Multisim課程設(shè)計(jì)講義

1、第一章 Multisim概述Multisim是一個(gè)完整的設(shè)計(jì)工具系統(tǒng)，提供了一個(gè)非常大的元件數(shù)據(jù)庫(kù)，并提供原理圖輸入接口、全部的數(shù)模Spice仿真功能、VHDL/Verilog設(shè)計(jì)接口及仿真功能、FPGA/CPLD綜合、RF設(shè)計(jì)能力和后處理功能，還可以進(jìn)行從原理圖到PCB布線工具包的無(wú)縫隙數(shù)據(jù)傳輸。它提供的單一易用的圖形輸入接口可以滿足您的設(shè)計(jì)需求。Multisim提供全部先進(jìn)的設(shè)計(jì)功能，滿足您從參數(shù)到產(chǎn)品的設(shè)計(jì)要求。因?yàn)槌绦驅(qū)⒃韴D輸入、仿真和可編程邏輯緊密集成，您可以放心地進(jìn)行設(shè)計(jì)工作，不必顧及不同供應(yīng)商的應(yīng)用程序之間傳遞數(shù)據(jù)時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)的問(wèn)題。一Multisim界面啟動(dòng)Multisim 2

2、019后，可看到如圖1-1所示用戶界面。設(shè)計(jì)工具欄使用中元件列表菜單系統(tǒng)工具欄元件工具欄電路窗口圖1-111基本元素Multisim用戶界面包括如下基本元素：數(shù)據(jù)庫(kù)選擇器注：缺省狀態(tài)下，電路窗口的背景是黑色的；但是基于本文的目的，我們使用了白色的背景。要改變背景色，可在 Options/Preferences./circuit下設(shè)置。及所有的Windows應(yīng)用程序類(lèi)似,可在菜單（Menus）中找到所有功能的命令。系統(tǒng)工具欄（system toolbar）包含常用的基本功能按鈕。設(shè)計(jì)工具欄（Multisim design Bar）是Multisim的一個(gè)完整部分，下面將詳細(xì)介紹。使用中元件列表（

3、In Use）列出了當(dāng)前電路所使用的全部元件。元件工具欄（component toolbar）包含元件箱按鈕（Parts Bin）,單擊它可以打開(kāi)元件族工具欄（此工具欄中包含每一元件族中所含的元件按鈕，以元件符號(hào)區(qū)分）。數(shù)據(jù)庫(kù)選擇器（database selector）允許確定哪一層次的數(shù)據(jù)庫(kù)以元件工具欄的形式顯示。1.2菜單簡(jiǎn)介文件 編輯 顯示 放置 仿真 文件輸出 工具 選項(xiàng) 窗口 幫助圖1-2Multisim 2019 為用戶提供了10個(gè)主菜單欄。如圖1-2所示。1File 菜單用于管理Multisim 2019所創(chuàng)建的電路文件。2Edit 菜單用于電路繪制過(guò)程中，對(duì)電路或元件進(jìn)行剪切，

4、復(fù)制、粘貼、翻轉(zhuǎn)、旋轉(zhuǎn)等操作。3View 菜單顯示或隱藏工具欄顯示或隱藏元件庫(kù)工具欄顯示或隱藏狀態(tài)欄顯示或隱藏仿真錯(cuò)誤記錄/檢查仿真蹤跡 顯示或隱藏XSpice命令行界面 顯示或隱藏圖形記錄儀器窗口 顯示或隱藏仿真開(kāi)關(guān)顯示或隱藏電路文本描述框顯示或隱藏柵格顯示或隱藏紙張邊界顯示或隱藏標(biāo)題欄和電路圖邊界圖1-3用于用戶界面上顯示或隱藏電路窗口中的某些內(nèi)容以及縮放電路窗口等操作。具體功能如圖1-3所示。：4Place 菜單用于在電路窗口中放置元件、連接點(diǎn)、總線、文本或圖形等。具體功能如圖1-4所示：打開(kāi)元件放置對(duì)話框放置一個(gè)節(jié)點(diǎn)放置一根總線放置一個(gè)輸入輸出端口打開(kāi)替換選定元件對(duì)話框圖1-45Sim

5、ulate 菜單用于電路仿真的設(shè)置和操作。如圖1-5所示。運(yùn)行仿真開(kāi)關(guān)暫停打開(kāi)預(yù)置儀表對(duì)話框打開(kāi)數(shù)字電路仿真設(shè)置對(duì)話框選擇仿真儀表選擇仿真分析方法打開(kāi)后處理對(duì)話框自動(dòng)設(shè)置電路故障全局元件容差設(shè)置圖1-56Transfer菜單用于將Multisim 2019的電路文件或仿真結(jié)果輸出到其他應(yīng)用軟件。如圖1-6傳送給應(yīng)用軟件Ultiboard傳送給其他印刷電路板設(shè)計(jì)軟件將Ultiboard中電路元件注釋傳回將仿真結(jié)果文件變換為MathCAD格式 輸出網(wǎng)表 圖1-67.Tools菜單用于編輯或管理元件庫(kù)或元件。如圖1-7所示。打開(kāi)創(chuàng)建元件對(duì)話框打開(kāi)編輯元件對(duì)話框打開(kāi)復(fù)制元件對(duì)話框打開(kāi)刪除元件對(duì)話框打開(kāi)

6、元件庫(kù)管理對(duì)話框升級(jí)元件遠(yuǎn)程控制/設(shè)計(jì)共享登錄網(wǎng)站圖1-78 Options菜單打開(kāi)參數(shù)選擇、設(shè)置對(duì)話框，設(shè)定電路的有關(guān)參數(shù)打開(kāi)修改標(biāo)題塊內(nèi)容對(duì)話框打開(kāi)全局限制對(duì)話框打開(kāi)電路限制對(duì)話框圖1-9 用于定制電路的界面和某些功能設(shè)置。如圖1-8所示。9.Window 菜單用于控制Multisim 2019窗口顯示方式。10Help 菜單為用戶提供在線技術(shù)服務(wù)和使用幫助。System Zoom Design In Use ListInstruments圖1-101.3常用工具欄Multisim 2019為方便用戶，提供了多個(gè)工具欄，如圖1-10所示。下面主要介紹Design和Instruments工具

7、欄。1設(shè)計(jì)工具欄（Design Bar）設(shè)計(jì)是Multisim的核心部分，使您能容易地運(yùn)行程序所提供的各種復(fù)雜功能。設(shè)計(jì)工具欄指導(dǎo)您安步就班地進(jìn)行電路的建立、仿真、分析并最終輸出設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)。元件設(shè)計(jì)按鈕（Component）缺省顯示，因?yàn)檫M(jìn)行電路設(shè)計(jì)的第一個(gè)邏輯步驟是往電路窗口中放置元件。元件編輯器按鈕（Component Editor）用以調(diào)整或增加元件。儀表按鈕（Instruments）用以給電路添加儀表或觀察仿真結(jié)果。仿真按鈕（Simulate）用以開(kāi)始、暫停或結(jié)束電路仿真。分析按鈕（Analysis）用以選擇要進(jìn)行的分析。后分析器按鈕（Postprocessor）用以進(jìn)行對(duì)仿真結(jié)果的進(jìn)一

8、步操作。VHDL/Verilog按鈕用以使用VHDL模型進(jìn)行設(shè)計(jì)（不是所有的版本都具備）。報(bào)告按鈕（Reports）用以打印有關(guān)電路的報(bào)告（材料清單，元件列表和元件細(xì)節(jié)）。傳輸按鈕（Transfer）用以及其它程序通訊，比如及Ultiboard通訊。也可以將仿真結(jié)果輸出到像MathCAD和Excel這樣的應(yīng)用程序。本手冊(cè)講述了利用這些工具按鈕建立電路、仿真電路的基本用法，有關(guān)細(xì)節(jié)請(qǐng)參考Multisim User Guide。2儀表工具欄數(shù)字萬(wàn)用表函數(shù)信號(hào)發(fā)生器瓦特表示波器波特指示器字信號(hào)發(fā)生器邏輯分析儀邏輯轉(zhuǎn)換器失真分析儀頻譜分析儀網(wǎng)絡(luò)分析儀3元件工具欄電源信號(hào)源基本器件二極管三極管模擬集成電

9、路TTL器件CMOS器件數(shù)字器件混合集成電路指示器件其它器件控制器件射頻元器件機(jī)電類(lèi)器件第二章 電路圖的設(shè)置及仿真分析一電路圖繪制要繪制的電路如圖1-1所示。1.1具體繪制方法1打開(kāi)用戶界面，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)打開(kāi)一個(gè)名為“circuit1”的空白電路文件。文件名稱(chēng)可在保存時(shí)修改。2我國(guó)電路圖符號(hào)及歐洲標(biāo)準(zhǔn)接近，可執(zhí)行Options/Preferences，然后如圖2-2所示設(shè)置。圖2-23放置元器件圖2-3放置直流電源。選擇元件工具欄的“電源信號(hào)”，再單擊直流電源。如圖2-3。然后移動(dòng)鼠標(biāo)在電路合適位置單擊。放置“電流源”和“地”方法相同。放置電阻。 又分為實(shí)際電阻和虛擬電阻。具體設(shè)置如圖2-4所示

10、。圖2-3實(shí)際電阻虛擬電阻圖2-4連接電路 將鼠標(biāo)指針移動(dòng)到所要連接元件引腳，單擊并移動(dòng)到所要連接元件引腳上，再次單擊即可。電路圖連接好以后，可以進(jìn)行元件位置調(diào)整、導(dǎo)線調(diào)整、修改元件參考序號(hào)、數(shù)值及標(biāo)簽。注：連接之前最好將所需儀表接入，參見(jiàn)圖2-52.2 仿真分析 可以利用軟件提供的儀表，建立虛擬電子工作平臺(tái)進(jìn)行分析。 單擊“元件工具欄”上的“指示器件”，在彈出的器件庫(kù)中選擇“電壓表”，然后再進(jìn)行選擇即可。電流表選擇相同。最后選擇仿真、運(yùn)行即可。圖2-52.3電路的設(shè)置1界面的設(shè)置為了方便電路圖的創(chuàng)建、分析和觀察，創(chuàng)建電路前應(yīng)對(duì)電路界面作相應(yīng)設(shè)置。執(zhí)行Options/Preferences命令

11、，屏幕出現(xiàn)如圖2-6所示對(duì)話框，該對(duì)話框有6個(gè)標(biāo)簽，下面主要介紹3個(gè)。圖2-6a阿a電路圖和元件參數(shù)設(shè)置Show區(qū)用于元件和連線主要參數(shù)顯示Color區(qū)用于設(shè)置電路圖的顏色顯示元件標(biāo)志顯示元件參考序號(hào)顯示節(jié)點(diǎn)編號(hào)顯示元件參數(shù)值顯示元件屬性自定義黑背景/白色電路設(shè)置電路圖的圖紙格式顯示柵格顯示標(biāo)題設(shè)置電路圖的圖紙大小和方向窗口的縮放比例圖2-6b導(dǎo)線寬度和連線方式數(shù)值越大導(dǎo)線越寬（1-15）自動(dòng)連線移動(dòng)元件時(shí)自動(dòng)連線圖2-6 c2其它節(jié)點(diǎn)的放置：若想在已存在的連線上創(chuàng)建一條新的連線，而此處既不是引腳也不是連接點(diǎn)，就必須添加節(jié)點(diǎn)。執(zhí)行 Place /Place Junction 命令后，移動(dòng)鼠標(biāo)放

12、置在對(duì)應(yīng)位置。添加文本：在電路適當(dāng)?shù)胤教砑幼⑨尅?zhí)行 Place /Place Text 命令后，移動(dòng)鼠標(biāo)放置在對(duì)應(yīng)位置。第三章 常用的虛擬儀表及分析方法一指示儀表常用指示儀表有電壓表和電流表。電路中二者分別并聯(lián)和串聯(lián)。特點(diǎn)：測(cè)量范圍無(wú)限大。測(cè)量的值為有效值。 仿真過(guò)程中電路參數(shù)變化，需重啟仿真再讀數(shù)。電壓表和電流表在不改變水平放置情況下，可改變輸入測(cè)量端的水平、垂直位置以適應(yīng)電路布局。如圖3-1所示。圖3-1圖3-2為應(yīng)用實(shí)例。圖3-2電壓表和電流表內(nèi)阻可通過(guò)其屬性對(duì)話框進(jìn)行設(shè)置。如圖3-3圖3-3內(nèi)阻交、直流選擇二虛擬儀器 虛擬儀器共有11種，常用的有數(shù)字萬(wàn)用表、信號(hào)發(fā)生器、雙蹤示波器、瓦

13、特表，下面對(duì)他們逐一介紹。1 數(shù)字萬(wàn)用表圖3-4數(shù)字萬(wàn)用表的圖標(biāo)、面板、參數(shù)設(shè)置如圖3-4所示。外觀及實(shí)際儀表基本相同，連線方法及實(shí)際萬(wàn)用表一樣，通過(guò)兩端子進(jìn)行測(cè)量。注意選擇對(duì)應(yīng)功能（交、直流；電流、電壓、電阻）。應(yīng)用舉例如圖3-5,3-6所示。圖3-6圖3-52.函數(shù)信號(hào)發(fā)生器圖3-7圖標(biāo)和面板如圖3-7所示。函數(shù)信號(hào)發(fā)生器可產(chǎn)生正弦波、方波和三角波信號(hào)?？稍O(shè)定最大值，對(duì)方波和三角波還可設(shè)置其占空比（Duty cycle）,偏置電壓（Offset）的設(shè)置是指將設(shè)置的電壓疊加到指定的信號(hào)上輸出。端子連接于輸出信號(hào)： + Common 輸出正極性信號(hào)，幅度等于信號(hào)發(fā)生器有效值。 - Common

14、 輸出負(fù)極性信號(hào)，幅度等于信號(hào)發(fā)生器有效值。 + - 輸出信號(hào)幅度等于信號(hào)發(fā)生器有效值的2倍。應(yīng)用舉例如圖3-8所示。圖3-83雙蹤示波器圖標(biāo)和面板如圖3-9所示。四個(gè)接線端子中，A、B為兩通道，G為接地端，T為外觸發(fā)端。連線方式及實(shí)際示波器略有不同，兩通道均是只需一根線及被測(cè)點(diǎn)相連，測(cè)量的是該點(diǎn)及地之間的波形。面板設(shè)置功能如下。Timebase區(qū)：Scale X軸所表示時(shí)間。 X Position X軸時(shí)間起點(diǎn)位置 Y/T 顯示隨時(shí)間變化信號(hào)波形 B/A A通道作X軸信號(hào)，B通道作Y軸信號(hào) A/B B通道作X軸信號(hào)，A通道作Y軸信號(hào) Add Y軸兩信號(hào)相加Channel 區(qū)（A,B）：Sca

15、le Y軸上電壓數(shù)值 Y Position Y軸上上下位置 AC 僅顯示交流成分 DC 交直流全顯示 Trigger區(qū)：Edge 觸發(fā)信號(hào)邊沿 Auto 自動(dòng)。一般使用這種方式。圖3-92號(hào)讀數(shù)指針1號(hào)讀數(shù)指針X軸掃描時(shí)基Y軸信號(hào)標(biāo)度示波器觸發(fā)方式讀數(shù)方法 可按照實(shí)際示波器那樣讀數(shù)。也可利用讀數(shù)指針和測(cè)量數(shù)據(jù)區(qū)顯示對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行讀數(shù)。瞬時(shí)波形觀測(cè) 執(zhí)行Simulate/Default Instrument Setting ，彈出圖3-10所示對(duì)話框進(jìn)行設(shè)置。然后進(jìn)行仿真就可看到圖3-11對(duì)電容的瞬時(shí)充電波形。初始環(huán)境設(shè)置結(jié)束時(shí)間圖3-10圖3-114瓦特表又稱(chēng)功率計(jì)，用來(lái)測(cè)量交直流電路的有功功

16、率和功率因數(shù)，單位自動(dòng)調(diào)整。圖標(biāo)和面板如圖3-12所示。 圖標(biāo)上兩組端子分別對(duì)應(yīng)電壓和電流。注意應(yīng)分別并、串接入電路。圖3-12電路舉例:圖3-13如圖3-13（邱關(guān)源 電路 習(xí)題4-17）和圖3-14（邱關(guān)源 電路 習(xí)題9-18）所示。圖3-14？三電路分析方法圖3-15虛擬儀表無(wú)法對(duì)多參數(shù)進(jìn)行分析，這時(shí)就要用到高級(jí)分析功能。執(zhí)行Simulate/Analyses 命令，彈出圖3-15所示對(duì)話框。前三個(gè)依次為：直流工作點(diǎn)分析，交流分析，瞬態(tài)分析。下面分別介紹。1 直流工作點(diǎn)分析 分析直流電源作用時(shí)每個(gè)節(jié)點(diǎn)上的電壓及流過(guò)電源的電流。首先在電路窗口創(chuàng)建如圖3-16所示電路，然后執(zhí)行Simulat

17、e/Analyese/DC Operating Point 命令，彈出圖3-17所示對(duì)話框。圖3-16圖3-17點(diǎn)此添加到右側(cè)Output variables(輸出變量標(biāo)簽) 用于設(shè)置需要分析的節(jié)點(diǎn)。圖3-17左側(cè)為為能分析的全部變量列表。如不需要這么多，可從其下拉菜單中選取即可。右側(cè)為確定需要分析的節(jié)點(diǎn)。選中左側(cè)變量，單擊圖3-17中所標(biāo)注按鈕，這些變量就會(huì)出現(xiàn)在右側(cè)需要分析的欄中。單擊Simulate 按鈕即可出現(xiàn)圖3-18所示數(shù)值。圖3-182.交流分析分析交流電源作用時(shí)節(jié)點(diǎn)電壓及電源電流的幅頻和相頻特性曲線。首先在電路窗口創(chuàng)建如圖3-19所示電路，然后執(zhí)行Simulate/Analye

18、se/AC/AnalyeIe命令，彈出圖3-20所示對(duì)話框。圖3-17圖3-19本圖 f0=1591.5Hz圖3-19圖3-20對(duì)話框中的設(shè)置項(xiàng)目、單位及默認(rèn)值如下表所示圖3-19圖3-21仿直流電路設(shè)置，選節(jié)點(diǎn)2電壓作為分析變量，如圖3-21。單擊Simulate按鈕，即可得圖3-21所示結(jié)果。圖3-22改變參數(shù)設(shè)置如圖3-23，可得圖3-24結(jié)果。圖3-23圖3-24思考題：將數(shù)據(jù)導(dǎo)出至EXCEL 表格，畫(huà)出UR波形。3瞬態(tài)分析瞬態(tài)分析通常分析節(jié)點(diǎn)的電壓波形（時(shí)間），用示波器可觀察到相同結(jié)果。下面以圖3-19為例，說(shuō)明瞬態(tài)分析的具體步驟。執(zhí)行Simulate/Analyese/AC/Transient Analysis命令，彈出圖3-25所示對(duì)話框。Analysis Parameters標(biāo)簽中各區(qū)功能為：初始條件最大時(shí)間步長(zhǎng)開(kāi)始、結(jié)束時(shí)間圖3-25圖3-25設(shè)置觀察1.，2,3點(diǎn)電壓波形，可得結(jié)果如圖3-26圖3-26第四章 電路仿真參考圖及仿真內(nèi)容一基爾霍夫定律(教材 習(xí)題3-11)圖4-1驗(yàn)證基爾霍夫電壓定律和電流定律。二直流電