l t i S I M
圖(18) Chart and Graph 选项
null Display phase：本选项设定连相位图一并列出，如下图所示,
圖(19) 含相位图
null Normalize graphs：本选项设定绘出正规化 (Normalize)的图，如下图
第六章 认识模拟与分析 6-23
所示,
圖(20) 正规化
null Display as line graph：本选项设定以线条绘出，如前面几个图都是选取本选项后，所绘制的图； 如果没有选取本选项，如下图所示,
圖(21) 非线条图
6-24 计算机辅助电路仿真－Electronics Workbench M u l t i S I M
6-5 噪声分析
噪声分析 是分析噪声对电路影响,MultiSIM 提供三种噪声的仿真分析，
如下说明,
null 热噪声 (Thermal Noise)，也就是琼森噪声 (Johnson Noise)或白色噪声
(White Noise)，这种噪声导因于温度的变化，其功率可由琼森公式得到,
P=k×T×BW
其中的 P就是噪声的功率,k就是波兹曼常数 (Boltzman’s constant),k
=1.38×10
-23
J/K,T为电阻的温度，在此采凯氏温度，即 T=273+摄氏温度,BW为系统的频宽。噪声电压的平方为,
e
2
=4kTR×BW
噪声电流的平方为,
i
2
=4kTBW/R
null 放射噪声 (Shot Noise),这种噪声是由于电流在分立 的半导体块流动，
所产生的噪声，而此种噪声为晶体管 的主要噪声。如下所示为二极管的放射噪声电流,
第六章 认识模拟与分析 6-25
i=(2q×I
dc
×BW)
1/2
其中的 i是放射噪声电流 (有效值 ),q为电子的带电量，即 1.6×10
-19
库伦、I
dc
为直流电流,BW为系统的频宽。
null Flicker 噪声，又称为超越噪声 (Excess Noise)、粉红噪声 (Pink Noise)
或 1/f 噪声，通常是发生在 FET 或一般晶体管,1k Hz 以下的频率。
圖(22) 噪声分析
6-26 计算机辅助电路仿真－Electronics Workbench M u l t i S I M
当我们要进行噪声分析时，可启动 Simulate/Analyses/Noise Analysis 命令,屏幕出现如上图所示之对话盒。 其中包括五页,除了 Analysis Parameters、
Frequency Parameters 页外，其余皆与直流操作点分别的设定一样，详见 6-1
节。而在 Analysis Parameters 页包括下列项目,
null Input noise reference source：本字段的功能是指定输入噪声的参考电压源。
null Output node：本字段的功能是指定所要量测感染噪声的节点。
null Reference node：本字段的功能是设定参考电压的节点。
null Set point per summary：本选项的功能是设定每个量测的取样点数。
在此页里，我们要指定 Input noise reference source 字段,Output node
字段及 Reference node 字段。
第六章 认识模拟与分析 6-27
圖(23) Frequency Parameters 页
null Start frequency (FSTART)：本字段的功能是设定起始频率。
null Stop frequency (FSTOP)：本字段的功能是设定终止频率。
null Sweep type：本字段的功能是设定扫瞄方式，其中包括 Decade(十倍刻度扫瞄 ),Octave(八倍刻度扫瞄 )及 Linear(线性刻度扫瞄 )。
null Number of points per decade：本字段设定每十倍频率的取样数量。
6-28 计算机辅助电路仿真－Electronics Workbench M u l t i S I M
null Vertical scale：本字段设定垂直刻度，其中包括 Decibel(分贝刻度 )、
Octave(八倍刻度),Linear(线性刻度) 及 Logarithmic(对数刻度 )，通常是采用 Logarithmic(对数刻度 )或分贝刻度 (Decibel 选项 )。
null,本按钮是把所有设定恢复为与交流分析一样的设定值，噪声分析也是从执行交流 分析，而取得噪声的放大与分布。
null,本按钮是把所有设定恢复为程序预置值。
在此页里，通常我们只要设定起始频率 及终止频率，其它保持为程序预置值即可。
6-6 失真分析
失真分析 是分析电路的非线性失真及相位偏移,通常非线性失真会导致谐波失真 (Harmonic Distortion) ；而相位偏移会导致中间调变失真
(Intermodulation Distortion,IMD)。当我们要进行失真分析时，可启动
Simulate/Analyses/Distortion Analysis 命令，屏幕出现如下图所示之对话盒,
第六章 认识模拟与分析 6-29
圖(24) 失真分析
其中包括四页，除了 Analysis Parameters 页外，其余皆与直流操作点分别的设定一样，详见 6-1 节。而在 Analysis Parameters 页包括下列项目,
null Start frequency (FSTART)：本字段的功能是设定起始频率。
null Stop frequency (FSTOP)：本字段的功能是设定终止频率。
null Sweep type：本字段的功能是设定交流分析的扫瞄方式，其中包括
6-30 计算机辅助电路仿真－Electronics Workbench M u l t i S I M
Decade(十倍刻度扫瞄 ),Octave(八倍刻度扫瞄 )及 Linear(线性刻度扫瞄 )。
null Number of points per decade：本字段设定每十倍频率的取样数量。
null Vertical scale：本字段设定垂直刻度，其中包括 Decibel(分贝刻度 )、
Octave(八倍刻度),Linear(线性刻度) 及 Logarithmic(对数刻度 )，通常是采用 Logarithmic(对数刻度 )或分贝刻度 (Decibel 选项 )。
null F2/F1 ratio：本选项的功能是设定由使用者指定 F2 与 F1 之比,F1
频率是在起始频率与终止频率之间扫瞄的频率，而 F2 频率为 F1 与
F2/F1 之乘积。 如果选取本选项的话,则程序将分别以 (F1+F2),(F1-F2)
及 (2F1-F2)去计算指定的节点。而选取本 选项后，紧接着在右边的字段里，指定 F2/F1 之比，其值必须在 0.0 到 1.0 之间。
null,本按钮是把所有设定恢复为与交流分析一样的设定值，噪声分析也是从执行交流 分析，而取得噪声的放大与分布。
null,本按钮是把所有设定恢复为程序预置值。
如下图所示为失真分析的结果,
第六章 认识模拟与分析 6-31
圖(25) 失真分析
6-7 直流扫瞄分析
直流扫瞄分析是以不同的一组或两组电源,交户分析指定节点的直流操作点。当我们要进行直流扫瞄分析时，可启动 Simulate/Analyses/DC Sweep
命令，屏幕出现如下图所示之对话盒,
6-32 计算机辅助电路仿真－Electronics Workbench M u l t i S I M
圖(26) 直流扫瞄分析
其中包括四页，除了 Analysis Parameters 页外，其余皆与直流操作点分别的设定一样，详见 6-1 节。而在 Analysis Parameters 页包括 Source 1 与
Source 2 两个区块，每个区块各有下列项目,
null Source：本字段的功能是指定所要扫瞄的电源。
null Start value：本字段的功能是设定开始扫瞄的值。
第六章 认识模拟与分析 6-33
null Stop value：本字段的功能是设定终止扫瞄的值。
null Increase：本字段的功能是设定扫瞄的增量 (或间距 )。
如果要指定第二组电源，则需选取 Use source 2 选项。如下图所示为直流扫瞄分析的结果,
圖(27) 直流扫瞄分析
8-8 灵敏度分析
灵敏度分析 是为了找出零件受偏压影响的程度,MultiSIM 提供直流灵敏度与交流灵敏度的分析功能。当我们 要进行灵敏度分析时，可启动
Simulate/Analyses/Sensitivity 命令，屏幕出现如下图所示之对话盒,
6-34 计算机辅助电路仿真－Electronics Workbench M u l t i S I M
圖(28) 灵敏度分析
其中包括四页，除了 Analysis Parameters 页外，其余皆与直流操作点分别的设定一样，详见 6-1 节。在 Analysis Parameters 页里，各项说明如下,
null Voltage：本选项设定进行电压灵敏度分 析，而选取本选项后，即可在其下的 Output node 字段里，指定所要分析的输出节点、在 Output
reference 字段指定输出端的参考节点。
第六章 认识模拟与分析 6-35
null Current：本选项设定进行电流灵敏度分析，而选取本选项后，即可在其下的 Output source 字段里，指定所要分析的输出节点。
null Output scaling：本字段的功能是设定输出刻度的格式，包括
Absolute(绝对的 ),Relative(相对的 )两个选项。
null DC Sensitivity：本选项的功能是设定进行 直流灵敏度分析，分析结果将产生一个表格，如下图所示,
圖(29) 直流灵敏度分析
null AC Sensitivity：本选项的功能是设定进行 交流灵敏度分析，分析结果将产生一个分析图，如下图所示,
6-36 计算机辅助电路仿真－Electronics Workbench M u l t i S I M
圖(30) 交流灵敏度分析
6-9 参数扫瞄分析
参数扫瞄分析是对电路里的零件，分别以不同的参数值进行分析，在
MultiSIM 里，进行参数扫瞄分析时，可设定为直流操作点分析、瞬时分析或交流分析的参数扫瞄。当我们要进行参数扫瞄分析时，可启动
Simulate/Analyses/ Parameter Sweep 命令，屏幕出现如下图所示之对话盒,
第六章 认识模拟与分析 6-37
圖(31) 参数扫瞄分析
其中包括四页，除了 Analysis Parameters 页外，其余皆与直流操作点分别的设定一样，详见 6-1 节。在 Analysis Parameters 页里，各项说明如下,
null Sweep Parameter：本区块设定进行扫瞄参数，我们可先在 Sweep
Parameter 字段，指定所要设定的参数，其中包括三个选项，而不同的选项将有不同的设定项目，如下说明,
6-38 计算机辅助电路仿真－Electronics Workbench M u l t i S I M
1,Device Parameter：本选项设定零件装置参数，选取本项后，区块里将出现五个字段，如下图所示。我们可以在 Device Type字段里，指定所要设定参数的零件种类，其中包括电路图里所用到的零件种类，例如 BJT(双极性晶体管类),Capacitor(电容器类 ),Diode(二极管类 ),Resistor(电阻器类 ),Vsource(电压源类 )
等。 Name字段里，指定所要设定参数的零件序号，例如 Q1 晶体管，则指定为 qq1； C1 电容器，则指定为 cc1 等。 Parameter字段里，指定所要设定的参数，当然，不同零件有不同的参数，以晶体管为例，则可指定为 off(不使用 ),icvbe(即 i
c
,v
be
),icvce(即
i
c
,v
ce
),area(区间因素 ),ic(即 i
c
),sens_area(即灵敏度 ),temp(温度 )； Present Value字段为目前该参数的设定值( 不可更改) ；
Description字段为说明字段 (不可更改 )。
圖(32) 零件装置参数设定
2,Model Parameter：本选项设定零件模型参数，选取本项后，区块里将出现五个字段，如下图所示。我们可以在 Device Type 字
第六章 认识模拟与分析 6-39
段里，指定所要设定参数的零件种类，其中包括电路图里所用到的零件种类，例如 BJT(双极性晶体管类),Capacitor(电容器类 ),Diode(二极管类 ),Resistor(电阻器类 ),Vsource(电压源类 )
等。Name 字段里，指定所要设定参数的零件名称。 Parameter
字段里，指定所要设定的参数； Present Value 字段为目前该参数的设定值 (不可更改 )； Description 字段为说明字段 (不可更改 )。
圖(33) 零件模型参数设定
3,Temperature：本选项设定零件装置参数，选取本项后，区块里将出现两个字段，如下图所示。其中的 Present Value 字段为目前该参数的设定值 (不可更改 )； Description 字段为说明字段 (不可更改 )。
6-40 计算机辅助电路仿真－Electronics Workbench M u l t i S I M
圖(34) 温度参数设定
null Point to sweep：本区块的功能是设定扫瞄的方式，交流分析的扫瞄方式，其中包括 Decade(十倍刻度扫瞄),Octave(八倍刻度扫瞄),
Linear(线性刻度扫瞄 ) 及 List 等选项，如果选择 Decade,Octave 或
Linear 选项，则左边将出现四个字段，如下图所示,
圖(35) 指定扫瞄方式
这时候，可在 Start 字段里指定开始扫瞄的值在,Stop 字段里指定停止扫瞄的值、在 # of points 字段里指定扫瞄点数、在 Increment 字段里指定扫瞄的间距。如果选择 List 选项，则其右边将出现 Value 字段，如下图所示,
圖(36) 指定温度
这时候，可在 Value 字段中指定扫瞄的温度，如果要指定多个不同的
第六章 认识模拟与分析 6-41
温度，则在数字之间以逗点分隔。
null Analysis to sweep：本选项的功能是设定分析的种类，包括 DC
Operating Point(进行直流操作点分析 ),AC Analysis(进行交流分析 )、
Transient Analysis(进行瞬时分析 )及 Nested Sweep(巢状扫瞄 )等四个选项。如果要设定所选择的分析,可在选取该分析后，再按钮即可进入编辑该项分析。
null Group all traces on one plot：本选项的功能是设定将所有分析的曲线，放置在同一个分析图里。
6-10 温度扫瞄分析
温度扫瞄分析也是参数扫瞄的一种，同样可以执行直流操作点分析、瞬时分析及交流分析，不过，温度扫瞄分 析并不是对所有零件都有作用，如下所示之零件才对温度分析有做用,
null 虚拟电阻器
null 3 只接脚之空乏型 N-MOSFET
null 3 只接脚之空乏型 P-MOSFET
null 3 只接脚之增强型 N-MOSFET
null 3 只接脚之增强型 P-MOSFET
null 4 只接脚之空乏型 N-MOSFET
null 4 只接脚之空乏型 P-MOSFET
6-42 计算机辅助电路仿真－Electronics Workbench M u l t i S I M
null 4 只接脚之增强型 N-MOSFET
null 4 只接脚之增强型 P-MOSFET
null 二极管
null LED
null N 通道 JFET
null P 通道 JFET
null NPN 晶体管
null PNP 晶体管
当我们要进行温度扫瞄分析时，可启动 Simulate/Analyses/Temperature
Sweep 命令，屏幕出现如下图所示之对话盒,
第六章 认识模拟与分析 6-43
圖(37) 温度扫瞄分析
如上图所示，与参数扫瞄之设定对 话盒完全一样，如图 (31)所示，其设定方式也一样，唯在 Sweep Variation Type 字段里，选取 List 选项，然后在其右边的 Value 字段里，列出所要扫瞄的温度即可。
6-44 计算机辅助电路仿真－Electronics Workbench M u l t i S I M
6-11 零点与极点分析
零点与极点分析是在电路的交流小信号转移函数找寻零点与极点，以决定电子电路的稳定度。在进行零点与极 点分析时，首先计算出直流操作点，
再订出所有非线性零件的线性小信号模型,然后找出其交流小信号转移函数的零点与极点。当我们在设计电路 时，总希望在正常的输入信号 (Bounded)
下，电路的输出是有限度的，且与输 入呈现一定的关系；如果是没有限度
(Unbounded)的输出，将可能伤害到电路。所 以一个稳定的电子电路一定是有限度的输入、有限度的输出，即 Bounded Input Bounded Output(BIBO)，而
BIBO 的稳定度取决于其转移函数的极点。
简单地讲，电路的转移函数是其输出与 输入之比，通常我们会利用拉氏转换(LaPlace Tranferm),输出信号与输入信号转换到频域，即 V
o
(s)与 V
i
(s)，
其中的 s=jω=j2πf，所以转移函数为,
)...)()()((
)...)()()((
)(
)(
)(
4321
4321
pspspsps
zszszszsK
sV
sV
sT
i
o
++++
++++
==
此函数的零点为 -z
1
,-z
2
,-z
3
,-z
4
…，极点为 -p
1
,-p
2
,-p
3
,-p
4
…，在零点时的频率，此转移函数的输出为零,而极点时的频率，此转移函数的输出为无限大。当我们要描绘零点与极点时，可是复数坐标系统下描绘，其 X坐标轴为实数轴 (Real，缩写为 Re)、Y 坐标轴为虚数轴 (Imaginary，缩写为 Im或
第六章 认识模拟与分析 6-45
jw)，当极点出现在左上方 (第二象限 )时，则电路为稳定，如下图标,
Re
jw
圖(38) 电路稳定
若极点出现在右上方 (第一象限 )时，则电路为稳定，如下图标,
Re
jw
圖(39) 电路不稳定
当我们要进行零点与极点分析时，可启动 Simulate/Analyses/Pole Zero
6-46 计算机辅助电路仿真－Electronics Workbench M u l t i S I M
命令，屏幕出现如下图所示之对话盒,
圖(40) 零点与极点分析
其中包括三页，除了 Analysis Parameters 页外，其余皆与直流操作点分别的设定一样，详见 6-1 节。在 Analysis Parameters 页里，各项说明如下,
null Gain Analysis (output voltage/input voltage)：本选项设定分析电路之增益，也就是输出电压与输入电压之比。
第六章 认识模拟与分析 6-47
null Impedance Analysis(output voltage/input current),本选项设定分析电路之阻抗，也就是输出电压与输入电流之比。
null Input Impedance：本选项设定分析电路之输入阻抗。
null Output Impedance：本选项设定分析电路之输出阻抗。
null Input(+)：本字段指定正的输入节点。
null Input(-)：本字段指定输入节点 (通常是接地端，即 0 节点 )。
null Output(+)：本字段指定正的输出节点。
null Output(-)：本字段指定输出节点 (通常是接地端，即 0 节点 )。
null Analyses performed：本字段设定所要分析的项目，其中包括 Pole
and Zero Analysis(同时找出极点与零点 ),Pole Analysis(找出极点 )、
Zero Analysis(找出零点 )等三个选项。
如下图所示为零点与极点分析的结果,
6-48 计算机辅助电路仿真－Electronics Workbench M u l t i S I M
圖(41) 零点与极点分析的结果
6-12 转移函数分析
转移函数分析是找出电路小信号分析的输出入之间的关系,MultiSIM 将帮我们算出增益、输入阻抗及输出阻抗 。当我们要进行转移函数分析时，可启动 Simulate/Analyses/Transfer Function 命令，屏幕出现如下图所示之对话盒,
第六章 认识模拟与分析 6-49
圖(42) 转移函数分析
其中包括三页，除了 Analysis Parameters 页外，其余皆与直流操作点分别的设定一样，详见 6-1 节。在 Analysis Parameters 页里，各项说明如下,
null Input source：本字段指定所要分析之输入电压。
null Voltage：本选项找出输出电压与输入电 流之比，选取本选项后，就可以在 Output node 字段中指定所要测量的输出节点，而在 Output
6-50 计算机辅助电路仿真－Electronics Workbench M u l t i S I M
reference 字段里指定参考节点，通常是接地端 (即 0)。
null Current,本选项设定找出输出电流与输入电压之比,选取本选项后，
就可以在 Output source 字段中指定所要测量的输出电压源。
如下图所示为转移函数分析的结果,
圖(43) 转移函数分析的结果
6-13 最坏状态分析
最坏状态分析是以统计分析的方式，以 不同的零件参数，找出可能导致电路的最差表现。当我们要 进行最坏状态分析时，可启动
Simulate/Analyses/Worst Case 命令，屏幕出现如下图所示之对话盒,
第六章 认识模拟与分析 6-51
圖(44) 最坏状态分析
其中包括四页,除了 Model tolerance List 页及 Analysis Parameters 页外，
其余皆与直流操作点分别的设定一样，详见 6-1 节。在 Model tolerance List
页里,Current list of tolerances 区块里，列出目前的零件模型误差，我们可以按 钮新增误差的设定，屏幕 出现如下图所示之对话盒,
6-52 计算机辅助电路仿真－Electronics Workbench M u l t i S I M
圖(45) 新增零件模型误差设定
我们可以在 Parameter Type 字段里选择所要设定的是零件模型参数
(Model Parameter 选项 )，还是零件装置参数 (Device Parameter 选项 )，其下的
Parameter 区块将随之而变，如下说明,
1,Device Parameter：本选项设定零件装置参数,选取本项后，区块里将出现五个字段，如下图所示。我们可以在 Device Type字段里，指定所要设定参数的零件种类，其中包括电路图 里所用到的零件种类，例如 BJT(双极性晶体管类),Capacitor(电容器类),Diode(二极管类),Resistor(电阻
第六章 认识模拟与分析 6-53
器类),Vsource(电压源类) 等。 Name字段里，指定所要设定参数的零件序号，例如 Q1 晶体管，则指定为qq1 ； C1 电容器，则指定为cc1 等。
Parameter字段里，指定所要设定的参数，当然，不同零件有不同的参数，
以晶体管为例，则可指定为 off(不使用 ),icvbe(即 i
c
,v
be
),icvce(即 i
c
、
v
ce
),area(区间因素 ),ic(即 i
c
),sens_area(即灵敏度 ),temp(温度 )； Present
Value字段为目前该参数的设定值 (不可更改) ； Description字段为说明字段 (不可更改 )。
圖(46) 零件装置参数设定
2,Model Parameter：本选项设定零件模型参数，选 取本项后，区块里将出现五个字段，如下图所示。我们可以在 Device Type 字段里，指定所要设定参数的零件种类，其中包 括电路图里所用到的零件种类，例如
BJT(双极性晶体管类 ),Capacitor(电容器类 ),Diode(二极管类 ),
Resistor(电阻器类 ),Vsource(电压源类 )等。Name 字段里，指定所要设定参数的零件名称。 Parameter 字段里，指定所要设定的参数；Present
Value 字段为目前该参数的设定值 (不可更改 )； Description 字段为说明字段 (不可更改 )。
6-54 计算机辅助电路仿真－Electronics Workbench M u l t i S I M
圖(47) 零件模型参数设定
在图(45) 对话盒的最下方有个 Tolerance 区块，其功能是设定误差的设定方式，其中包括四个字段，如下说明,
1,Distribution：本字段的功能是设定误差的分布方式，其中包括
Guassian(高斯分布 ),Uniform(单一分布 )等两个选项。
2,Lot number：本字段的功能是设定随机数产生的批号，在此选取
Unique 选项即可。
3,Tolerance Type,本字段的功能是设定误差的形式，其中包括
Absolute(绝对值 ),Percent(百分比 )等两个选项。
4,Tolerance value：本字段的功能是设定误差值。
当我们完成新增设定后，按 钮关闭此对话盒，即可将新增项目带回前一个对话盒( 图 (44)) 。而在图(44) 里，还有两个按钮，
钮的功能是编辑在区块里所选取的误差设定项目，按下此钮，将可开启如图 (45)所示之对话盒，其中各项，刚才已说明。
钮的功能是删除在区块里所选取的误差设定项目。
第六章 认识模拟与分析 6-55
圖(48) Analysis Parameters 页
如上图所示，在 Analysis Parameters 页里包括下列项目,
null Analysis：本字段的功能是设定所要进行的分析，其中包括 AC
analysis(交流分析 )及 DC operating point(直流操作点分析 )等两个选项。
null Output variable：本字段的功能是指定所要分析的输出节点。
6-56 计算机辅助电路仿真－Electronics Workbench M u l t i S I M
null Function：本字段的功能是设定分析的方式，包括 MAX(最大),
MIN(最小 ),RISE EDGE(升缘) 及 FALL EDGE(降缘) 等四个选项，如果指定 RISE EDGE 或 FALL EDGE 选项,则需在其右边的 Threshold
字段指定其门坎电压。
null Direction：本字段的功能是设定方向，包括 Default,Low 及 High
等三个选项。
null Restrict to range：本选项的功能是设定 X 轴的范围，选取本选项后，
然后在 X low 字段里指定 X 轴的最低值 (程序预置为 0),X high 字段里指定 X 轴的最高值 (程序预置为 1)。
null Group all traces on one plot：本选项的功能是设定将所有分析的曲线，放置在同一个分析图里。
6-14 蒙地卡罗分析
蒙地卡罗分析是一种运用统计的技巧，随机 变化零件误差参数，以分析电路的动作。MultiSIM 所提供的蒙地卡罗分析，可用在直流操作点分析、
瞬时分析及交流分析。当我们要进 行蒙地卡罗分析时，可启动
Simulate/Analyses/Monte Carlo 命令，屏幕出现如下图所示之对话盒,
第六章 认识模拟与分析 6-57
圖(49) 蒙地卡罗分析
如上图所示，此对话盒除了 Analysis Parameters 页以外，与最坏状态分析的对话盒完全一样，详见图 (44)。而 Analysis Parameters 页如下图所示,
6-58 计算机辅助电路仿真－Electronics Workbench M u l t i S I M
圖(50) Analysis Parameters 页
如上图所示，在 Analysis Parameters 页里包括下列项目,
null Analysis：本字段的功能是设定所要进行的分析，其中包括 Transient
analysis(瞬时分析 ),AC analysis(交流分析 )及 DC operating point(直流操作点分析 )等两个选项。
null Number of runs：本字段的功能是指定所要执行的次数。
第六章 认识模拟与分析 6-59
null Output variable：本字段的功能是指定所要分析的输出节点。
null Function：本字段的功能是设定分析的方式，包括 MAX(最大),
MIN(最小 ),RISE EDGE(升缘) 及 FALL EDGE(降缘) 等四个选项，如果指定 RISE EDGE 或 FALL EDGE 选项,则需在其右边的 Threshold
字段指定其门坎电压。
null Direction：本字段的功能是设定方向，包括 Default,Low 及 High
等三个选项。
null Restrict to range,本选项的功能是设定 X 轴的范围,选取本选项后，
然后在 X low 字段里指定 X 轴的最低值 (程序预置为 0),X high 字段里指定 X 轴的最高值 (程序预置为 1)。
null Group all traces on one plot：本选项的功能是设定将所有分析的曲线，放置在同一个分析图里。
null Text Output：本字段的功能是设定文字输出的方式。
如下图所示为蒙地卡罗分析的结果,
6-60 计算机辅助电路仿真－Electronics Workbench M u l t i S I M
圖(51) 蒙地卡罗分析
6-15 布线宽度分析
布线宽度分析是一项 MultiSIM 特有的电路分析功能，这项功能能帮设计者找出该电路在设计电路板 (PCB)时，其走线的宽度为何？当我们要进行布线宽度分析时，可启动 Simulate/Analyses/ Trace Width Analysis 命令，屏幕出现如下图所示之对话盒,
第六章 认识模拟与分析 6-61
圖(52) 布线宽度分析
如上图所示，此对话盒除了 Trace width analysis 页以外，其余皆与直流操作点分别的设定一样，详见 6-1 节。而 Trace width analysis 页如下说明,
null Maximum temperature above ambient：本字段的功能是设定周遭可能的最大温度。
null Weight of plating：本字段的功能是设定每平方英呎的铜膜重量，换
6-62 计算机辅助电路仿真－Electronics Workbench M u l t i S I M
言之，就是铜膜的厚度。
null Set node trace widths using the results from this analysis：本选项的功能是设定电路板布线时，走线宽度按本分析的结果设定之。
如下图所示为走线宽度分析的结果,
圖(53) 布线宽度分析的结果
第六章 认识模拟与分析 6-63
6-16 批次分析
批次分析 是设定几个分析分批执行。当 我们要进行批次分析时，可启动
Simulate/Analyses/Batched Analysis 命令，屏幕出现如下图所示之对话盒,
圖(54) 批次分析
这时候，请在左边 Available analyses 区块里，选取所要执行的分析，再按 钮，即可将它移入右边的 Analyses To Perform 区块里；如果所选择的分析项目，须要设定参数的话，则在按 钮，将开启其设定对话盒，以 DC operating point 项为例，屏幕将出现如下图所示之
6-64 计算机辅助电路仿真－Electronics Workbench M u l t i S I M
对话盒,
圖(55) 直流操作点分析
这时候，先在左边选取所要分析的节点，按 钮将它移入右边，最后 按钮，退回原对话盒，而在右边的 Analyses To Perform
区块里，将多出一项，如下图所示,
第六章 认识模拟与分析 6-65
圖(56) 加入一项分析
全部指定完成后，按 钮即可批次执行所指定的各项分析。
6-17 使用者定义分析
在 MultiSIM 里，我们也可以自行定义电路分析，当我们要进行使用者定义分析时，可启动 Simulate/Analyses/User Defined Analysis 命令，屏幕出现如下图所示之对话盒,
6-66 计算机辅助电路仿真－Electronics Workbench M u l t i S I M
圖(57) 使用者定义分析
这时候，请在区块里，按 SPICE 命令编写分析的指令，最后，按钮即可执行此项分析。
6-18 噪声指数分析
噪声指数分析属于射频分析的一部分，不管 是放大器的输入端，或是天线，噪声将伴随着信号一起进入电路，而在电路中，被动零件 (如电阻器等 )
第六章 认识模拟与分析 6-67
也将产生琼森噪声 (Johnson Noise)或热噪声、主动零件( 如晶体管) 将产生放射噪声 (Shot Noise)或 Flicker Noise。 不管从哪里来的噪声,经过电路放大后，
将全部汇总于输出端，而所谓的噪声指数指的就是输入端的信号 /杂音比，
与输出端的信号 /杂音比之比，即,
OO
SS
NS
NS
F
/
/
=
其中的 S
S
为输入端的信号,N
S
为输入端的噪声,S
O
为输出端的信号,N
O
为输出端的噪声。而 MultiSIM计算噪声指数指的就是根据下列方程式,
S
O
GN
N
F =
其中的 N
O
为输出噪声的功率,N
S
为电阻器产生的热噪声、G 为该电路的交流增益。 MultiSIM计算噪声指数的单位为 dB，即,
10log
10
(F) dB
当我们要进行噪声指数分析时，可启动 Simulate/Analyses/Noise Figure
Analysis 命令，屏幕出现如下图所示之对话盒,
6-68 计算机辅助电路仿真－Electronics Workbench M u l t i S I M
圖(58) 杂音指数分析
如上图所示，此对话盒除了 Analysis Parameters 页以外，其余皆与直流操作点分别的设定一样，详见 6-1 节。而 Analysis Parameters 页如下说明,
null Input noise reference source：本字段的功能是设定输入噪声的信号源。
null Output node：本字段的功能是设定输出节点。
第六章 认识模拟与分析 6-69
null Reference node：本字段的功能是设定参考节点,通常就是接地点。
null Frequency：本字段的功能是设定频率。
null Temperature：本字段的功能是设定温度，请使用凯氏温度。
如下图所示为噪声指数分析的结果,
圖(59) 噪声指数分析的结果
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