在NIMultisim中創(chuàng)建自定義元器件

1、在NI Multisim中創(chuàng)建自定義元器件  概覽：NI Multisim 與 NI Ultiboard為設(shè)計、仿真和布局完整的印制電路板（PCB）提供了一個集成的平臺。高度靈活的數(shù)據(jù)庫管理程序，使得為自定義原理圖符號添加新的SPICE仿真模型變得十分方便，該原理圖符號可用于將精確的封裝轉(zhuǎn)換為布局。在NI Multisim中創(chuàng)建自定義元器件與在NI Ultiboard中創(chuàng)建自定義元器件為您提供了關(guān)于如何直觀、快速地學(xué)習(xí)如何創(chuàng)建您自己的自定義元器件的信息資源。引言:本指南是關(guān)于在NI Multisim 與 NI Ultiboard上創(chuàng)建元器件的系列文章的第一篇。本指南旨在闡述您如何可以

2、在Multisim中創(chuàng)建您自己的用于仿真和/或印制電路板（PCB）布局的元器件。您將可以創(chuàng)建元器件并驗證其操作。元器件向?qū)怯糜趧?chuàng)建自定義元器件的主要工具，它引導(dǎo)您完成創(chuàng)建一個新元器件所需要的所有步驟。元器件細節(jié)包括符號與可選的管腳、模型和管封裝信息。某元器件創(chuàng)建過程包括以下步驟：· 輸入元器件信息 · 選擇封裝與元器件配置 · 選擇和/或編輯元器件符號 · 設(shè)置管腳參數(shù) · 將符號管腳映射至封裝管腳 · 選擇仿真模型 · 將符號管腳映射至模型管腳 · 將其保存于數(shù)據(jù)庫 該指南逐步引導(dǎo)您完成創(chuàng)建一個與仿真和PCB布

3、局兼容的元器件的過程。為完整起見，您將學(xué)習(xí)如何創(chuàng)建一個有2個部件的高級元器件。您將創(chuàng)建一個具有兩個原理圖符號、兩個模型但只有一個封裝的部件。許多元器件可以更方便地被創(chuàng)建，在大多數(shù)情況下這里列出的步驟并不是全部必需的。Multisim也支持用戶創(chuàng)建僅用于仿真或僅用于布局的元器件。元器件創(chuàng)建系列文章的第二部分名為在NI Ultiboard中創(chuàng)建自定義元器件，簡述了如何構(gòu)建一個用于布局的自定義Ultiboard焊盤圖形。該焊盤圖形由手工創(chuàng)建，以便精確定義表面貼裝元件（SMD）的形狀、尺寸和大小。該封裝可添加至Multisim數(shù)據(jù)庫以定義一個自定義元器件。單部件元器件與多部件元器件一個單部件元器件是指

4、每個芯片上僅具有單個元件的元器件。而一個多部件元器件是一個在每個芯片上具有多個門或元件的元器件。多部件元器件的例子包括邏輯門或運算放大器。A到Z遞增的字母列舉了多部件元器件內(nèi)的設(shè)備。Texas Instruments® THS7001便是多部件元器件的一個例子。THS7001的可編程增益放大器(PGA)和獨立的前置放大器級是封裝在單個集成電路（IC）中的，兩個元件共享電源和參考電壓線路。您將在該指南中學(xué)習(xí)如何創(chuàng)建這一元器件。僅用于仿真的元器件僅用于仿真的元器件，其設(shè)計在于幫助驗證設(shè)計，這些元器件并不會轉(zhuǎn)換為電路板布局。它們不具有封裝信息，而其符號在Multisim或Multicap環(huán)

5、境中默認設(shè)置為黑色以方便識別。僅用于仿真的元器件的一個范例便是一個理想電壓源。僅用于布局的元器件僅用于布局的元器件無法用于仿真。它們不具有相關(guān)的SPICE、VHDL或行為模型。當(dāng)與電路并行連接時，它們并不影響仿真。當(dāng)串行連接時，它們將創(chuàng)建一個開環(huán)電路。僅用于布局的元器件在Multisim或Multicap環(huán)境中設(shè)置為綠色。僅用于布局的元器件的一個范例便是一個連接器。在NI Multisim中創(chuàng)建一個TexasInstruments® THS7001元器件THS7001是一個帶有獨立前置放大器級的可編程增益放大器（PGA）。可編程增益通過三個TTL兼容的輸入進行數(shù)字控制。下面的附錄A包

6、含有THS7001的數(shù)據(jù)表供參考。 步驟一：輸入初始元器件信息從Multisim主菜單中選擇工具»元器件向?qū)?，啟動元器件向?qū)?。通過這一窗口，輸入初始元器件信息（圖1）。選擇元器件類型和用途（仿真、布局或兩者兼具）。完成時選擇下一步>。  圖1-THS7001元器件信息   步驟二：輸入封裝信息a) 選擇封裝以便為該元器件選擇一種封裝。 注意：在創(chuàng)建一個僅用于仿真的元器件時，封裝信息欄被置成灰色。  圖2-選擇一種管腳（第1步（共2步） b.) TSSOP20 from the M

7、aster Database. Choose Select when done.選擇制造商數(shù)據(jù)表所列出的封裝。針對THS7001，從主數(shù)據(jù)庫中選擇TSSOP20。完成時點擊選擇。 注意：如果知道封裝的名稱，您也可以在封裝類型欄內(nèi)直接輸入該名稱。  圖3-選擇一種封裝（第2步（共2步）c.)定義元器件各部件的名稱及其管腳數(shù)目。此例中，該元器件包括兩個部件：A為前置放大器部件，B為可編程增益放大器部件。注意1：在創(chuàng)建多部件元器件時，管腳的數(shù)目必須與將用于該部件符號的管腳數(shù)目相匹配，而不是與封裝的管腳數(shù)目相匹配。注意2：對于THS7001，需要為這兩個部件的符號添加接地

8、管腳和關(guān)閉節(jié)能選項的管腳。完成時選擇下一步。  圖4-定義多部件的第1步（共2步）  圖5-定義一個多部件的第2步（共2步）  注意：如需了解如何在NI Ultiboard中創(chuàng)建一個自定義封裝，請查閱在NI Ultiboard中創(chuàng)建自定義元器件。 步驟三：輸入符號信息在定義部件、選擇封裝之后，就要為每個部件指定符號信息。您可以通過在符號編輯器（選擇編輯）中對符號進行編輯或者從數(shù)據(jù)庫中拷貝現(xiàn)有符號（選擇從DB拷貝），完成符號指定。在創(chuàng)建自定義部件時，為縮短開發(fā)時間，建議您在可能的情況下從數(shù)據(jù)庫中拷貝現(xiàn)有符號。您也可以將符號文件

9、加載到符號編輯器中。本指南中THS7001涉及的符號是作為文件被包括進來的。 a.)為前置放大器設(shè)備加載符號：選擇編輯以打開符號編輯器。一旦加載符號編輯器之后，選擇文件»打開并找到保存指南文件的地方。選擇preamp.sym。所加載的符號如下面的圖6所示。注意1：除了常見的關(guān)閉管腳和接地管腳，其他管腳的名稱均帶有前綴“PA”這樣便于區(qū)分前置放大器部分的管腳名稱和可編程增益放大器部分的管腳名稱。注意2：為確保共享管腳能夠在獲取環(huán)境中正確工作，它們必須在不同部分具有相同的名稱。此外，在步驟4中它們必須被分配給COM（公共）部分。   圖6-前置放大

10、器符號 選擇符號編輯器。如詢問是否保存，選擇“是”。前置放大器符號現(xiàn)在將被顯示在預(yù)覽框中。如果您打算與世界各地的同事共享這一元器件，那么同時為該設(shè)備創(chuàng)建ANSI和DIN符號是個不錯的選擇。僅須簡單地選中拷貝至，然后選擇唯一可見的選項Section A (ANSI) or Section A (DIN)。b.)為PGA加載符號。選擇設(shè)備B并選擇編輯以啟動符號編輯器。 選中文件»打開并找到保存指南文件的地方，選擇preamp.sym。所得到的符號如下面的圖7所示。   圖7-可編程增益放大器符號  關(guān)閉符號編輯器。如詢

11、問是否保存，選擇“是”。注意：如果此時Multisim窗口未在此出現(xiàn)，按附錄B中的故障排除部分所列出的說明操作。PGA符號顯示在預(yù)覽框中。如果您打算與世界各地的同事共享這一元器件，同時為該設(shè)備創(chuàng)建ANSI和DIN符號是個不錯的選擇。僅須簡單地選中拷貝至，然后選擇唯一可見的選項Section A (ANSI) or Section A (DIN)。完成時選擇下一步。  步驟四：設(shè)置管腳參數(shù)該元器件的所有管腳在步驟4中列出，并如下面的圖8所示。Multisim在運行電氣規(guī)則校驗時會使用管腳參數(shù)。在為數(shù)字元器件選擇正確的管腳驅(qū)動器時同樣需要管腳參數(shù)。您也可以在這一步驟中給元器件添

12、加隱藏管腳。所謂隱藏管腳是指那些不出現(xiàn)在符號中、但可以被模型和/或封裝使用的管腳。圖8-管腳參數(shù)   a.)完成如下面表1所示的管腳表格。 表1-THS7001管腳參數(shù)  完成時選擇下一步。  步驟五：設(shè)置符號與布局封裝間的映射信息在步驟5中，實現(xiàn)可視符號管腳和隱藏管腳與PCB封裝間的映射。圖9-符號與管腳間的映射  a.)利用數(shù)據(jù)表作為參考完成如下面表2所示的映射信息。注意：管腳17為SHDN和PA_SHDN共享，管腳1為DGND和PA_GND共享。 表2-符號與封裝間的映射

13、0;完成時選擇下一步。注意1：屬于同一個管腳互換組的管腳可以在電路板布局中被自動互換，以最大化布線效率。通常，芯片會具備幾個接地管腳。將這些管腳分配給一個管腳互換組，Ultiboard PCB布局工具將給網(wǎng)絡(luò)表做注解，以改進該電路板的物理布局。注意2：此外，一些芯片會具有多個同一類型的元件（74HC00包含4個完全相同的數(shù)字NAND門）。為改進布線，這些門可以被分配至同一個門互換組。THS7001的PCB封裝中沒有兩個管腳是重復(fù)的。相應(yīng)地，也沒有兩個完全相同的門。因此，管腳與門的互換信息保持空白。  步驟六：選擇仿真模型在創(chuàng)建一個用于仿真的元器件時，您必須提供每個部件的仿真

14、模型。您可以利用如下四種方式獲取或創(chuàng)建新的模型： 從制造商網(wǎng)站或其他來源下載一個SPICE模型手動創(chuàng)建一個支電路或原始模型使用Multisim Model Maker或者編輯一個現(xiàn)有模型Multisim提供了Model Maker，可以根據(jù)其產(chǎn)品手冊數(shù)據(jù)值為若干種類的元器件創(chuàng)建SPICE模型。Model Maker可用于運算放大器、雙極結(jié)晶體管、二極管、波導(dǎo)以及許多其他元器件。關(guān)于各種Model Maker的更多信息，敬請查閱Multisim幫助文件。對于THS7001，您將使用制造商提供的SPICE兼容模型，前置放大器和PGA部分有不同的模型可使用。注意：創(chuàng)建一個僅用于布局的部件時

15、，無須完成步驟6和步驟7。a.)   .選中A部分頁面，選擇從文件加載。找到包含指南文件的文件夾，點中sloj028.cir并選擇打開。用于前置放大器的SPICE模型將被加載并顯示在A部分的頁面中（如下圖所示）。 圖10-用于THS7001前置放大器級的SPICE模型  b.)   選擇B部分頁面，并選中從文件加載以加載用于PGA級的SPICE模型。找到包含指南文件的文件夾，點中sloj029.cir并選擇打開。該SPICE模型顯示在元器件向?qū)Р襟E6的B部分頁面中。 圖11-用于THS7001 PHA級的SPICE

16、模型 完成時選擇下一步。  步驟七：實現(xiàn)符號管腳至模型節(jié)點的映射必須將符號管腳映射至SPICE模型節(jié)點，以確保Multisim可以正確仿真該元器件。對于所有的支電路或宏模型，模型節(jié)點一般都在SPICE模型的頭文件中有說明。其中一行聲明該模型為一個支電路模型，后面跟著列出要與外部電路連接的模型節(jié)點的模型名稱。對于THS7001，放大前置的模型節(jié)點和PGA的模型節(jié)點分別在sloj028.cir和sloj029.cir中列出?，F(xiàn)在我們來分析一下前置放大器的頭文件和.SUBCKT行：  您現(xiàn)在必須將符號管腳名稱映射至模型節(jié)點。應(yīng)特別注意模型節(jié)點的順序。

17、 a.)完成前置放大器部分A的管腳映射表，如下面表3所示。   表3-用于前置放大器的符號至模型節(jié)點的映射  b.)點擊B部分的頁面，并完成PGA 部分B的管腳映射表，如下面表4所示。   表4-用于PGA的符號至模型節(jié)點的映射 完成時選擇下一步  步驟八：將元器件保存到數(shù)據(jù)庫中一旦完成所有前述步驟，將元器件保存至公有數(shù)據(jù)庫或用戶數(shù)據(jù)庫。a.) 選擇您希望保存元器件的數(shù)據(jù)庫、組和族。如果所選擇的組中當(dāng)前沒有族，通過選擇添加族創(chuàng)建一個新的族。b.)選擇完成以完成該元器件的創(chuàng)建。 注意：您可以通過從Multisim主菜單中選Tools » Database » Database Manager，在數(shù)據(jù)庫管理器中自定義一個新族的圖標(biāo)。  圖12-將元器件保存至數(shù)據(jù)庫 創(chuàng)建成功！  步驟九：測試Multisim中的新元器件在完成元器件的創(chuàng)建和保存之后，該元器件便可以在Multisim中使用。為測試