基于Multisim2001的模拟电路设计分析

陈思衡

（南京大学金陵学院 江苏 南京 210000）

1 引言

电子设计自动化（EDA）是当前科技发展的重要成果，其较好的改变了传统的电路设计方法（即基于变量估计与电路实验），可以为相关设计人员的各项操作提供辅助，使其借助计算机，高质量、完整性的完成各项工作，如逻辑、功能设计，以及功能分析、时序测试等，此外，还能通过计算机系统软件的应用，开展PCB板的电磁兼容与温度分布测试（EMC），因而有助于产品研发周期的缩短，促进产品市场竞争力的大幅提升。本文结合当前实况，给出了一种以Multisim2001（EDA软件）为基础，可以在设计辅助系统时，围绕电路，根据其实际情况，开展仿真分析，现对此作一剖析。

2 Multisim2001的功能与特点分析

针对Multisim而言，实际就是由加拿大ⅡT公司基于EWB而开发出的一种电子电路仿真设计软件，其作为一种EDA工具，主要用作电子线路的仿真与设计。需指出的是，Multisim实为一种基于Windows而开发出的仿真工具，在设计板级的模拟/数字电路板中也使用，囊括了诸多内容，不仅有基于电路原理图且比较先进、实用的电路硬件描述语言摄入方式，而且还有图形输入等，因而有着更好的仿真分析效率。还需要强调的是，其作为一种涉及内容宽泛且较为健全的集成化设计环境，主要特点为：（1）在图形界面上比较的直观。其在具体的操作界面上，更加的清晰与直观，并且还富有人性化，无论是在绘制电路过程中所需要的各种元器件，还是在仿真分析过程中所用到的一些测试仪器，均可以拖入到屏幕上，然后用鼠标进行双击，如此一来，便可用导线将其高质量的连起来。（2）元器件库庞大。能够提供多种建模精确的元器件，如电阻、极管及电感、电容等。而在根据现实需要对集成电路进行模拟时，提供诸多集成电路、运算放大器等。而在数字电路方面，也有着较多类型，比如有4000系列、74系列集成电路等。（3）仿真能力强大。除了能够围绕模拟电路或者数字电路展开仿真分析之外，还能根据实际情况，开展数模混合仿真分析，特别是增加了更为先进的射频（RF）电路的仿真功能，即便出现仿真失败情况，也会将出错信息显示出来，并将出错原因提示出来；另外，所得到的仿真结果，会被实时储存与打印。（4）分析功能强大。其提供了多达14种仿真分析方法，比如变流分析、噪声分析、直流工作点分析、失真分析等。（5）健全的虚拟仪器功能。在整个仪器仪表库当中，提供了诸多仪器仪表，比如频谱分析仪、字信号发生器、瓦特表、信号发生器、万用表、逻辑转换仪等[1-2]。

3 Multisim2001下的电路设计与仿真

3.1 电路结构分析

利用Multisim2001对电路展开全面设计，无需去学习计算机控制语言，也不需要学习输入、输出指令；还需要指出的是，在实际操作过程中，也无需围绕电子电路图的具体程序展开编写，仅需根据现实情况及具体需要，在电路设计窗口当中，把虚拟仪器、虚拟电子元件置入，且利用节点与连线，与所对应的测量接口相连，便可以自虚拟器仪表上，观察各种仿真波形，此外，还需要明确相关参数结果的准确性。现围绕检波放大电路（Ⅰ级伺服控制器Ⅱ中）为对象，就其设计思路进行有目的性的改进与分析：针对基础型运载型号产品，其检波功能电路（伺服系统）的主要构成为两级运算放大器；其中，对于第1级来考量，实际就是一个比较典型的T形网络反相比例运算电路（由LM108构成），其有助于输入阻抗的提升，且还能实现低通滤波；对于第2级来讲，实为一个电流并联负反馈电路（由LM747构成），其作为一个近似恒流源，能够高质量的完成电压-电流转换。

3.2 电路仿真分析

用Multisim2001围绕电路实施仿真分析，用开关与直流ⅠV电源，进行1个1V阶越信号输入的模拟。需指出的是，此电路的阶跃响应时间是3.9ms（将达成响应的90%当作响应完成），位于绕组上的电流是7.95mA，也就是电流与电压之间的比值为7.95mA：1V，其相比于理论计算值，有偏差。通过对误差原因展开全面、深入分析，从中发现，在非理想运算放大器当中，除了有输入失调电流Ⅰos之外，还有与之相匹配的输入失调电压Vos，除此之外，还有其它的非理想因素，比如输入偏置电流ⅠB等；针对T形网络反相比例运算电路来分析，其失调匹配电阻R5的偏差较大，导致电路输出有着比较大的误差电压（即9.52mV），最终输出的是累积误差，实际电流选用的为67k，有着并不大的影响，输出误差电流是3.42μA。考虑原先电路比较复杂，器件多，决定对原先电路进行改建，即构建一个电流并联负反馈电路替代原先电路的功能[3]。

4 结语

综上，借助Multisim2001软件对模拟电路进行模拟，其测试结果基本相同于实验室面板上所建立的电路测试结果，但需要指出的是，其不受仪器、元器件数量等因素的干扰或限制，因而可以达到节约成本以及节省时间的目的。因此，提高分析能力，促进仿真性能的提升，可以辅助设计者，使其更好、更快的完成各项设计工作。