电工电子技术仿真实验.ppt

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1、 电工电子技术仿真实验电工电子技术仿真实验电子电路仿真软件电子电路仿真软件Multisim使用使用介绍介绍实验是大学学习过程中不可缺少的一个环节，对我实验是大学学习过程中不可缺少的一个环节，对我们深刻理解课堂理论、理论联系实际、强化动手能们深刻理解课堂理论、理论联系实际、强化动手能力、训练创新思维都有着不可替代的作用。力、训练创新思维都有着不可替代的作用。对于任何一个电子电路实验室都应具备以下条件：对于任何一个电子电路实验室都应具备以下条件：空间、工作台、元器件库、仪器、设备、工具。空间、工作台、元器件库、仪器、设备、工具。由于各种条件的限制，如投资、时间、空间由于各种条件的限制，如投资、时间

2、、空间，实验室又给我们带来一些限制。实验室又给我们带来一些限制。如：不可能在实验室配备所有的元器件；不可能将如：不可能在实验室配备所有的元器件；不可能将各种仪器、设备装配到每人一套；不可能在任意想各种仪器、设备装配到每人一套；不可能在任意想做试验的时间提供试验条件；不可能提供所需要的做试验的时间提供试验条件；不可能提供所需要的所有设备；不可能提供所有试验环境；实验室也不所有设备；不可能提供所有试验环境；实验室也不可能承担过大的损耗可能承担过大的损耗元器件的损耗、仪器、设元器件的损耗、仪器、设备的损耗备的损耗随着计算机技术的发展，可否构造出一种虚拟实验随着计算机技术的发展，可否构造出一种虚拟实验

3、室来克服这些传统意义上的实验室的不足呢？答案室来克服这些传统意义上的实验室的不足呢？答案是肯定的，这就是电子电路设计自动化软件是肯定的，这就是电子电路设计自动化软件（EDA）我们使用各种元器件搭建的电路都是为了一个目我们使用各种元器件搭建的电路都是为了一个目的的对给定信号利用电路对信号进行某种运算，对给定信号利用电路对信号进行某种运算，得到所要求的输出（电流、电压、得到所要求的输出（电流、电压、）。对于）。对于各种元器件运算的数学模型，有些我们是非常清各种元器件运算的数学模型，有些我们是非常清楚的（如：电容、电阻、电感），有些是在一定楚的（如：电容、电阻、电感），有些是在一定的条件下可以用某种

4、数学模型来近似（如：硅三的条件下可以用某种数学模型来近似（如：硅三极管工作在小信号放大状态时，其模型是一电流极管工作在小信号放大状态时，其模型是一电流控制电流源；控制电流源；MOS管在小信号放大状态时，其模管在小信号放大状态时，其模型是一电压控制电流源、型是一电压控制电流源、）。还有一些则是）。还有一些则是通过大量统计数据得到的经验数学模型（如：传通过大量统计数据得到的经验数学模型（如：传输线、输线、）在已知元器件数学模型的基础上，用元器件搭建的电在已知元器件数学模型的基础上，用元器件搭建的电路也可以看成是各个数学模型的连接，电路各点的电路也可以看成是各个数学模型的连接，电路各点的电压、电流可

5、以通过给定元器件的数学模型精确计算压、电流可以通过给定元器件的数学模型精确计算将原来的试验过程变成为一种计算过程，将计算结果将原来的试验过程变成为一种计算过程，将计算结果以各种方式显示出来以各种方式显示出来如：数字、曲线、表格、仪如：数字、曲线、表格、仪表指示等。如果元器件的模型足够多，测量、分析的表指示等。如果元器件的模型足够多，测量、分析的程序足够多，多到足以涵盖我们所搭建的各种电路和程序足够多，多到足以涵盖我们所搭建的各种电路和对电路的各种测量和分析，那么这个由众多程序组成对电路的各种测量和分析，那么这个由众多程序组成的软件包就构成了我们的虚拟实验室！的软件包就构成了我们的虚拟实验室！换

6、言之，你拥有了软件包就拥有了换言之，你拥有了软件包就拥有了“实验室实验室”虚拟实验室虽好，但不能说有了虚拟实验室就可以取虚拟实验室虽好，但不能说有了虚拟实验室就可以取代传统实验室。原因在于电路的组成形态是复杂的，代传统实验室。原因在于电路的组成形态是复杂的，我们可以为各种组成电路的电子元器件建立各种数学我们可以为各种组成电路的电子元器件建立各种数学模型，使之虚拟化，但这些模型的建立是有条件的。模型，使之虚拟化，但这些模型的建立是有条件的。也就是说，在一定的条件下电路模型可以反映电路内也就是说，在一定的条件下电路模型可以反映电路内电流电压的真实变化；但如果超出了限定的条件，模电流电压的真实变化；

7、但如果超出了限定的条件，模型就失去了意义型就失去了意义例如：例如：高频环境工作下的普通电阻（频率较低时表高频环境工作下的普通电阻（频率较低时表现为纯电阻，当频率高到一定程度时其电抗的特性现为纯电阻，当频率高到一定程度时其电抗的特性就会表现出来）就会表现出来）Multisim快速入门快速入门根据根据Multisim安装文件提示，完成安装文件提示，完成软件安装。第一次件安装。第一次启启动Multisim后，会出后，会出现如如图14-1所示的界面所示的界面图图14-1 multisim软软件主界件主界面面 一、一、Multisim主界面介主界面介绍Mulitisim的主界面可以分成几个区域的主界面可

8、以分成几个区域1.菜单命令区菜单命令区:提供了各类下拉菜单命令，如图提供了各类下拉菜单命令，如图14-2所示所示图14-2 菜菜单命令区命令区2.元器件元器件库区：区：提供各种虚元器件和提供各种虚元器件和实元器件，如元器件，如图14-3所示所示图14-3 元器件元器件库区区3.工具按工具按钮区：区：提供了与菜提供了与菜单命令相命令相对应的主要快的主要快捷按捷按钮，如，如图14-4所示所示图14-4 工具按工具按钮区区4.虚拟仪器区（主界面右侧）：虚拟仪器区（主界面右侧）：右侧竖列图标右侧竖列图标为虚拟仪器区，提供了各类虚拟仪器为虚拟仪器区，提供了各类虚拟仪器5.电路设计窗口区：电路设计窗口区：

9、界面中央带有标尺和网格界面中央带有标尺和网格的区域为电路设计窗口区的区域为电路设计窗口区6.Design Toolbox：设计工具框（主界面左侧）设计工具框（主界面左侧）Design Toolbox包含三个选项卡：包含三个选项卡：Visibility：改变当前电路设计窗口内电路的显示改变当前电路设计窗口内电路的显示状态状态Hierarchy:观察电路设计窗口内的电路组成情况观察电路设计窗口内的电路组成情况Project View：观察一个电路工程的构成情况观察一个电路工程的构成情况7.Spreadsheet View：单观察区（主界面底部）单观察区（主界面底部）Spreadsheet View

10、包含四个选项卡：包含四个选项卡：Results：显示电路连接的检查结果显示电路连接的检查结果Nets：观察电路的节点情况观察电路的节点情况Components：观察电路所使用的元件情况观察电路所使用的元件情况PCB Layers：观察电路观察电路PCB板的情况板的情况后三项选项卡中，都有可修改参数，一般情况下无后三项选项卡中，都有可修改参数，一般情况下无需修改需修改二、二、Multisim快速入门快速入门通过通过Multisim提供的范例可使我们以最快的速度对提供的范例可使我们以最快的速度对Multisim的工作过程有一个清晰的了解的工作过程有一个清晰的了解具体操作如下：具体操作如下：使用菜单

11、命令区的使用菜单命令区的File Open Sample命令，进命令，进入入Mulitisim的范例目录，选择打开一个文件的范例目录，选择打开一个文件将鼠标指向工具按钮区的各图标，鼠标处会出现图标将鼠标指向工具按钮区的各图标，鼠标处会出现图标功能说明。尝试使用工具按钮区的工具，体会其作用功能说明。尝试使用工具按钮区的工具，体会其作用在工具按钮区点击在工具按钮区点击Run/Stop Simulation（F5）图）图标启动电路仿真（与标启动电路仿真（与Simulate Run命令等价）命令等价）启动电路仿真后界面底部右侧会出现仿真时间显示启动电路仿真后界面底部右侧会出现仿真时间显示和仿真状态指示

12、。双击电路中的仪表图标（如：示和仿真状态指示。双击电路中的仪表图标（如：示波器），就会看到输出在示波器上的波形波器），就会看到输出在示波器上的波形在工具按钮区点击在工具按钮区点击Run/Stop Simulation（F5）图）图标，停止电路仿真标，停止电路仿真搭建电路搭建电路1.编辑自己的电路：使用编辑自己的电路：使用File New命令或点击工命令或点击工具按钮区的具按钮区的New（CtrlN）图标即创建了一个新的）图标即创建了一个新的电路设计窗口。电路设计窗口。使用使用File New Project命令还可以建立自己的工命令还可以建立自己的工程文件。程文件。有关有关File菜单的命令，

13、如保存、另存、调入、打印预菜单的命令，如保存、另存、调入、打印预览、打印、关闭、览、打印、关闭、等与等与Word等工具软件的操作等工具软件的操作十分相似十分相似2.放置元器件：点击元器件所在库的图标打开对应放置元器件：点击元器件所在库的图标打开对应的元器件库，双击选择要使用的元器件，即可在电的元器件库，双击选择要使用的元器件，即可在电路设计窗口中看到所选的元器件符号，将其拖入电路设计窗口中看到所选的元器件符号，将其拖入电路设计窗口放在所希望的位置即可路设计窗口放在所希望的位置即可3.元器件的编辑：点击已放置好的元器件，该元器元器件的编辑：点击已放置好的元器件，该元器件将被虚线包围，表示该元器件

14、已被选中，点击右件将被虚线包围，表示该元器件已被选中，点击右键，在弹出的菜单中选择编辑功能，即可对元器件键，在弹出的菜单中选择编辑功能，即可对元器件进行编辑进行编辑4.元器件的连接：将光标移至需要连线的元器件管元器件的连接：将光标移至需要连线的元器件管脚，当光标变为十字线时，点击左键，拖动光标至脚，当光标变为十字线时，点击左键，拖动光标至连接位置，再次点击左键完成连线连接位置，再次点击左键完成连线电子电路的测量电子电路的测量虚拟仪器、仪表的使用虚拟仪器、仪表的使用Multisim为用户提供了对电路进行简单测量装置，为用户提供了对电路进行简单测量装置，除此之外还提供了除此之外还提供了19种通用和

15、专用的虚拟仪器、仪种通用和专用的虚拟仪器、仪表，基本可以满足各类电子电路分析、测量的需要表，基本可以满足各类电子电路分析、测量的需要使用简单测量装置时，通过点击虚拟元器件库最右使用简单测量装置时，通过点击虚拟元器件库最右侧图标（侧图标（Show Measurement Family）旁的下拉）旁的下拉按钮，即可选择使用简单测量装置。将选择的简单按钮，即可选择使用简单测量装置。将选择的简单测量装置拖至指定位置，点击左键完成放置，在与测量装置拖至指定位置，点击左键完成放置，在与被测电路连接后，启动仿真即可看到测量结果。被测电路连接后，启动仿真即可看到测量结果。这些简单测量装置包括：电流表、电压表、

16、各种颜这些简单测量装置包括：电流表、电压表、各种颜色的电平指示灯（被测点电压高于电平指示灯设定色的电平指示灯（被测点电压高于电平指示灯设定工作电压时，电平指示灯发光；电平指示灯的内阻工作电压时，电平指示灯发光；电平指示灯的内阻为无穷大）。如果电路中既有交流成分又有直流成为无穷大）。如果电路中既有交流成分又有直流成分时，双击测量仪表图标，可对仪表的测量方式分时，双击测量仪表图标，可对仪表的测量方式（交流、直流）和仪表的内阻进行设置。在交流测（交流、直流）和仪表的内阻进行设置。在交流测量时，仪表的显示值为均方根值（量时，仪表的显示值为均方根值（RMS）Multisim是一款比较优秀的电子电路仿真软

17、件，熟是一款比较优秀的电子电路仿真软件，熟练掌握其使用方法和技巧会对多门课程的学习产生练掌握其使用方法和技巧会对多门课程的学习产生积极影响，这些课程包括：电工学、电路理论、模积极影响，这些课程包括：电工学、电路理论、模拟电子电路、数字电子电路、高频电子电路、信号拟电子电路、数字电子电路、高频电子电路、信号与系统、电力电子技术、自动控制系统与系统、电力电子技术、自动控制系统。因此，。因此，Multisim应该是相关专业学生努力掌握的重要工具应该是相关专业学生努力掌握的重要工具之一之一 Multisim应用举例应用举例举例应用的是举例应用的是Multisim10.0版本。版本。一、一、Multis

18、im在直流在直流电路分析中的路分析中的应用用例例1利用利用Multisim提供直流工作点的分析方法，对提供直流工作点的分析方法，对一个比较复杂的直流电路（见图一个比较复杂的直流电路（见图14-5）迅速的）迅速的分析出结果。分析出结果。图图14-5 直流电路直流电路分析步骤：分析步骤：1.按图按图14-5连接电路。连接电路。2.在命令菜单在命令菜单Options中用鼠标点击中用鼠标点击Sheet properties表单参数设置，如图表单参数设置，如图14-6。图图14-63.在在Sheet properties界面中选中界面中选中Net Names的的Show all，如图，如图14-7。电路

19、中会显示数字节点，如。电路中会显示数字节点，如图图14-8。图图14-74.在命令菜单在命令菜单Simulate的的Analyses中选中中选中DC Operating Point Analysis，结果如图，结果如图14-9。图图14-85.在在DC Operating Point Analysis直流工作点界直流工作点界面中，将所有的数字节点点击到右边，如图面中，将所有的数字节点点击到右边，如图14-10。图图14-9图图14-106.最后点击最后点击Simulate弹出仿真结果，如图弹出仿真结果，如图14-11。图图14-11例例2利用利用Multisim提供的仿真实验方法，对一个比提供

20、的仿真实验方法，对一个比较复杂的直流电路（图较复杂的直流电路（图14-5）迅速分析出结果）迅速分析出结果实验步骤：实验步骤：1.按图按图14-5连接电路。连接电路。2.在命令菜单在命令菜单Place中用鼠标点击中用鼠标点击Component放置放置元件命令，结果如图元件命令，结果如图14-12。图图14-123.将选中的电压表联接在电路中，启动仿真运行，得将选中的电压表联接在电路中，启动仿真运行，得到结果如图到结果如图14-13。图图14-13二、二、Multisim在在电子子电路分析中的路分析中的应用用例例3利用利用Multisim对一个比较复杂的交流电路（图对一个比较复杂的交流电路（图14

21、-14）迅速分析出结果）迅速分析出结果图图14-14步骤：步骤：1.电路的静态分析：按图电路的静态分析：按图14-14连接电路，用直流工连接电路，用直流工作点分析的方法得到电路静态分析结果，见图作点分析的方法得到电路静态分析结果，见图14-15。图图14-152.电路的动态分析：在电路中接入示波器，见图电路的动态分析：在电路中接入示波器，见图14-16。观察输入输出信号的波形，如图。观察输入输出信号的波形，如图14-17。图图14-16图图14-17输入电压输入电压输出电压输出电压在电路中接入电压表，见图在电路中接入电压表，见图14-18。注意改变电压表。注意改变电压表为交流测量表。为交流测量

22、表。图图14-18启动仿真，双击电压表得到测量读数，如图启动仿真，双击电压表得到测量读数，如图14-19。图图14-19观察输出信号失真的波形，截止失真波形如图观察输出信号失真的波形，截止失真波形如图14-20。图图14-20输入电压输入电压输出电压输出电压同样可观察输出信号饱和失真的波形。同样可观察输出信号饱和失真的波形。本章小结本章小结仿真软件仿真软件Multisim对电工电子课程的学习具有很大的对电工电子课程的学习具有很大的帮助，另外由于这个软件功能强大、使用容易，因而帮助，另外由于这个软件功能强大、使用容易，因而在学习电工电子相关课程时，应该尽快掌握软件的使在学习电工电子相关课程时，应该尽快掌握软件的使用，并应用于课程学习中。用，并应用于课程学习中。