2022年电子电路仿真设计_MultiSIM介绍和虚礼仪器使用 .pdf

第 1 章 Multisim 9 基本操作Multisim 7 是 IIT 公司推出 Multisim 2001 之后的 Multisim最新版本（06 年底又发布最新的版本 Multisim10）。Multisim 9 提供了全面集成化的设计环境，完成从原理图设计输入、电路仿真分析到电路功能测试等工作。当改变电路连接或改变元件参数，对电路进行仿真时，可以清楚地观察到各种变化对电路性能的影响。1.1 Multisim 9基本操作1.1.1 基本界面仿真电源开关菜单栏工具栏元器件栏仪器仪表栏电路工作区状态栏1.1.2 文件基本操作与 Windows 常用的文件操作一样，Multisim9 中也有：New-新建文件、Open-打开文件、Save-保存文件、Save As-另存文件、Print-打印文件、Print Setup-打印设置和Exit-退出等相关的文件操作。以上这些操作可以在菜单栏File 子菜单下选择命令，也可以应用快捷键或工具栏的图标进行快捷操作。1.1.3 元器件基本操作常用的元器件编辑功能有：90 Clockwise-顺时针旋转90、90 CounterCW-逆时针旋转90、Flip Horizontal-水平翻转、Flip Vertical-垂直翻转、Component Properties-元件属性等。这些操作可以在菜单栏Edit 子菜单下选择命令，也可以应用快捷键进行快捷操作。1名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 1 页，共 20 页 -原始图像顺时针旋转90逆时针旋转90水平翻转垂直翻转1.1.4 文本基本编辑对文字注释方式有两种：直接在电路工作区输入文字或者在文本描述框输入文字，两种操作方式有所不同1.电路工作区输入文字单击 Place/Text 命令或使用Ctrl+T 快捷操作，然后用鼠标单击需要输入文字的位置，输入需要的文字。用鼠标指向文字块，单击鼠标右键，在弹出的菜单中选择Color 命令，选择需要的颜色。双击文字块，可以随时修改输入的文字。2.文本描述框输入文字利用文本描述框输入文字不占用电路窗口，可以对电路的功能、实用说明等进行详细的说明，可以根据需要修改文字的大小和字体。单击View/Circuit Description Box命令或使用快捷操作 Ctrl+D，打开电路文本描述框，在其中输入需要说明的文字，可以保存和打印输入的文本。1.1.5 图纸标题栏编辑2名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 2 页，共 20 页 -单击 Place/Title Block 命令，在打开对话框的查找范围处指向Multisim/Titleblocks目录，在该目录下选择一个*.tb7 图纸标题栏文件，放在电路工作区。用鼠标指向文字块，单击鼠标右键，在弹出的菜单中选择Properties 命令。如下图所示：1.1.6 子电路创建子电路是用户自己建立的一种单元电路。将子电路存放在用户器件库中，可以反复调用并使用子电路。利用子电路可使复杂系统的设计模块化、层次化，可增加设计电路的可读性、提高设计效率、缩短电路周期。创建子电路的工作需要以下几个步骤：选择、创建、调用、修改。子电路创建：单击 Place/Replace by Subcircuit 命令，在屏幕出现Subcircuit Name 的对话框中输入子电路名称sub1，单点 OK，选择电路复制到用户器件库，同时给出子电路图标，完成子电路的创建。子电路调用：单击 Place/Subcircuit 命令或使用Ctrl+B 快捷操作，输入已创建的子电路名称sub1，即可使用该子电路。子电路修改：双击子电路模块，在出现的对话框中单击Edit Subcircuit 命令，屏幕显示子电路的电路图，直接修改该电路图。子电路的输入/输出：为了能对子电路进行外部连接，需要对子电路添加输入/输出。单击 Place/HB/SB Connecter 命令或使用Ctrl+I 快捷操作，屏幕上出现输入/输出符号，将其与子电路的输入/输出信号端进行连接。带有输入/输出符号的子电路才能与外电路连接。子电路选择：把需要创建的电路放到电子工作平台的电路窗口上，按住鼠标左键，拖动，选定电路。被选择电路的部分由周围的方框标示，完成子电路的选择。1.2 Multisim 9 电路创建1.2.1 元器件1.选择元器件在元器件栏中单击要选择的元器件库图标，打开该元器件库。在屏幕出现的元器件库对话框中选择所需的元器件，常用元器件库有13 个：信号源库、基本元件库、二极管库、晶体管库、模拟器件库、TTL 数字集成电路库、CMOS 数字集成电路库、其他数字器件库、混合器件库、指示器件库、其他器件库、射频器件库、机电器件库等。2.选中元器件鼠标点击元器件，可选中该元器件。3名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 3 页，共 20 页 -3.元器件操作选中元器件，单击鼠标右键，在菜单中出现下列操作命令：Edit Symbol：设置器件参数Help：帮助信息Color：设置器件颜色90 CounterCW：选中元器件的逆时针旋转90；90 Clockwise：选中元器件的顺时针旋转90；Flip Vertical：选中元器件的垂直翻转；Flip Horizontal：选中元器件的水平翻转；Copy：复制Cut：剪切4.元器件特性参数双击该元器件，在弹出的元器件特性对话框中，可以设置或编辑元器件的各种特性参数。元器件不同每个选项下将对应不同的参数。例如：NPN 三极管的选项为：Label-标识Display-显示Value-数值Pins 管脚1.2.2 电路图4名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 4 页，共 20 页 -选择菜单 Options 栏下的 Sheet Properties 命令，出现如图所示的对话框，每个选项下又有各自不同的对话内容，用于设置与电路显示方式相关的选项。Pin numbers 管脚数目2.Workspace 环境Sheet size 栏目实现图纸大小和方向的设置；Zoom level 栏目实现电路工作区显示比例的控制。3.Wring 连线Wire width 栏目设置连接线的线宽；Autowire 栏目控制自动连线的方式。4.Font 字体5.PCB 电路板PCB 选项选择与制作电路板相关的命令。6.Visibility 可视选项1.Circuit选项Show 栏目的显示控制如下：Labels 标签RefDes 元件序号Values 值Attributes 属性Pin names 管脚名字1.3 Multisim 9操作界面1.3.1 Multisim 9菜单栏11 个菜单栏包括了该软件的所有操作命令。从左至右为：File（文件）、Edit（编辑）、View（窗口）、Place（放置）、Simulate（仿真）、Transfer（文件输出）、Tools（工具）、Reports（报告）、Options（选项）、Window（窗口）和Help（帮助）。1.File（文件）菜单5名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 5 页，共 20 页 -保存所有建立一个新项目打开一个新项目保存项目关闭项目项目备份打印打印预览打印选项曾打开文件曾打开项目退出撤销 重做 剪切 拷贝 粘贴 删除 全选 删除电路中的其他页 作为子电路粘贴 查找 图形 顺序 分配到层 层设置 元件旋转 表题区位置 编辑表题 字体对话框 注释 所选元件属性 建立一个新文件打开文件打开示例关闭关闭所有保存保存为2.Edit（编辑）菜单3.View（窗口）菜单6名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 6 页，共 20 页 -4.Place（放置）菜单显示窗格显示电路边界显示纸张边界显示或关闭标尺显示或关闭状态栏设计工具箱电子表格视图电路描述框工具注释/图表放置元器件连接点连接线总线连接器从文件中放置分层模块新建分层模块用分层模块来取代新建子电路用子电路取代多页电路合并总线注释放置文字放置图形放置标题信息栏全屏显示参数列表放大电路缩小电路以 100%的比率来显示电路窗口适合窗口显示按比率放大5.Simulate（仿真）菜单7名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 7 页，共 20 页 -装载仿真设置保存仿真设置VHDL 仿真观察属性对话框方向观察清除仪器数据全局元件误差对话框设置转换到 Ultiboard 转换到其他PCB 制版将 Multisim数据传给 Ultiboard 从 Ultiboard 传入数据导出列表元件设计向导数据库符号编辑器标题块编辑描述框编辑对话框编辑标签捕获屏幕区域网络设计资源共享重新命名/重新编号元件置换元件更新电路元件电气规则检查清除 ERC 标记运行暂停仪表仿真交互设置数字仿真设置选择仿真方法电路仿真错误记录/检查数据跟踪6.Transfer（文件输出）菜单7.Tools（工具）菜单8名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 8 页，共 20 页 -8.Reports（报告）菜单9.Options（选项）菜单全局设置操作环境工作表单属性用户命令交互设置新窗口层叠窗口水平分割排列显示垂直分割排列显示关闭所有窗口窗口对话框当前用户文档名称10.Window（窗口）菜单11.Help（帮助）菜单1.3.3 Multisim9元器件栏由于该工具栏是浮动窗口，所以不同用户显示会有所不同（方法是：用鼠标右击该工具栏就可以选择不同工具栏，或者鼠标左键单击工具栏不要放，便可以随意拖动）。9名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 9 页，共 20 页 -从左到右依次是：新建，打开，保存，打印，打印预览，剪切，复制，粘贴，撤销，重做。满屏显示，放大，缩小，选择放大，100%显示。电源，电阻，二极管，三极管，集成电路，TTL 集成电路，COMS 集成电路，数字器件，混合器件库，指示器件库，其他器件库，电机类器件库，射频器件库。导线，总线。显示或隐藏设计项目栏，电路属性栏，电路元件属性栏，新建元件对话框，启动仿真分析，图表，电气规则检查，从 Unltiboard 导入数据，导出数据到unltiboard，使用元件列表，帮助。1.3.4 Multisim 仪器仪表栏Multisim 在仪器仪表栏下提供了17 个常用仪器仪表，依次为数字万用表、函数发生器、瓦特表、双通道示波器、四通道示波器、波特图仪、频率计、字信号发生器、逻辑分析仪、逻辑转换器、IV 分析仪、失真度仪、频谱分析仪、网络分析仪、Agilent 信号发生器、Agilent万用表、Agilent 示波器。1.4 Multisim 仪器仪表使用1.4.1 数字万用表（Multimeter）Multisim 提供的万用表外观和操作与实际的万用表相似，可以测电流A、电压 V、电阻和分贝值db，测直流或交流信号。万用表有正极和负极两个引线端。1.4.2 函数发生器（Function Generator）10名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 10 页，共 20 页 -Multisim 提供的函数发生器可以产生正弦波、三角波和矩形波，信号频率可在1Hz 到 999MHz范围内调整。信号的幅值以及占空比等参数也可以根据需要进行调节。信号发生器有三个引线端口：负极、正极和公共端。1.4.3 瓦特表（Wattmeter）Multisim 提供的瓦特表用来测量电路的交流或者直流功率，瓦特表有四个引线端口：电压正极和负极、电流正极和负极。1.4.4 双通道示波器（Oscilloscope）Multisim 提供的双通道示波器与实际的示波器外观和基本操作基本相同，该示波器可以观察一路或两路信号波形的形状，分析被测周期信号的幅值和频率，时间基准可在秒直至纳秒范围内调节。示波器图标有四个连接点：A 通道输入、B 通道输入、外触发端T 和接地端G。11名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 11 页，共 20 页 -示波器的控制面板分为四个部分：1.Time base（时间基准）Scale（量程）：设置显示波形时的X 轴时间基准。X position（X 轴位置）：设置X 轴的起始位置。显示方式设置有四种：Y/T 方式指的是X 轴显示时间，Y 轴显示电压值；Add 方式指的是 X 轴显示时间，Y 轴显示 A 通道和 B 通道电压之和；A/B 或 B/A 方式指的是X 轴和Y 轴都显示电压值。2.Channel A（通道 A）Scale（量程）：通道A 的 Y 轴电压刻度设置。Y position（Y 轴位置）：设置Y 轴的起始点位置，起始点为0 表明 Y 轴和 X 轴重合，起始点为正值表明Y 轴原点位置向上移，否则向下移。触发耦合方式：AC（交流耦合）、0（0 耦合）或 DC（直流耦合），交流耦合只显示交流分量，直流耦合显示直流和交流之和，0 耦合，在 Y 轴设置的原点处显示一条直线。3.Channel B（通道 B）通道 B 的 Y 轴量程、起始点、耦合方式等项内容的设置与通道A 相同。4.Tigger（触发）12名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 12 页，共 20 页 -触发方式主要用来设置X 轴的触发信号、触发电平及边沿等。Edge（边沿）：设置被测信号开始的边沿，设置先显示上升沿或下降沿。Level（电平）：设置触发信号的电平，使触发信号在某一电平时启动扫描。触发信号选择：Auto（自动）、通道A 和通道 B 表明用项应的通道信号作为触发信号；ext 为外触发；Sing 为单脉冲触发；Nor 为一般脉冲触发。1.4.5 四通道示波器（4 Channel Oscilloscope）四通道示波器与双通道示波器的使用方法和参数调整方式完全一样，只是多了一个通道控制器旋钮，当旋钮拨到某个通道位置，才能对该通道的Y 轴进行调整。1.4.6 波特图仪（Bode Plotter）利用波特图仪可以方便地测量和显示电路的频率响应，波特图仪适合于分析滤波电路或电路的频率特性，特别易于观察截止频率。需要连接两路信号，一路是电路输入信号，另一路是电路输出信号，需要在电路的输入端接交流信号。波特图仪控制面板分为Magnitude（幅值）或 Phase（相位）的选择、Horizontal（横轴）设置、Vertical（纵轴）设置、显示方式的其他控制信号，面板中的F 指的是终值，I 指的是初值。在波特图仪的面板上，可以直接设置横轴和纵轴的坐标及其参数。例如：构造一阶RC 滤波电路，输入端加入正弦波信号源，电路输出端与示波器相连，目的是为了观察不同频率的输入信号经过RC 滤波电路后输出信号的变化情况。13名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 13 页，共 20 页 -调整纵轴幅值测试范围的初值I 和终值 F，调整相频特性纵轴相位范围的初值I 和终值 F。打开仿真开关，点击幅频特性在波特图观察窗口可以看到幅频特性曲线；点击相频特性可以在波特图观察窗口显示相频特性曲线。1.4.7 频率计（Frequency couter）频率计主要用来测量信号的频率、周期、相位，脉冲信号的上升沿和下降沿，频率计的图标、面板以及使用如图所示。使用过程中应注意根据输入信号的幅值调整频率计的Sensitivity（灵敏度）和 Trigger Level（触发电平）。14名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 14 页，共 20 页 -1.4.8 数字信号发生器（Word Generator）数字信号发生器是一个通用的数字激励源编辑器，可以多种方式产生32 位的字符串，在数字电路的测试中应用非常灵活。左侧是控制面板，右侧是字信号发生器的字符窗口。控制示方式）、Trigger（触发）、Frequency（频率）等几个部分。口，控制信号有：Stop（停止）、Reset（复位）、Reverse（反相显示）、Clock（时钟）设面板分为 Controls（控制方式）、Display（显1.4.9 逻辑分析仪（Logic Analyzer）Multiuse 面板分上下两个部分，上半部分是显示窗口，下半部分是逻辑分析仪的控制窗置和 Trigger（触发）设置。15名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 15 页，共 20 页 -提供了 16 路的逻辑分析仪，用来数字信号的高速采集和时序分析。逻辑分析仪的图标如图所示。逻辑分析仪的连接端口有：16 路信号输入端、外接时钟端C、时钟限制Q 以及触发限制T。Clock setup（时钟设置）对话框 Clock Source（时钟源）选择外触发或内触发；Clock rate（时钟频率）：1Hz100MHz 范围内选择；Sampling Setting（取样点设置）：Pre-trigger samples（触发前取样点）、Post-trigger samples（触发后取样点）和 Threshold voltage（开启电压）设置。点击 Trigger 下的 Set（设置）按钮时，出现Trigger Setting（触发设置）对话框如图所示。）：Positive（上升沿）、Negative（下降沿）、Both（双向触发）。Trigger Clock Edge（触发边沿 16名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 16 页，共 20 页 -Trigger patterns（触发模式）：由A、B、C 定义触发模式，在Trigger Combination（触发组合）下有 21 种触发组合可以选择。1.4.10 逻辑转换器（Logic Converter）Multisim提供了一种虚拟仪器：逻辑转换器。实际中没有这种仪器，逻辑转换器可以在逻辑。有 8 路信号输入端，1 路信号输出端。转换为与非门电路。电路、真值表和逻辑表达式之间进行转换6 种转换功能依次是：逻辑电路转换为真值表、真值表转换为逻辑表达式、真值表转换为最简逻辑表达式、逻辑表达式转换为真值表、逻辑表达式转换为逻辑电路、逻辑表达式1.4.11 IV 分析仪（IV Analyzer）IV 分析仪专门用来分析晶体管的伏安特性曲线，如二极管、NPN 管、PNP 管、NMOS当于实验室的晶体管图示仪，需要将晶体管与连接电路完全断开，才能进行IV 分析仪的连接和测试。IV 分析仪有三个连接点，实现与晶体管的连接。管、PMOS 管等器件。IV 分析仪相 17名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 17 页，共 20 页 -IV 分析仪面板左侧是伏安特性曲线显示窗口；右侧是功能选择。1.4.12 失真度仪（Distortion Analyzer）失真度仪专门用来测量电路的信号失真度，失真度仪提供的频率范围为20Hz100kHz。面板最上方给出测量失真度的提示信息和测量值。Fundamental Freq（分析频率）处可以设置分析频率值；选择分析THD（总谐波失真）或SINAD（信噪比），单击Set按钮，打开设置窗口如图所示，由于THD 的定义有所不同，可以设置THD 的分析选项。1.4.13 频谱分析仪（Spectrum Analyzer）用来分析信号的频域特性，其频域分析范围的上限为4GHz。Span Control 用来控制频率范围，选择 Set Span的频率范围由Frequency 区域决定；选择 Zero Span的频率范围由Frequency 区域设定的中心频率决定；选择 Full Span 的频率范围为1KHz 4GHz。Frequency 用来设定频率：Span 设定频率范围、Start 设定起始频率、Center 设定中心频率、End 设定终止频率。Amplitude 用来设定幅值单位，有三种选择：dB、dBm、Lin。Db=10log10V；dBm=20log10（V/0.775）；Lin 为线性表示。18名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 18 页，共 20 页 -Resolution Freq.用来设定频率分辨的最小谱线间隔，简称频率分辨率。1.4.14 网络分析仪（Network Analyzer）网络分析仪主要用来测量双端口网络的特性，如衰减器、放大器、混频器、功率分配器等。Multisim 提供的网络分析仪可以测量电路的S参数、并计算出H、Y、Z 参数。Mode 提供分析模式：Measurement 测量模式；RF Characterizer 射频特性分析；Match Net Designer 电路设计模式。Graph 用来选择要分析的参数及模式，可选择的参数有S 参数、H参数、Y 参数、Z 参数等。模式选择有Smith（史密斯模式）、Mag/Ph（增益/相位频率响应，波特图）、Polar（极化图）、Re/Im（实部/虚部）。Trace 用来选择需要显示的参数。Marker 用来提供数据显示窗口的三种显示模式：Re/Im 为直角坐标模式；Mag/Ph（Degs）为极坐标模式；dB Mag/Ph（Deg）为分贝极坐标模式。Settings 用来提供数据管理，Load 读取专用格式数据文件；Save存储专用格式数据文件；Exp 输出数据至文本文件；Print 打印数据。Simulation Set 按钮用来设置不同分析模式下的参数。1.4.15 仿真 Agilent 仪器仿真 Agilent 仪器有三种：Agilent 信号发生器、Agilent 万用表、Agilent 示波器。这三种仪器与真实仪器的面板，按钮、旋钮操作方式完全相同，使用起来更加真实。1.Agilent 信号发生器Agilent 信号发生器的型号是33120A，其图标和面板如图所示，这是一个高性能15 MHz的综合信号发生器。Agilent 信号发生器有两个连接端，上方是信号输出端，下方是接地端。单击最左侧的电源按钮，即可按照要求输出信号。19名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 19 页，共 20 页 -2.Agilent 万用表Agilent 万用表的型号是34401A，其图标和面板如图所示，这是一个高性能6位半的数字万用表。Agilent 万用表有五个连接端，应注意面板的提示信息连接。单击最左侧的电源按钮，即可使用万用表，实现对各种电类参数的测量。3.Agilent 示波器Agilent 示波器的型号是54622D，图标和面板如图所示，这是一个2 模拟通道、16个逻辑通道、100-MHz 的宽带示波器。Agilent 示波器下方的18 个连接端是信号输入端，右侧是外接触发信号端、接地端。单击电源按钮，即可使用示波器，实现各种波形的测量。20名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 20 页，共 20 页 -