Multisim14电路设计与仿真中的高级分析方法（微视频教学）

   
在电子电路中，需要对所制作电路的各种技术参数进行分析，以判断电路的性能指标是否符合要求。Multisim 14.0具有丰富的电路所需要的仿真与分析功能。

"Sensitivity"（灵敏度）分析指电路中某个元件的参数发生变化时，分析它的变化对电路节点电压或支路电流的影响。

灵敏度分析包括直流灵敏度分析和交流灵敏度分析。直流灵敏度分析的仿真分析结果以数值的形式显示， 交流灵敏度的仿真分析结果可以用曲线的形式显示。

在Multisim14.0中建立电路如图10-19所示。执行"Simulate"→"Analyses and simulation" 命令，弹出"Analyses and simulation" 窗口，在“Active Analysis”选项区中选择“Sensitivity”，打开“Sensitivity”对话框，共4个选项卡，除“Analysis parameters”外，其余均与“DC Operating Point”相同。灵敏度分析“Analysis parameters”选项卡如图10-20所示，对其说明如下。

1）Output nodes/currents：输出节点，其中包括3个单选按钮。“Voltage”单选按钮用于选择进行电压灵敏度的分析。选中该单选按钮后，在“Output node”下拉列表中选择要分析的节点，这里选择V（2）；在“Output reference”下拉列表中选择输出端的参考节点，这里选择V（0）；“Current”单选按钮用于选择进行电流灵敏度的分析，用法与“Voltage”单选按钮类似，这里不作选择；“Expression”单选按钮是为分析结果增加一个表达式的显示形式，选择进行变量表达式灵敏度分析，这里不作选择。

2）Output scaling：用于选择输出灵敏度的格式，有Absolute（绝对灵敏度）和Relative（相对灵敏度）两种，这里选择“Relative”。

3）Analysis Type：对直流灵敏度分析或交流灵敏度分析进行设置，这里选择“DC Sensitivity”。

在灵敏度分析“Output”选项卡中，将所有的变量rr1、rr2、vv1都设置为输出节点。设置完后单击“Run”按钮，灵敏度分析结果如图10-21所示。

灵敏度与误差的关系密切。如果设电路的理想输出为Y，X为电路中的某个参数，则电路输出信号的偏差ΔY/Y=ΔX/X×Z。这里Z为X所对应的灵敏度，相当于图10-21中的数值。ΔX/X为器件偏离标称值的程度，即参数偏差，可以用百分比表示。在灵敏度分析时，为了理解问题的方便，一般视电源的误差可以忽略，在图10-21中，vv1项的灵敏度为1，这是因为vv1就是电源电压。

电路系统传递函数的极点决定了系统是否稳定，零点和极点一起决定了系统的稳态性能指标，因此对系统传递函数的零极点分析是很有必要的。对于高阶系统，直接求取其零极点比较有难度，Multisim 14.0提供的“Pole Zero（极点零点）”分析可快速求出系统的零极点。

在Multisim 14.0中建立仿真电路如图10-22所示，读者可自行用信号流图结合梅森公式求得系统传递函数。执行“Simulate”→“Analyses and simulation”命令，弹出“Analyses and simulation”窗口，在“Active Analysis”选项区中选择“Pole Zero”，打开“Pole Zero”对话框，其“Analysis parameter”选项卡如图10-23所示，各参数含义如下。

图10-22  零极点分析仿真电路

1）Analysis type：用于设置零极点分析的分析类型。该选项区共有4个选择模式：Gain Analysis（电压增益分析），即输出电压/输入电压；Impedance Analysis（互阻抗分析），即输出电压/输入电流；Input Impedance（电路输入阻抗）以及Output Impedance（电路输出阻抗）。

图10-23  零极点分析“Analysis parameters”选项卡

2）Nodes：用于设置输入/输出的节点（正、负端点）。该选项区包括“Input（+）”下拉列表，即正的输入端点；“Input（-）”下拉列表，即负的输入端点（通常接地，即节点0）；“Output（+）”下拉列表，即正的输出端点；“Output（-）”下拉列表，即负的输出端点（通常接地，即节点0）。

3）Analysis performed：用于设置分析的对象，有Pole Analysis（只求出极点）、Zero Analysis（只求出零点）和Polo-Zero Analysis（同时求出零点和极点）3种选项。

Analysis options和Summary的设置和其他分析方法相同，默认设置即可，设置参数如图10-23所示。

单击“Run”按钮，零极点分析结果如图10-24所示，其中，“Real”表示实部，“Imaginary”表示虚部。根据仿真结果可知该系统无零点，有3个极点（取近似值），分别为-1、-1+0.709j和-1-0.709j。即系统传递函数为：H（s）= 0.5/（s+1）（s+1+0.709j）（s+1-0.709j）=1/（s3+2s2+2s+1），与理论分析一致。

图10-24  零极点分析结果