CAD教案(5章37-46共10课时)74_83

《电子CAD》教案第74页74第五章高级分析功能一、教学目的了解在仿真软件Multisim中高级分析功能的使用方法二、教学重点1、Multisim中各种高级分析功能的使用方法三、教学难点1、直流分析、交流分析2、傅里叶分析、直流扫描分析、参数扫描分析四、课时安排本章共十课时，其中6课时理论、4课时上机总第37课时第一节高级分析方法及如何进行分析一、教学目的了解常用的分析方法及分析的基本步骤二、教学重点1、高级分析的一般分析步骤三、教学方法讲解演示法四、教学过程·导入新课上一章介绍了Multisim提供的各种虚拟仪器，这些仪器给电路的分析带来了极大的方便，但有时在电路中需要对多个参数进行分析或用这些虚拟仪器无法满足分析的要求,Multisim还提供了电路的分析功能供用户对电路的设计等进行进一步的分析和仿真。·讲授新课一、Multisim提供的高级分析方法种类Multisim提供了直流工作点分析、交流分析、瞬态分析、傅里叶分析(频谱分析)、噪声分析、失真分析、直流扫描分析、直流和交流灵敏度分析、参数扫描分析、温度扫描分析、最坏状况分析、极点-零点分析、蒙特卡罗分析、射频分析、批量分析、用户自定义分析等，这些分析可以包括电路的设计、调试的各领域，其中RF分析是Multisim的特有分析方法，而其余的分析大多数是基于Spice3.5的基础上的分析方法，RF分析克服了Spice让模型在频率较高情况下不能准确分析的问题。《电子CAD》教案第75页75我们后面主要介绍使用较多的一些分析方法，常用分析方法如下:●直流工作点分析。分析电路直流通路各结点的直流电压和电流大小。●交流分析。二端口电路频率曲线的分析。●傅里叶分析。输出信号的频谱分析。●直流扫描分析。分析直流电压源或电流源的变化对直流工作点的影响。●失真分析。分析电路输出信号的失真情况。●参数扫描分析。分析电路中某参数对输出的影响情况。●温度扫描分析。分析温度变化对输出的影响。二、如何进行分析对电路的状态或输出的信号波形进行分析的步骤如下:(1)先绘制电路，设置电路中各元件的参数，给电路加上地线(必须加,否则将无法进行分析);(2)选择右键菜单下的Show...,在弹出的对话框中选中Shownodename(显示结点名)。结点名为电路分析时的参考点，在对电路进行分析时结点名是必须可以看到的,不显示结点名将不知道对哪些结点进行分析;(3)在Simulate菜单中选择Analyses，再在下一级菜单中选择需要的分析方法,这时会弹出具体分析的对话框,其中包括:●FrequencyParameters(分析参数表)。设置分析的参数，如进行AC分析时设置其AC分析的频率范围及XY坐标的显示方式(对数显示还是线性显示等)。●OutputVariables(输出变量)。从电路的各结点中选择需要进行分析的结点，故进行电路分析时应将Show中的Shownodename选中。●MiscellaneousOptions(其他选项)。供用户对分析的标题、分析的结果的波形参数加以修改。●Summay(概述)。列举了所有对当前分析有关的各种参数的设置情况。(4)对上面参数进行设置后就可以进行分析了，进行分析只要单击Simulate按钮，这时就可以得到所需要的分析结果。显示/隐藏电路结点名《电子CAD》教案第76页76总第38、39课时第二节直流工作点分析一、教学目的掌握直流工作点分析(DCOperatingPointAnalysis)方法二、教学重点直流工作点分析(DCOperatingPointAnalysis)三、教学方法讲解演示法四、教学过程·导入新课直流工作点分析是分析电路中各结点的直流电压及电流情况。在进行直流工作点的分析时，交流信号源视为短路，电容视为开路，电感也视为短路，所以直流工作点的分析是一种小信号的近似分析，如对于大信号的电路其分析是不可靠的。·讲授新课一、直流工作点分析举例1、简单串联电路工作点分析一个简单的串联电路，电路中包含有一个直流电压源和一个交流电压源，两个20kΩ的电阻，在绘制用于直流工作点分析的电路中必须有接地点，否则无法进行分析。当绘制好电路后选择Simulate菜单下的Analyses/DCOperatingPointAnalysis命令,在弹出对话框的OutputVariables中选择结点3和vv1#Branch和vv2#Branch去进行分析，选择后单击下面Simulate按钮就可以得到分析结果。直流工作点分析电路《电子CAD》教案第77页772、单管共射放大电路工作点分析一单管放大器的典型电路，其管子的β值为50，按照一般的分析是需要用公式进行计算的，通过电路的仿真分析瞬间就可以得到结果了。当绘制好电路后在进行分析前首先得将三极管β值设置为50，其在晶体管的模型参数中用Bf表示，设置方法是双击三极管的符号，弹出元件设置对话框，选择EditModel在弹出的新对话框中将找到的Bf=xxx改为50。单击ChangePartModel按钮后退出。当设置好绘制好电路后选择Simulate菜单下的Analyses/DCOperatingPointAnalysis命令,在弹出对话框的OutputVariables中选择结点3和vv1#Branch和vv2#Branch去进行分析，选择后单击下面Simulate按钮就可以得到分析结果。直流工作点分析设置对话框及分析结果《电子CAD》教案第78页78二、直流工作点分析不成功的情况直流工作点分析有时会不成功，下面的一些情况可能会导致分析的失败:(1)在分析电路之外存在一个独立的元件。如在绘制电路图时，不小心多画了一个元件。(2)某些元件的一些多余端悬空着.如一个单刀双掷开关其三个端仅有两个端与其他元件相连接。(3)一些元件没有接地的通路或电路中没有接地。(4)电路中存在数字元件等。直流工作点分析电路及结果《电子CAD》教案第79页79总第40课时第三节交流分析及傅里叶分析一、教学目的掌握交流分析(ACAnalysis)傅里叶分析(FourierAnalysis)二、教学重点交流分析(ACAnalysis)傅里叶分析(FourierAnalysis)三、教学方法讲解演示法四、教学过程·讲授新课一、交流分析(ACAnalysis)交流分析时电路中元件是以小信号模型进行分析的，故首先计算电路的直流工作点，以确定电路中非线性元件的小信号工作模型，在交流分析时直流电压源视为短路，直流电流源视为开路，电阻、电容及电感都以交流模型来表示。交流分析实际上是分析输出与输入在不同频率时的不同响应，可分为幅度与频率的响应关系及相位与频率的响应关系，交流分析实际上是与波特图示仪测量幅频特性及相频特性是一致的，其设置方法也是类似的。在AC分析时电路的非直流信号全部自动作为交流信号源进行处理。二、傅里叶分析(FourierAnalysis)傅里叶分析是通过对时域的波形信号进行傅里叶级数的展开，从而分析出构成信号的直流、基波和各次谐波的幅度分配情况。傅里叶分析通常根据分析信号的类型分为连续博里叶分析和离散傅里叶分析。连续傅里叶是采用数学的方法对连续信号进行傅里叶级数展开后得到各种频率成分幅度大小的分析方法。而离散傅里叶分析是通过对信号经过取样及量化变为数字信号，利用数字信号处理方法进行分析的方法，如果信号在时间上具有周期性，则计算过程可加以简化，这时一般采用快速傅里叶变换FFT进行分析，Multisim中的傅里叶分析就是一种快速博里叶分析(FFT)，故其只能对周期性信号进行分析。两个例子：(1)方波信号的傅里叶分析(2)调幅信号频谱的分析《电子CAD》教案第80页80总第41、42课时第四节其他常见分析方法一、教学目的了解直流扫描分析(DCSweepAnalysis)了解参数扫描分析(ParameterSweepAnalysis)二、教学重点直流扫描分析(DCSweepAnalysis)参数扫描分析(ParameterSweepAnalysis)三、教学方法讲解演示法四、教学过程·导入新课下面我们来看看其他几种常见的分析方法。·讲授新课一、直流扫描分析(DCSweepAnalysis)直流扫描分析是计算各结点直流工作点随电路中直流电压源电压变化的情况，通过该分析可以观察电源电压发生变化时直流工作点的变化情况，从中找出最佳的工作电压。注意数字电路在DC扫描时看做高阻接地。1、直流扫描分析的参数设置直流扫描分析设置《电子CAD》教案第81页81DC扫描参数设置对话框，其设置比较简单，只要设置DC电源的电压变化范围的起点、终点l及扫描点的增量，如果有两个电压源可以分别进行参数设置。2、直流扫描分析的应用举例A单管放大器分析B稳压管的稳压效果分析二、参数扫描分析(ParameterSweepAnalysis)利用参数扫描可将电路中任何一个元件作为扫描对象，通过对元件的扫描，观察该元件参数对电路影响，在参数设置中可以设置的元件参数有3个:起始值、终止值、变化的增量。三、温度扫描分析(TemperatureAnalysis)利用温度扫描分析，可以快速检验温度变化对电路性能的影响。该分析相当于在实际产品检验k中的温度老化实验，将电路放置在不同的温度中测试电路参数的变化，用户可以通过选择温度的开始值、结束值和增量值来控制温度的扫描分析。温度扫描分析适用于DC工作点分析、瞬态分析和AC频率分析，温度仅影响与温度有关的元件或模型。参数扫描分析设置《电子CAD》教案第82页82总第43-44课时一、上机目的1、掌握进行高级分析的一般步骤；2、掌握直流工作点分析(DCOperatingPointAnalysis)；3、掌握交流分析(ACAnalysis)；二、上机重点1、掌握进行高级分析的一般步骤；2、掌握直流工作点分析(DCOperatingPointAnalysis)；3、掌握交流分析(ACAnalysis)；三、上机步骤1、对电路进行分析的一般步骤如下:(1)先绘制电路，设置电路中各元件的参数，给电路加上地线(必须加,否则将无法进行分析);(2)选择右键菜单下的Show...,在弹出的对话框中选中Shownodename(显示结点名)。结点名为电路分析时的参考点，在对电路进行分析时结点名是必须可以看到的,不显示结点名将不知道对哪些结点进行分析;(3)在Simulate菜单中选择Analyses，再在下一级菜单中选择需要的分析方法,这时会弹出具体分析的对话框,其中包括:●FrequencyParameters(分析参数表)。设置分析的参数，如进行AC分析时设置其AC分析的频率范围及XY坐标的显示方式(对数显示还是线性显示等)。●OutputVariables(输出变量)。从电路的各结点中选择需要进行分析的结点，故进行电路分析时应将Show中的Shownodename选中。●MiscellaneousOptions(其他选项)。供用户对分析的标题、分析的结果的波形参数加以修改。●Summay(概述)。列举了所有对当前分析有关的各种参数的设置情况。(4)对上面参数进行设置后就可以进行分析了，进行分析只要单击Simulate按钮，这时就可以得到所需要的分析结果。2、直流工作点分析A简单串联电路工作点分析B单管共射放大电路工作点分析3、交流分析简单滤波器的交流分析《电子CAD》教案第83页83总第45、46课时一、上机目的1、掌握傅里叶分析(FourierAnalysis)；2、了解直流扫描分析(DCSweepAnalysis)；3、了解参数扫描分析(ParameterSweepAnalysis)。二、上机重点1、掌握傅里叶分析(FourierAnalysis)；2、了解直流扫描分析(DCSweepAnalysis)；3、了解参数扫描分析(ParameterSweepAnalysis)。三、上机步骤1、傅里叶分析(FourierAnalysis)两个例子：(1)方波信号的傅里叶分析(2)调幅信号频谱的分析2、直流扫描分析的应用举例A单管放大器分析B稳压管的稳压效果分析3、参数