基于Multisim的調(diào)頻電路設(shè)計(jì)與仿真

1、實(shí)踐教學(xué) 蘭州理工大學(xué)計(jì)算機(jī)與通信學(xué)院2011年秋季學(xué)期高頻電子線路課程設(shè)計(jì)題 目：基于Multisim的調(diào)頻電路設(shè)計(jì)與仿真專業(yè)班級(jí)： 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)老師： 賈 科 軍成 績(jī)： 目錄摘要1第一章 緒論21.前言22.基本原理2第二章 頻率的調(diào)制與解調(diào)42.1 調(diào)頻的方法及原理41）直接調(diào)頻原理42）變?nèi)荻O管調(diào)頻53）晶體振蕩器直接調(diào)頻72.2 FM解調(diào)的方法及原理101） 單失諧回路斜率鑒頻器102） 雙失諧回路斜率鑒頻器11第三章 基于Multisim的調(diào)頻電路設(shè)計(jì)與分析143.1 Multisim軟件介紹143.2 系統(tǒng)分析213.3 基于Multisim的頻率的調(diào)制與解調(diào)仿真

2、分析223.3.1 頻率的調(diào)制電路及分析22頻率的解調(diào)電路及分析23第四章 總結(jié)25參考文獻(xiàn)26體會(huì)、感想、致謝.27基于Multisim的調(diào)頻電路設(shè)計(jì)與仿真摘要頻率的調(diào)制和解調(diào)是通信電子線路中非常重要且比較關(guān)鍵的一部分，調(diào)頻電路在通信電子線路中運(yùn)用非常廣泛且作用很大,如何學(xué)好此部分對(duì)我們來說非常重要。本課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容是學(xué)習(xí)基于Multisim的調(diào)頻電路設(shè)計(jì)與仿真。用Multisim仿真軟件進(jìn)行調(diào)頻電路調(diào)頻和解調(diào)，得到仿真結(jié)果。調(diào)制信號(hào)的仿真結(jié)果是彈簧波形圖,解調(diào)信號(hào)的仿真結(jié)果是調(diào)制信號(hào)波形圖。從仿真結(jié)果中更好地理解頻率的調(diào)制和解調(diào)。關(guān)鍵詞：頻率的調(diào)制和解調(diào)；Multisim;仿真分析。第一章

3、 緒論1.前言著全球經(jīng)濟(jì)一體化的發(fā)展，世界通信行業(yè)也是日新月異，發(fā)展迅猛之快，更新速度之極，給與我們巨大的挑戰(zhàn)和機(jī)遇?！巴ㄐ烹娮泳€路”是學(xué)習(xí)通信的基礎(chǔ)課程，“高頻電子線路”具有很強(qiáng)的理論性和實(shí)踐性。頻率的調(diào)制和解調(diào)是通信電子線路的重要組成部分。此部分在學(xué)習(xí)的過程當(dāng)中具有有一定的困難。為了更好的學(xué)習(xí)，采用計(jì)算機(jī)輔助分析方法。本課程設(shè)計(jì)是基于Multisim的調(diào)頻電路的設(shè)計(jì)和仿真。2.基本原理高頻電子線路主要的學(xué)習(xí)內(nèi)容是無線電通信系統(tǒng)中發(fā)射和接收設(shè)備中單元電路的形式及工作原理等。在無線電發(fā)射機(jī)中，需要發(fā)射的低頻調(diào)制信號(hào)（如由語音信號(hào)轉(zhuǎn)換而來的電信號(hào)）都要經(jīng)過調(diào)制才能發(fā)送傳輸。所謂調(diào)制是指用低頻調(diào)制

4、信號(hào)去改變高頻振蕩波，使其隨低頻調(diào)制信號(hào)的變化規(guī)律（幅度、頻率或相位）相應(yīng)變化的過程。由這些經(jīng)過調(diào)制后的已調(diào)波攜帶低頻信號(hào)的信息到空間進(jìn)行傳輸，完成信號(hào)的發(fā)射。從頻譜的角度來看，調(diào)制是將低頻調(diào)制信號(hào)的頻譜從低頻端搬到高頻端的過程。所謂解調(diào)是在無線電接收機(jī)中，從接收到的已調(diào)波信號(hào)中恢復(fù)出原低頻調(diào)制信號(hào)的過程稱之為解調(diào)。從頻譜的角度來看，解調(diào)則是將信號(hào)的頻譜從高頻端搬回到低頻端的過程。 調(diào)頻電路廣泛運(yùn)用于無線廣播、電視節(jié)目傳播、移動(dòng)通信、微波和衛(wèi)星等通信系統(tǒng)中，頻率調(diào)制信號(hào)比調(diào)幅信號(hào)抗干擾性強(qiáng)。使載波頻率按照調(diào)制信號(hào)改變的調(diào)制方式叫調(diào)頻。已調(diào)波頻率變化的大小由調(diào)制信號(hào)的大小決定，變化的周期由調(diào)制信

5、號(hào)的頻率決定。已調(diào)波的振幅保持不變。調(diào)頻波的波形，就像是個(gè)被壓縮得不均勻的彈簧，調(diào)頻波用英文字母FM表示。Multisim 是一個(gè)能進(jìn)行電路原理設(shè)計(jì)、對(duì)電路功能進(jìn)行測(cè)試分析的仿真軟件。Multisim 的功能更強(qiáng)大，更適合于對(duì)模擬電路、數(shù)字電路和通信電路等的仿真與測(cè)試。它的元器件庫(kù)提供數(shù)千種電路元器件供仿真選用，提供的虛擬測(cè)試儀器儀表種類齊全，還有較為詳細(xì)的電路分析功能，仿真速度更快。它將實(shí)驗(yàn)過程中創(chuàng)建的電路原理圖、使用到的儀器、電路測(cè)試分析后結(jié)果的顯示圖表等全部集成到同一個(gè)電路窗口中，具有直觀、方便、實(shí)用和安全的優(yōu)點(diǎn)。第二章 頻率的調(diào)制與解調(diào)2.1 調(diào)頻的方法及原理 產(chǎn)生調(diào)頻信號(hào)的電路叫做調(diào)

6、頻器。對(duì)它有四個(gè)主要要求：(1)已調(diào)波的瞬時(shí)頻率與調(diào)制信號(hào)成比例地變化。這是基本要求。(2)未調(diào)制時(shí)的載波頻率，即已調(diào)波的中心頻率具有一定的穩(wěn)定度(視應(yīng)用場(chǎng)合不同而有不同的要求)。(3)最大頻移與調(diào)制頻率無關(guān)。(4)無寄生調(diào)幅或寄生調(diào)幅盡可能小。產(chǎn)生調(diào)頻信號(hào)的方法很多，歸納起來主要有兩類：第一類是用調(diào)制信號(hào)直接控制載波的瞬時(shí)頻率直接調(diào)頻。第二類是先將調(diào)制信號(hào)積分，然后對(duì)載波進(jìn)行調(diào)相，結(jié)果得到調(diào)頻波。即由調(diào)相變調(diào)頻間接調(diào)頻。1）直接調(diào)頻原理直接調(diào)頻基本原理是用調(diào)制信號(hào)直接線性地改變載波振蕩的瞬時(shí)頻率。因此，凡是能直接影響載波振蕩瞬時(shí)頻率的元件或參數(shù)，只要能夠用調(diào)制信號(hào)去控制它們，并從而使載波振蕩

7、瞬時(shí)頻率按調(diào)制信號(hào)變化規(guī)律線性地改變，都可以完成直接調(diào)頻的任務(wù)。如果載波由自激振蕩器產(chǎn)生則振蕩頻率主要由諧振回路的電感元件和電容元件所決定。因此，只要能用調(diào)制信號(hào)去控制回路的電感或電容，就能達(dá)到控制振蕩頻率的目的。變?nèi)荻O管或反向偏置的半導(dǎo)體PN結(jié)，可以作為電壓控制可變電容元件；具有鐵氧體磁芯的電感線圈，可以作為電流控制可變電感元件。方法是在磁芯上繞一個(gè)附加線圈，當(dāng)這個(gè)線圈中的電流改變時(shí)，它所產(chǎn)生的磁場(chǎng)隨之改變，引起磁芯的磁導(dǎo)率改變(當(dāng)工作在磁飽和狀態(tài)時(shí))，因而使主線圈的電感量改變，于是振蕩頻率隨之產(chǎn)生變化。2）變?nèi)荻O管調(diào)頻變?nèi)荻O管調(diào)頻的主要優(yōu)點(diǎn)是能夠獲得較大的頻移(相對(duì)于間接調(diào)頻而言)，

8、線路簡(jiǎn)單，并且?guī)缀醪恍枰{(diào)制功率。其主要缺點(diǎn)是中心頻率穩(wěn)定度低。它主要用在移動(dòng)通信以及自動(dòng)頻率微調(diào)系統(tǒng)中。一、基本原理變?nèi)荻O管是利用半導(dǎo)體PN結(jié)的結(jié)電容隨反向電壓變化這一特性而制成的一種半導(dǎo)體二極管。它是一種電壓控制可變電抗元件，其結(jié)電容與反向電壓存在如下關(guān)系： （） 其中，是未施加反向偏置時(shí)的結(jié)電容，是勢(shì)壘電壓，是所施加的反向偏置電壓，為變?nèi)菹禂?shù)。圖2.1(a)表示變?nèi)莨芙Y(jié)電容隨反向電壓變化的關(guān)系曲線。加到變?nèi)莨苌系姆聪螂妷?，包括直流偏壓和調(diào)制信號(hào)電壓，如圖2.1 (b)所示，即 （） 此處假定調(diào)制信號(hào)為單音頻簡(jiǎn)諧信號(hào)。結(jié)電容在的控制下隨時(shí)間發(fā)生變化，如圖2.1(c)所示。圖2.1-用調(diào)制

9、信號(hào)控制變?nèi)荻O管結(jié)電容把受到調(diào)制信號(hào)控制的變?nèi)荻O管接入載波振蕩器的振蕩回路如圖2.2所示，則振蕩頻率亦受到調(diào)制信號(hào)的控制。適當(dāng)選擇變?nèi)荻O管的特性和工作狀態(tài)，可以使振蕩頻率的變化近似地與調(diào)制信號(hào)成線性關(guān)系。這樣就實(shí)現(xiàn)了調(diào)頻。在圖2.2中，虛線左邊是典型的正弦波振蕩器，右邊是變?nèi)莨茈娐?。圖2.2-變?nèi)荻O管調(diào)頻原理電路加到變?nèi)莨苌系姆聪蚱珘簽?（）式中，是反向直流偏壓。圖2.2中，是變?nèi)莨芘c回路之間的耦合電容，同時(shí)起到隔直流的作用；為對(duì)調(diào)制信號(hào)的旁路電容；是高頻扼流圈，但讓調(diào)制信號(hào)通過。3）晶體振蕩器直接調(diào)頻通過振蕩器的學(xué)習(xí)，我們已知，晶體振蕩器有兩種類型。一種是工作在石英晶體的串聯(lián)諧振頻率

10、上，晶體等效為一個(gè)短路元件，起著選頻作用。另一種是工作于晶體的串聯(lián)與并聯(lián)諧振頻率之間晶體等效為一個(gè)高品質(zhì)因數(shù)的電感元件，作為振蕩回路元件之一。通常是利用變?nèi)荻O管控制后一種晶體振蕩器的振蕩頻率來實(shí)現(xiàn)調(diào)頻。變?nèi)荻O管接入振蕩回路有兩種方式。一種是與石英晶體相串聯(lián)，另一種是與石英晶體相并聯(lián)。無論哪一種接入方式，當(dāng)變?nèi)荻O管的結(jié)電容發(fā)生變化時(shí)，都引起晶體的等效電抗發(fā)生變化。在變?nèi)荻O管與石英晶體相串聯(lián)的情況下，變?nèi)莨芙Y(jié)電容的變化，主要是使晶體串聯(lián)諧振頻率fq發(fā)生變化，從而引起石英晶體的等效電抗的大小變化如圖2.3(a)所示。當(dāng)變?nèi)荻O管與石英晶體相并聯(lián)時(shí)，變?nèi)荻O管結(jié)電容的變化，主要是使晶體的并聯(lián)諧

11、振頻率發(fā)生變化，這也會(huì)引起晶體的等效電抗的大小發(fā)生變化，如圖2.3(b)所示，該圖是電納曲線?？傊?，如果用調(diào)制信號(hào)控制變?nèi)荻O管的結(jié)電容，由于石英晶體的等效電抗(我們應(yīng)用的是處在fq與fp之間的感抗Xq)的大小也受到控制，因而亦使振蕩頻率受到調(diào)制信號(hào)的控制，即獲得了調(diào)頻信號(hào)，但所產(chǎn)生的最大相對(duì)頻移很小，約只有10-4數(shù)量級(jí)。變?nèi)荻O管與晶體并聯(lián)聯(lián)接方式有一個(gè)較大的缺點(diǎn)，就是變?nèi)莨軈?shù)的不穩(wěn)定性直接嚴(yán)重地影響調(diào)頻信號(hào)中心頻率的穩(wěn)定度。因而用得比較廣泛的還是變?nèi)莨芘c石英晶體相串聯(lián)的方式。圖2.4是對(duì)皮爾斯晶體振蕩器進(jìn)行頻率調(diào)制的典型電路。圖中，C1、C2與石英晶體、變?nèi)莨芙M成皮爾斯振蕩電路； L1

12、、L2與L3為高頻扼流圈；R1、R2與R3是振蕩管的偏置電路；C3對(duì)調(diào)制信號(hào)頻率短路：當(dāng)調(diào)制信號(hào)使變?nèi)莨艿慕Y(jié)電容變化時(shí)，晶體振蕩器的振蕩頻率就受到調(diào)圖2.3 變?nèi)莨芘c晶體的兩種聯(lián)接方式及其電抗曲線圖2.4 晶體振蕩器直接調(diào)頻電路2.2 FM解調(diào)的方法及原理能夠完成對(duì)調(diào)頻信號(hào)解調(diào)的電路稱為鑒頻器。它能將調(diào)頻波進(jìn)行變換, 恢復(fù)出原始調(diào)制信號(hào)的幅度或相位。鑒頻器的輸出電壓與輸入調(diào)頻波的瞬時(shí)頻率偏移成正比，其比例系數(shù)稱做鑒頻跨導(dǎo)。圖2.5為鑒頻器輸出電壓V與調(diào)頻波的頻偏之間的關(guān)系曲線，稱為鑒頻特性曲線。它的中部接近直線的部分的斜率即為鑒頻跨導(dǎo)。它表示每單位頻偏所產(chǎn)生的輸出電壓的大小。我們希望鑒頻跨導(dǎo)盡

13、可能大。圖2.5 鑒頻特性曲線1） 單失諧回路斜率鑒頻器 單失諧回路斜率鑒頻器電路如圖2.6所示。 圖2.6 單失諧回路斜率鑒頻器電路圖 其工作原理如下： LC諧振回路中心頻率為 0c。 如圖2.7，c失諧在 LC 單調(diào)諧回路幅頻特性的上升或下降沿的線性段中點(diǎn).利用該點(diǎn)附近的一段近似線性的幅頻特性，將調(diào)頻波轉(zhuǎn)變成調(diào)幅調(diào)頻波。 單失諧回路斜率鑒頻器的缺點(diǎn)是：鑒頻特性曲線線性鑒頻范圍小，非線性失真較大。圖2.7 單失諧回路斜率鑒頻器工作原理2） 雙失諧回路斜率鑒頻器 雙失諧回路斜率鑒頻器電路如圖2.8所示。 圖2.8 雙失諧回路斜率鑒頻器電路圖 其工作原理如下：兩個(gè)LC諧振回路中心頻率分別為， 0

14、c。如圖2.9,c失諧在兩個(gè)LC 單調(diào)諧回路幅頻特性的上升和下降沿的交點(diǎn)， 在該點(diǎn)，兩個(gè)單失諧回路斜率鑒頻器的輸出信號(hào)為和，它們合成了雙失諧回路斜率鑒頻器的輸出信號(hào)為，、和的波形如圖2.9所示，鑒頻特性曲線如圖2.10所示。 圖2.9 雙失諧回路斜率鑒頻器工作原理 圖2.10 雙失諧回路斜率鑒頻器鑒頻特性曲線第三章 基于Multisim的調(diào)頻電路設(shè)計(jì)與分析3.1 Multisim軟件介紹隨著電子信息產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展,計(jì)算機(jī)技術(shù)在電子電路設(shè)計(jì)中發(fā)揮著越來越大的作用.電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)開發(fā)手段由傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法和簡(jiǎn)單的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)逐步被EDA技術(shù)所取代.目前國(guó)內(nèi)外常用的EDA軟件有EWB、Pr

15、otel、Orcad、Pspice系列軟件。Multisim10仿真軟件就是EWB系列軟件中的一種。電子線路課程設(shè)計(jì)是針對(duì)電子線路課程的要求，對(duì)學(xué)生進(jìn)行綜合訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用課程中所學(xué)到的知識(shí)，獨(dú)立地解決實(shí)際問題的能力1。傳統(tǒng)方法是先設(shè)計(jì)電路，然后在面包板或?qū)嶒?yàn)箱進(jìn)行實(shí)驗(yàn)調(diào)整參數(shù)，最后再制版、安裝、調(diào)試。傳統(tǒng)方法存在技術(shù)手段陳舊，教、學(xué)、做受到條件的限制，學(xué)習(xí)效率不高等問題。Multisim10仿真軟件可以構(gòu)成一個(gè)虛擬的實(shí)驗(yàn)工作臺(tái)2，學(xué)生在虛擬環(huán)境下完成電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)的選擇元件、創(chuàng)建電路、計(jì)算與調(diào)整參數(shù)以及觀測(cè)仿真結(jié)果等中心環(huán)節(jié)。并且設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)可以同步進(jìn)行，可以邊設(shè)計(jì)邊實(shí)驗(yàn)，修改調(diào)試方便；設(shè)

16、計(jì)和實(shí)驗(yàn)所用的元器件及測(cè)試儀表齊全，可以完成各種類型的電路設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)。最后進(jìn)行實(shí)物組裝、調(diào)試，實(shí)現(xiàn)了電路設(shè)計(jì)的優(yōu)化而保證達(dá)到設(shè)計(jì)要求34。NI Multisim 10是美國(guó)國(guó)家儀器公司（NI，National Instruments）最新推出的Multisim最新版本。目前美國(guó)NI公司的EWB的包含有電路仿真設(shè)計(jì)的模塊Multisim、PCB設(shè)計(jì)軟件Ultiboard、布線引擎Ultiroute及通信電路分析與設(shè)計(jì)模塊Commsim 4個(gè)部分，能完成從電路的仿真設(shè)計(jì)到電路版圖生成的全過程。Multisim、Ultiboard、Ultiroute及Commsim 4個(gè)部分相互獨(dú)立，可以分別使用。

17、Multisim、Ultiboard、Ultiroute及Commsim 4個(gè)部分有增強(qiáng)專業(yè)版（Power Professional）、專業(yè)版（Professional）、個(gè)人版（Personal）、教育版（Education）、學(xué)生版（Student）和演示版（Demo）等多個(gè)版本，各版本的功能和價(jià)格有著明顯的差異。1、NI Multisim 10用軟件的方法虛擬電子與電工元器件，虛擬電子與電工儀器和儀表，實(shí)現(xiàn)了“軟件即元器件”、“軟件即儀器”。NI Multisim 10是一個(gè)原理電路設(shè)計(jì)、電路功能測(cè)試的虛擬仿真軟件。 2、NI Multisim 10的元器件庫(kù)提供數(shù)千種電路元器件供實(shí)驗(yàn)選

18、用，同時(shí)也可以新建或擴(kuò)充已有的元器件庫(kù)，而且建庫(kù)所需的元器件參數(shù)可以從生產(chǎn)廠商的產(chǎn)品使用手冊(cè)中查到，因此也很方便的在工程設(shè)計(jì)中使用。3、NI Multisim 10的虛擬測(cè)試儀器儀表種類齊全，有一般實(shí)驗(yàn)用的通用儀器，如萬用表、函數(shù)信號(hào)發(fā)生器、雙蹤示波器、直流電源；而且還有一般實(shí)驗(yàn)室少有或沒有的儀器，如波特圖儀、字信號(hào)發(fā)生器、邏輯分析儀、邏輯轉(zhuǎn)換器、失真儀、頻譜分析儀和網(wǎng)絡(luò)分析儀等。4、NI Multisim 10具有較為詳細(xì)的電路分析功能，可以完成電路的瞬態(tài)分析和穩(wěn)態(tài)分析、 時(shí)域和頻域分析、器件的線性和非線性分析、電路的噪聲分析和失真分析、離散傅里葉分析、電路零極點(diǎn)分析、交直流靈敏度分析等電路

19、分析方法，以幫助設(shè)計(jì)人員分析電路的性能。5、NI Multisim 10可以設(shè)計(jì)、測(cè)試和演示各種電子電路，包括電工學(xué)、模擬電路、數(shù)字電、射頻電路及微控制器和接口電路等?？梢詫?duì)被仿真的電路中的元器件設(shè)置各種故障，如開路、短路和不同程度的漏電等，從而觀察不同故障情況下的電路工作狀況。在進(jìn)行仿真的同時(shí)，軟件還可以存儲(chǔ)測(cè)試點(diǎn)的所有數(shù)據(jù)，列出被仿真電路的所有元器件清單，以及存儲(chǔ)測(cè)試儀器的工作狀態(tài)、顯示波形和具體數(shù)據(jù)等。6、NI Multisim 10有豐富的Help功能，其Help系統(tǒng)不僅包括軟件本身的操作指南，更要的是包含有元器件的功能解說，Help中這種元器件功能解說有利于使用EWB進(jìn)行CAI教學(xué)。

20、另外，NI Multisim10還提供了與國(guó)內(nèi)外流行的印刷電路板設(shè)計(jì)自動(dòng)化軟件Protel及電路仿真軟件PSpice之間的文件接口，也能通過Windows的剪貼板把電路圖送往文字處理系統(tǒng)中進(jìn)行編輯排版。支持VHDL和Verilog HDL語言的電路仿真與設(shè)計(jì)。7、利用NI Multisim 10可以實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)仿真設(shè)計(jì)與虛擬實(shí)驗(yàn)，與傳統(tǒng)的電子電路設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)方法相比，具有如下特點(diǎn)：設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)可以同步進(jìn)行，可以邊設(shè)計(jì)邊實(shí)驗(yàn)，修改調(diào)試方便；設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)用的元器件及測(cè)試儀器儀表齊全，可以完成各種類型的電路設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)；可方便地對(duì)電路參數(shù)進(jìn)行測(cè)試和分析；可直接打印輸出實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、測(cè)試參數(shù)、曲線和電路原理圖；實(shí)驗(yàn)

21、中不消耗實(shí)際的元器件，實(shí)驗(yàn)所需元器件的種類和數(shù)量不受限制，實(shí)驗(yàn)成本低，實(shí)驗(yàn)速度快，效率高；設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)成功的電路可以直接在產(chǎn)品中使用。8、NI Multisim 10易學(xué)易用，便于電子信息、通信工程、自動(dòng)化、電氣控制類專業(yè)學(xué)生自學(xué)、便于開展綜合性的設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)，有利于培養(yǎng)綜合分析能力、開發(fā)和創(chuàng)新的能力。9、電源/信號(hào)源庫(kù)包含有接地端、直流電壓源（電池）、正弦交流電壓源、方波（時(shí)鐘）電壓源、壓控方波電壓源等多種電源與信號(hào)源。基本器件庫(kù)包含有電阻、電容等多種元件?；酒骷?kù)中的虛擬元器件的參數(shù)是可以任意設(shè)置的，非虛擬元器件的參數(shù)是固定的，但是可以選擇的。10、 Multisim10二極管庫(kù)包含有二極管

22、、可控硅等多種器件。二極管庫(kù)中的虛擬器件的參數(shù)是可以任意設(shè)置的，非虛擬元器件的參數(shù)是固定的，但是是可以選擇的。11、晶體管庫(kù)包含有晶體管、FET等多種器件。晶體管庫(kù)中的虛擬器件的參數(shù)是可以任意設(shè)置的，非虛擬元器件的參數(shù)是固定的，但是是可以選擇的。模擬集成電路庫(kù)包含有多種運(yùn)算放大器。模擬集成電路庫(kù)中的虛擬器件的參數(shù)是可以任意設(shè)置的，非虛擬元器件的參數(shù)是固定的，但是是可以選擇的。TTL數(shù)字集成電路庫(kù)包含有74××系列和74LS××系列等74系列數(shù)字電路器件。CMOS數(shù)字集成電路庫(kù)包含有40××系列和74HC××系列多種

23、CMOS數(shù)字集成電路系列器件。數(shù)字器件庫(kù)包含有DSP、FPGA、CPLD、VHDL等多種器件。數(shù)?；旌霞呻娐穾?kù)包含有ADC/DAC、555定時(shí)器等多種數(shù)?；旌霞呻娐菲骷Ｖ甘酒骷?kù)包含有電壓表、電流表、七段數(shù)碼管等多種器件。電源器件庫(kù)包含有三端穩(wěn)壓器、PWM控制器等多種電源器件。其他器件庫(kù)包含有晶體、濾波器等多種器件。鍵盤顯示器庫(kù)包含有鍵盤、LCD等多種器件。 機(jī)電類器件庫(kù)包含有開關(guān)、繼電器等多種機(jī)電類器件。微控制器件庫(kù)包含有8051、PIC等多種微控制器。射頻元器件庫(kù)包含有射頻晶體管、射頻FET、微帶線等多種射頻元器件。12、子電路是由用戶自己定義的一個(gè)電路（相當(dāng)于一個(gè)電路模塊），可存放

24、在自定元器件庫(kù)中供電路設(shè)計(jì)時(shí)反復(fù)調(diào)用。利用子電路可使大型的、復(fù)雜系統(tǒng)的設(shè)計(jì)模塊化、層次化，從而提高設(shè)計(jì)效率與設(shè)計(jì)文檔的簡(jiǎn)潔性、可讀性，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的重用，縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期。13. multisim的儀器庫(kù)存放有數(shù)字多用表、函數(shù)信號(hào)發(fā)生器、示波器、波特圖儀、字信號(hào)發(fā)生器、邏輯分析儀、邏輯轉(zhuǎn)換儀、瓦特表、失真度分析儀、網(wǎng)絡(luò)分析儀、頻譜分析儀11種儀器儀表可供使用，儀器儀表以圖標(biāo)方式存在。數(shù)字多用表（Multimeter）是一種可以用來測(cè)量交直流電壓、交直流電流、電阻及電路中兩點(diǎn)之間分貝損耗，自動(dòng)調(diào)整量程的數(shù)字顯示的多用表。函數(shù)信號(hào)發(fā)生器（Function Generator）是可提供正弦波、三角波、

25、方波三種不同波形的信號(hào)的電壓信號(hào)源。瓦特表（Wattmeter）用來測(cè)量電路的功率，交流或者直流均可測(cè)量。示波器（Oscilloscope）用來顯示電信號(hào)波形的形狀、大小、頻率等參數(shù)的儀器。波特圖儀（Bode Plotter）可以用來測(cè)量和顯示電路的幅頻特性與相頻特性，類似于掃頻儀。字信號(hào)發(fā)生器（Word Generator）是能產(chǎn)生16路（位）同步邏輯信號(hào)的一個(gè)多路邏輯信號(hào)源，用于對(duì)數(shù)字邏輯電路進(jìn)行測(cè)試。 邏輯分析儀（Logic Analyzer）用于對(duì)數(shù)字邏輯信號(hào)的高速采集和時(shí)序分析，可以同步記錄和顯示16路數(shù)字信號(hào)。失真分析儀（Distortion Analyzer）是一種用來測(cè)量電路信

26、號(hào)失真的儀器，multisim提供的失真分析儀頻率范圍為20Hz20kHz。 頻譜分析儀（Spectrum Analyzer）用來分析信號(hào)的頻域特性，multisim提供的頻譜分析儀頻率范圍上限為4GHz。網(wǎng)絡(luò)分析儀（Network Analyzer）是一種用來分析雙端口網(wǎng)絡(luò)的儀器，它可以測(cè)量衰減器、放大器、混頻器、功率分配器等電子電路及元件的特性。Multisim提供的網(wǎng)絡(luò)分析儀可以測(cè)量電路的S參數(shù)并計(jì)算出H、Y、Z參數(shù)。IV（電流/電壓）分析儀用來分析二極管、PNP和NPN晶體管、PMOS和CMOS FET的IV特性。注意：IV分析儀只能夠測(cè)量未連接到電路中的元器件。 Multisim提供

27、測(cè)量探針和電流探針。在電路仿真時(shí)，將測(cè)量探針和電流探針連接到電路中的測(cè)量點(diǎn)，測(cè)量探針即可測(cè)量出該點(diǎn)的電壓和頻率值。電流探針即可測(cè)量出該點(diǎn)的電流值。14、multisim具有較強(qiáng)的分析功能，用鼠標(biāo)點(diǎn)擊Simulate（仿真）菜單中的Analysis（分析）菜單（Simulate Analysis），可以彈出電路分析菜單。 直流工作點(diǎn)分析（DC Operating Point.）在進(jìn)行直流工作點(diǎn)分析時(shí)，電路中的交流源將被置零，電容開路，電感短路。交流分析（AC Analysis.）用于分析電路的頻率特性。需先選定被分析的電路節(jié)點(diǎn)，在分析時(shí)，電路中的直流源將自動(dòng)置零，交流信號(hào)源、電容、電感等均處在交

28、流模式，輸入信號(hào)也設(shè)定為正弦波形式。若把函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的其它信號(hào)作為輸入激勵(lì)信號(hào)，在進(jìn)行交流頻率分析時(shí)，會(huì)自動(dòng)把它作為正弦信號(hào)輸入。因此輸出響應(yīng)也是該電路交流頻率的函數(shù)。瞬態(tài)分析（Transient Analysis.）是指對(duì)所選定的電路節(jié)點(diǎn)的時(shí)域響應(yīng)。即觀察該節(jié)點(diǎn)在整個(gè)顯示周期中每一時(shí)刻的電壓波形。在進(jìn)行瞬態(tài)分析時(shí)，直流電源保持常數(shù)，交流信號(hào)源隨著時(shí)間而改變，電容和電感都是能量?jī)?chǔ)存模式元件。傅里葉分析（Fourier Analysis.）方法用于分析一個(gè)時(shí)域信號(hào)的直流分量、基頻分量和諧波分量。即把被測(cè)節(jié)點(diǎn)處的時(shí)域變化信號(hào)作離散博里葉變換，求出它的頻域變化規(guī)律。在進(jìn)行傅里葉分析時(shí)，必須首先選擇

29、被分析的節(jié)點(diǎn)，一般將電路中的交流激勵(lì)源的頻率設(shè)定為基頻，若在電路中有幾個(gè)交流源時(shí)，可以將基頻設(shè)定在這些頻率的最小公因數(shù)上。譬如有一個(gè)10.5kHz和一個(gè)7kHz的交流激勵(lì)源信號(hào)，則基頻可取0.5kHz。噪聲分析（Noise Analysis.）用于檢測(cè)電子線路輸出信號(hào)的噪聲功率幅度，用于計(jì)算、分析電阻或晶體管的噪聲對(duì)電路的影響。在分析時(shí)，假定電路中各噪聲源是互不相關(guān)的，因此它們的數(shù)值可以分開各自計(jì)算?？偟脑肼暿歉髟肼曉谠摴?jié)點(diǎn)的和（用有效值表示）。噪聲系數(shù)分析（Noise Figure Analysis.）主要用于研究元件模型中的噪聲參數(shù)對(duì)電路的影響。在Multisim中噪聲系數(shù)定義中：No是輸

30、出噪聲功率，Ns是信號(hào)源電阻的熱噪聲，G是電路的AC增益（即二端口網(wǎng)絡(luò)的輸出信號(hào)與輸入信號(hào)的比）。噪聲系數(shù)的單位是dB，即10log10（F）。失真分析（Distortion Analysis）用于分析電子電路中的諧波失真和內(nèi)部調(diào)制失真（互調(diào)失真），通常非線性失真會(huì)導(dǎo)致諧波失真，而相位偏移會(huì)導(dǎo)致互調(diào)失真。若電路中有一個(gè)交流信號(hào)源，該分析能確定電路中每一個(gè)節(jié)點(diǎn)的二次諧波和三次諧波的復(fù)值，若電路有兩個(gè)交流信號(hào)源，該分析能確定電路變量在三個(gè)不同頻率處的復(fù)值：兩個(gè)頻率之和的值、兩個(gè)頻率之差的值以及二倍頻與另一個(gè)頻率的差值。該分析方法是對(duì)電路進(jìn)行小信號(hào)的失真分析，采用多維的“Volterra”分析法和多

31、維“泰勒”（Taylor）級(jí)數(shù)來描述工作點(diǎn)處的非線性，級(jí)數(shù)要用到三次方項(xiàng)。這種分析方法尤其適合觀察在瞬態(tài)分析中無法看到的、比較小的失真。直流掃描分析（DC Sweep.）是利用一個(gè)或兩個(gè)直流電源分析電路中某一節(jié)點(diǎn)上的直流工作點(diǎn)的數(shù)值變化的情況。注意：如果電路中有數(shù)字器件，可將其當(dāng)作一個(gè)大的接地電阻處理。靈敏度分析（Sensitivity.）是分析電路特性對(duì)電路中元器件參數(shù)的敏感程度。靈敏度分析包括直流靈敏度分析和交流靈敏度分析功能。直流靈敏度分析的仿真結(jié)果以數(shù)值的形式顯示，交流靈敏度分析仿真的結(jié)果以曲線的形式顯示。參數(shù)掃描分析（Parameter Sweep）采用參數(shù)掃描方法分析電路，可以較快

32、地獲得某個(gè)元件的參數(shù)，在一定范圍內(nèi)變化時(shí)對(duì)電路的影響。相當(dāng)于該元件每次取不同的值，進(jìn)行多次仿真。對(duì)于數(shù)字器件，在進(jìn)行參數(shù)掃描分析時(shí)將被視為高阻接地。采用溫度掃描分析（Temperature Sweep ）可以同時(shí)觀察到在不同溫度條件下的電路特性，相當(dāng)于該元件每次取不同的溫度值進(jìn)行多次仿真?？梢酝ㄟ^“溫度掃描分析”對(duì)話框，選擇被分析元件溫度的起始值、終值和增量值。在進(jìn)行其它分析的時(shí)候，電路的仿真溫度默認(rèn)值設(shè)定在27。零一極點(diǎn)分析（Pole Zero）方法是一種對(duì)電路的穩(wěn)定性分析相當(dāng)有用的工具。該分析方法可以用于交流小信號(hào)電路傳遞函數(shù)中零點(diǎn)和極點(diǎn)的分析。通常先進(jìn)行直流工作點(diǎn)分析，對(duì)非線性器件求得線

33、性化的小信號(hào)模型。在此基礎(chǔ)上再分析傳輸函數(shù)的零、極點(diǎn)。零極點(diǎn)分析主要用于模擬小信號(hào)電路的分析，對(duì)數(shù)字器件將被視為高阻接地。傳遞函數(shù)分析（Transfer Function）可以分析一個(gè)源與兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的輸出電壓或一個(gè)源與一個(gè)電流輸出變量之間的直流小信號(hào)傳遞函數(shù)。也可以用于計(jì)算輸入和輸出阻抗。需先對(duì)模擬電路或非線性器件進(jìn)行直流工作點(diǎn)分析，求得線性化的模型，然后再進(jìn)行小信號(hào)分析。輸出變量可以是電路中的節(jié)點(diǎn)電壓，輸入必須是獨(dú)立源。最壞情況分析（Worst Case）是一種統(tǒng)計(jì)分析方法。它可以使你觀察到在元件參數(shù)變化時(shí)，電路特性變化的最壞可能性。適合于對(duì)模擬電路值流和小信號(hào)電路的分析。所謂最壞情況是指電路

34、中的元件參數(shù)在其容差域邊界點(diǎn)上取某種組合時(shí)所引起的電路性能的最大偏差，而最壞情況分析是在給定電路元件參數(shù)容差的情況下，估算出電路性能相對(duì)于標(biāo)稱值時(shí)的最大偏差。 蒙特卡羅（Monte Carlo）是采用統(tǒng)計(jì)分析方法來觀察給定電路中的元件參數(shù)，按選定的誤差分布類型在一定的范圍內(nèi)變化時(shí)，對(duì)電路特性的影響。用這些分析的結(jié)果，可以預(yù)測(cè)電路在批量生產(chǎn)時(shí)的成品率和生產(chǎn)成本。導(dǎo)線寬度分析（Trace Width）主要用于計(jì)算電路中電流流過時(shí)所需要的最u小導(dǎo)線寬度。批處理分析（Batched）在實(shí)際電路分析中，通常需要對(duì)同一個(gè)電路進(jìn)行多種分析，例如對(duì)一個(gè)放大電路，為了確定靜態(tài)工作點(diǎn)，需要進(jìn)行直流工作點(diǎn)分析：為了

35、了解其頻率特性，需要進(jìn)行交流分析；為了觀察輸出波形，需要進(jìn)行瞬態(tài)分析。批處理分析可以將不同的分析功能放在一起依序執(zhí)行。3.2 系統(tǒng)分析調(diào)制信號(hào)晶體振蕩器FM波壓控振蕩器環(huán)路濾波器鑒相器圖3.1 -鎖相環(huán)調(diào)頻電路的原理框圖頻率調(diào)制電路采用鎖相環(huán)調(diào)頻電路，原理框圖如上圖所示由晶體振蕩器產(chǎn)生的信號(hào)與壓控振蕩器產(chǎn)生的信號(hào)頻率不同時(shí)，存在瞬時(shí)相位差，鑒相器將此相位差變換為誤差電壓，經(jīng)過低通濾波器，濾除高頻分量及干擾，產(chǎn)生控制電壓，控制電壓與調(diào)制信號(hào)相加去控制壓控振蕩器，使壓控振蕩器的頻率改變，并不斷趨向于輸入信號(hào)的基準(zhǔn)參考頻率，直到他們完全相等。這種工作狀態(tài)稱為鎖定狀態(tài)。分析此原理框圖能夠?qū)崿F(xiàn)調(diào)頻信號(hào)的

36、輸出。(t)FM波輸入線性網(wǎng)FM AM變換包絡(luò)檢波器圖3.2-斜率鑒頻器的原理框圖頻率解調(diào)電路采用單失諧LC回路斜率鑒頻電路。原理框圖如圖3.2所示，調(diào)頻波輸入，經(jīng)線性網(wǎng)絡(luò)變成調(diào)頻調(diào)幅波，調(diào)頻調(diào)幅波經(jīng)包絡(luò)檢波電路輸出調(diào)制信號(hào)。分析其可行性，可以得出能夠進(jìn)行頻率的解調(diào)。3.3 基于Multisim的頻率的調(diào)制與解調(diào)仿真分析3.3.1 頻率的調(diào)制電路及分析圖3.1為鎖相環(huán)調(diào)頻電路圖。直接調(diào)頻電路的振蕩中心頻率穩(wěn)定度較低，而采用晶體振蕩器的調(diào)頻電路，其調(diào)頻范圍又太窄。采用鎖相環(huán)的調(diào)頻器可以解決這個(gè)矛盾。實(shí)現(xiàn)鎖相環(huán)調(diào)頻的條件是調(diào)制信號(hào)的頻譜要處于低通濾波器通帶之外，也就是說，鎖相環(huán)路只對(duì)慢變化的頻率偏

37、移有響應(yīng)，使壓控振蕩器的中心頻率鎖定在穩(wěn)定度高的晶振頻率上。而隨著輸入調(diào)制信號(hào)的變化，振蕩器可以發(fā)生很大偏移。根據(jù)圖3.1建立的仿真電路如圖3.3所示。圖中設(shè)置壓控振蕩器V1在控制電壓為0時(shí)，輸出頻率為0；輸出電壓為5V時(shí)，輸出頻率為50KHz。這樣，實(shí)際上就選定了壓控振蕩器的中心頻率為25KHz，為此設(shè)定直流電壓V3為2.5V。調(diào)制電壓V4通過電阻R5接到VCO的輸入端，R5實(shí)際上作為調(diào)制信號(hào)源V4的內(nèi)阻，這樣可以保證加到VCO輸入端的電壓是低通濾波器的輸出電壓和調(diào)制電壓之和，從而滿足了原理圖的要求。本電路中，相加功能也可以通過一個(gè)加法器來完成，但電路要變得相對(duì)復(fù)雜一些。元器件的參數(shù)如圖中所

38、示。圖3.3-頻率調(diào)制電路運(yùn)行仿真電路得到圖3.4所示的仿真結(jié)果。圖的上半部分是調(diào)頻輸出波，下半部分是輸入調(diào)制電壓V3的波形。由圖可見，輸出信號(hào)隨輸入信號(hào)的變化而變化，從而實(shí)現(xiàn)了調(diào)頻功能。圖3.4-頻率調(diào)制仿真結(jié)果頻率的解調(diào)電路及分析圖3.5-頻率的解調(diào)電路圖3.5為單失諧回路斜率鑒頻器，用于將調(diào)頻波解調(diào)出原始信號(hào)。圖中給出一調(diào)頻信號(hào)源幅值為2v，中心頻率為1MHz，調(diào)制信號(hào)頻率為70kHz，C1為510pf，L1為1uH,L1,C1是幅頻變換電路，D1，C2，R2組成包絡(luò)檢波電路。D1為二極管，C2是180nF，R2為150歐姆。電路原理是：將一調(diào)頻信號(hào)經(jīng)過幅頻變換電路變成調(diào)頻調(diào)幅波，調(diào)頻調(diào)幅波再經(jīng)過由二極管與RC電路構(gòu)成的包絡(luò)檢波電路檢出調(diào)制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)頻率的解調(diào)。實(shí)現(xiàn)電路圖是圖3.5圖3.5的運(yùn)行結(jié)果為圖3.6.仿真結(jié)果:如下圖所示，仿真結(jié)果圖中上半部分為一調(diào)頻調(diào)幅波，下半部分為二極管峰值包絡(luò)檢波電路將調(diào)頻調(diào)幅波解調(diào)出的包絡(luò)部分，即恢復(fù)調(diào)制信號(hào)。解釋:上半部分為示波器A通道測(cè)出的信號(hào)波形，由解調(diào)圖3.4可以分析出A通道所接的部分為調(diào)頻波經(jīng)過調(diào)頻調(diào)幅電路出來的調(diào)頻調(diào)幅波。所以示波器上顯示的就是一調(diào)頻調(diào)幅波信號(hào)波形。而B通道接的是調(diào)頻調(diào)幅波經(jīng)過包絡(luò)檢波電路輸出的節(jié)點(diǎn)端口，所以示波器B通道現(xiàn)實(shí)的是一調(diào)制信