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Multisim交流分析曲线与预期偏差很大为什么会这样 Multisim交流分析扫频范围与参考点应怎样设定
发布时间:2025/12/19 16:57:07

  交流分析本质是小信号线性化后的频域结果,如果电路的直流偏置、激励口径、测点表达式或负载条件有一点点没对齐,曲线就会看起来“完全不在一个频道”。处理这类偏差,先把“仿真算的是什么”说清楚,再把扫频范围与参考点设到和设计假设一致,往往比反复改元件参数更快见效。

  一、Multisim交流分析曲线与预期偏差很大为什么会这样

 

  交流曲线偏差很大时,优先把问题拆成两类:一类是分析口径选错导致你看到的并不是想看的传递函数,另一类是电路工作点或模型条件不成立导致小信号线性化失真。下面这些点按出现概率排序,建议逐项排除。

 

  1、输入源没有设置AC幅值,导致增益口径天然不对

 

  双击输入电压源或电流源,进入源属性页,把【AC Magnitude】设成明确值,常用做法是设为1,这样幅频曲线的幅值就直接对应传递函数倍率;如果AC幅值为空或为0,曲线可能只剩噪声级数值或与预期差几个数量级。

 

  2、直流工作点没有建立,交流分析线性化基点就不可信

 

  先跑一次【Simulate】→【Analyses】→【DC Operating Point】,确认关键节点电压、电流在合理范围;如果直流点本身就异常,例如放大器输入漂到饱和、偏置网络浮空、耦合电容两端无回路,交流分析的曲线通常会出现离谱的增益或相位翻转。

 

  3、测量点选成“对地电压”但电路预期是差分或跨元件电压

 

  在图上用探针选点时,很多人默认拿到的是V(node,0),但实际想要的是V(outp,outn)或某个元件两端电压;在【Grapher】里新增曲线时,优先用表达式方式明确写成V(outp,outn)或V(out)/V(in),避免测点一开始就错。

 

  4、把电压增益当成功率增益看,dB换算与参考阻抗没统一

 

  如果预期曲线来自数据手册的S参数或功率增益,单看电压增益并不等价;此时需要把源阻抗与负载阻抗按设计条件设定清楚,例如在输入端串联电阻模拟源阻抗,在输出端并联电阻模拟负载,并用同一口径计算传递函数,再去对齐dB曲线。

 

  5、反馈与补偿网络含有理想元件或极端数值,导致高频段数值行为失真

 

  理想运放、理想电感电容、过大的Q值或过小的串联电阻,会让高频段出现“尖峰”或相位异常跳变;可以在关键电感、电容支路加入合理的串联电阻,在运放模型上改用带GBW限制的宏模型,先把曲线形态拉回可解释范围再做精修。

 

  6、扫频点数过少或轴类型选错,导致曲线像被“拉直”或“锯齿”

 

  若用线性扫频去看跨好几个数量级的系统,曲线会被采样稀释;相反在窄频段用对数扫频又可能看不清细节。先把扫频方式与点密度设对,再判断电路是否真有异常。

 

  二、Multisim交流分析扫频范围与参考点应怎样设定

 

  扫频范围和参考点的设定,目标是让曲线覆盖你关心的拐点,同时让增益与相位的参考对象明确一致。建议按“先定范围,再定密度,再定参考表达式”的顺序设置,避免一边改范围一边改测点把判断搞乱。

 

  1、从分析入口统一设置扫频方式与起止频率

 

  打开【Simulate】→【Analyses】→【AC Analysis】,在Sweep设置里先选清扫频类型,常用是对数扫频;再按电路特性设Start与Stop,经验上起点可设到最低工作频率的十分之一附近,终点至少覆盖最高关注频率的十倍附近,这样拐点与相位裕度更容易看全。

  2、用“每十倍频程点数”控制曲线平滑度,不用盲目加大总点数

 

  在同一页面把Points per decade设为一个稳定值,例如20到50区间先试跑;若发现拐点附近仍不够细,再把点数提高或对该频段单独缩小范围重跑,而不是把全频段点数无限加大导致仿真变慢。

 

  3、先把参考输入固定为可解释的AC源,再谈传递函数

 

  对需要看系统传递函数的电路,建议把输入端的激励源作为参考输入,双击该源确认【AC Magnitude】已设定;随后在【Grapher】里新增曲线时,用V(out)/V(in)直接定义增益,避免把“输出对地电压”误当成“增益”。

 

  4、相位参考用同一条输入表达式,避免相位曲线看起来乱跳

 

  相位最容易被“参考点不一致”干扰:如果幅值画的是V(out)/V(in),相位却画成Phase of V(out),两条曲线解释口径就不一致;建议在【Grapher】里把相位也画成Phase of V(out)/V(in),这样相位参考与增益参考统一。

 

  5、差分输出或跨元件输出要先定义参考节点,再定义表达式

 

  若输出是差分对,先在原理图上把outp、outn命名清楚,再在【Grapher】里用V(outp,outn)作为输出;如果还要除以输入,则写成V(outp,outn)/V(in,0),避免把差分系统硬套成单端对地系统。

 

  6、需要对齐手算或仿真工具结果时,把源阻抗与负载一并固化

 

  在输入端用串联电阻设置源阻抗,在输出端用并联电阻设置负载阻抗,并在电路图上明确保留这些器件;随后把扫频范围、点数、参考表达式固定成同一套模板,用同一口径去对齐计算与测试结果。

 

  三、Multisim交流曲线对照与测点表达式复核

 

  把范围与参考点设好之后,仍然偏差很大时,下一步就要把“我测到的到底是什么量”彻底核验清楚,并把仿真条件压缩到最小闭环,避免被无关支路干扰。

 

  1、先做最小闭环电路验证传递函数口径

 

  复制当前电路到新文件,只保留输入、被测网络与输出负载,去掉与频响无关的逻辑控制、保护支路与大规模外设;用同一组【AC Analysis】设置重跑,看曲线是否回到预期形态,用来判断偏差来自电路本体还是外围耦合。

 

  2、用同一输出点同时画三条曲线做交叉校验

 

  在【Grapher】里同时添加V(out)、V(out)/V(in)、V(outp,outn)/V(in,0)这类曲线,观察它们之间是否满足逻辑关系;如果V(out)看似正常但V(out)/V(in)异常,问题常在输入参考或输入节点选取上。

 

  3、检查网络命名与探针绑定是否指向了同一个节点

 

  复杂图里很容易出现同名网络被分段、或某段导线未真正连接导致形成两个“看起来相同”的节点;建议用高亮网络功能确认in、out等关键网名只有一个实体,再重新放置测量探针,避免测点误绑定。

 

  4、把结果与直流点联动检查,确认小信号线性化成立

 

  交流曲线在某个频段突然抬升或断崖式下跌时,回头看直流点是否把器件推到非线性边界,例如晶体管接近截止、运放输出顶到电源轨;必要时调整偏置或加泄放通路,让小信号线性化基点落在稳定工作区,再谈频响对齐。

  总结

 

  交流分析曲线与预期偏差很大,通常不是“算错了”,而是AC幅值、直流工作点、测点表达式、源与负载口径、以及扫频密度这几件事没有对齐。把扫频范围设到覆盖拐点,把参考点用V(out)/V(in)或差分表达式明确固定,再用最小闭环电路复核测点与直流点,曲线往往就能回到可解释、可对齐的状态。

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