電路仿真與工具軟件應(yīng)用第二章學(xué)習(xí)

1、山東師范大學(xué)山東師范大學(xué)第二講 Multisim10 概述（下）2.1 Multisim10的元器件庫(kù)簡(jiǎn)介2.2 元器件編輯簡(jiǎn)介2.3 Multisim10的仿真入門(mén)2.4 仿真電路的故障診斷入門(mén)山東師范大學(xué)山東師范大學(xué)2.1 Multisim10的元器件庫(kù)簡(jiǎn)介元器件是創(chuàng)建仿真電路的基礎(chǔ)，multisim的元器件分別存放在不同類別的元器件庫(kù)中，每類元器件又分不同的系列，這種分級(jí)存放的體系給用戶調(diào)用元器件帶來(lái)很大的方便。和早期版本相比，multisim9以后增加了單片機(jī)元器件庫(kù)（含51、PIC以及一部分ROM和RAM）和高級(jí)外設(shè)元器件庫(kù)，這無(wú)疑將推動(dòng)單片機(jī)的應(yīng)用和發(fā)展。因?yàn)閭鹘y(tǒng)方法開(kāi)發(fā)單片機(jī)電路

2、必須借助硬件仿真器。山東師范大學(xué)山東師范大學(xué)2.1.1 電源庫(kù)電源信號(hào)電壓源信號(hào)電流源受控電壓源受控電流源控制函數(shù)模塊山東師范大學(xué)山東師范大學(xué)2.1.2 基本元器件庫(kù)虛擬元器件額定元器件電阻排開(kāi)關(guān)變壓器非線形變壓器繼電器連接器插座雜項(xiàng)元件與系統(tǒng)電阻電容電感電解電容可變電容可變電感電位器山東師范大學(xué)山東師范大學(xué)2.1.3 二極管庫(kù)虛擬二極管二極管齊納二極管發(fā)光二極管整流橋肖特基二極管可控硅雙向二極管雙向可控硅變?nèi)荻O管PIN二極管山東師范大學(xué)山東師范大學(xué)2.1.4 晶體管庫(kù)虛擬晶體管NPN-BJTPNP-BJT達(dá)林頓NPN達(dá)林頓PNP達(dá)林頓晶體管列陣內(nèi)置電阻偏置NPN晶體管內(nèi)置電阻偏置PNP晶體

3、管BJT列陣絕緣珊雙極型晶體管N溝道耗盡型MOSFETN溝道增強(qiáng)型MOSFETP溝道增強(qiáng)型MOSFETN溝道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管P溝道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管功率級(jí)N溝道MOS管功率級(jí)P溝道MOS管功率級(jí)MOS對(duì)管單結(jié)晶體管溫度模型山東師范大學(xué)山東師范大學(xué)2.1.5 運(yùn)算放大器庫(kù)（模擬元器件庫(kù)）虛擬運(yùn)算放大器運(yùn)算放大器電流輸出型運(yùn)放比較器寬頻帶放大器特殊函數(shù)功能模塊山東師范大學(xué)山東師范大學(xué)2.1.6 TTL元器件庫(kù)74標(biāo)準(zhǔn)系列74標(biāo)準(zhǔn)-集成電路74肖特基系列74肖特基-集成電路74低功耗肖特基系列74低功耗肖特基-集成電路74快速系列74先進(jìn)低功耗肖特基系列74先進(jìn)肖特基系列山東師范大學(xué)山東師范大學(xué)2.1.7 C

4、MOS元器件庫(kù)4000系列5V的CMOS4000系列5V的CMOS數(shù)字集成電路4000系列10V的CMOS4000系列10V的CMOS數(shù)字集成電路4000系列15V的CMOS74系列2V的HC MOS74系列4V的HC MOS74系列4V的HC MOS數(shù)字集成電路74系列6V的HC MOSTinyLogic系列2V的CMOS數(shù)字集成電路TinyLogic系列3V的CMOS數(shù)字集成電路TinyLogic系列4V的CMOS數(shù)字集成電路TinyLogic系列5V的CMOS數(shù)字集成電路TinyLogic系列6V的CMOS數(shù)字集成電路山東師范大學(xué)山東師范大學(xué)2.1.8 單片機(jī)模塊庫(kù)山東師范大學(xué)山東師范大

5、學(xué)2.1.9 高級(jí)外設(shè)模塊庫(kù)鍵盤(pán)LCD顯示器終端其他高級(jí)外設(shè)山東師范大學(xué)山東師范大學(xué)2.1.10 其他數(shù)字器件庫(kù)門(mén)電路和觸發(fā)器DSP芯片F(xiàn)PGAPLD模塊CPLD模塊微控制器微處理器VHDL模塊存儲(chǔ)器線性驅(qū)動(dòng)器線性接受器線性收發(fā)器山東師范大學(xué)山東師范大學(xué)2.1.11 混合元器件庫(kù)虛擬混合元器件定時(shí)器模數(shù)-數(shù)模轉(zhuǎn)換器模擬開(kāi)關(guān)多諧振蕩器山東師范大學(xué)山東師范大學(xué)2.1.12 指示器庫(kù)電壓表電流表指示燈蜂鳴器白熾燈虛擬白熾燈LED數(shù)碼管條柱狀顯示器山東師范大學(xué)山東師范大學(xué)2.1.13 雜項(xiàng)元器件庫(kù)多功能虛擬器件光電耦合器件晶振電子管開(kāi)關(guān)電源降壓型變換器開(kāi)關(guān)電源升壓型變換器開(kāi)關(guān)電源降壓-升壓型變換器有損

6、耗傳輸線無(wú)損耗傳輸線1無(wú)損耗傳輸線2集成濾波芯片大功率MOS管驅(qū)動(dòng)器其他封裝外形山東師范大學(xué)山東師范大學(xué)2.1.14 射頻元器件庫(kù)射頻電容射頻電感NPN射頻晶體管PNP射頻晶體管射頻MOS管隧道二極管微帶二極管微波鐵氧體元器件山東師范大學(xué)山東師范大學(xué)2.1.15 機(jī)電元器件庫(kù)檢測(cè)開(kāi)關(guān)瞬時(shí)開(kāi)關(guān)輔助觸點(diǎn)同步與延時(shí)觸點(diǎn)線圈與觸點(diǎn)一體化的繼電器線性變壓器保護(hù)裝置輸出裝置山東師范大學(xué)山東師范大學(xué)2.1.16 梯形圖元器件庫(kù)山東師范大學(xué)山東師范大學(xué)2.2 元器件編輯簡(jiǎn)介Multisim10提供了強(qiáng)大的元器件庫(kù)，基本能滿足一般用戶的仿真與設(shè)計(jì)時(shí)的要求。對(duì)于有特殊要求的用戶，可通過(guò)元器件向?qū)В–omponen

7、t Wizard）編輯自己的元器件。通常的做法是在已有元器件的基礎(chǔ)上，加以編輯和修改，得到自己的元器件。編輯元器件至少需要7個(gè)步驟，若選擇編輯的元器件既用來(lái)仿真又用來(lái)制版（PCB），則需要8個(gè)步驟。下面以編輯74LS系列的TTL反相器為例，簡(jiǎn)要介紹編輯元器件的一般方法和步驟。山東師范大學(xué)山東師范大學(xué)步驟一：選擇菜單命令Tools/Component Wizard，彈出元器件向?qū)?duì)話框，輸入元器件的信息。單擊Next按紐。山東師范大學(xué)山東師范大學(xué)步驟二：如圖所示，選中Multi-Section Component（多部件元器件）單選按鈕，即該元器件中含有A、B、C、D、E、F6個(gè)同樣的器件（六反

8、相器）。單擊Next按鈕。山東師范大學(xué)山東師范大學(xué)步驟三：如圖所示，輸入符號(hào)信息，符號(hào)信息可從已有的數(shù)據(jù)庫(kù)中得到（單擊Copy from DB按鈕，從已有的數(shù)據(jù)庫(kù)中選擇）。本處要分別輸入A、B、C、D、E、F的符號(hào)信息，單擊Next按鈕。山東師范大學(xué)山東師范大學(xué)步驟四：如圖所示，設(shè)置引腳參數(shù)，可通過(guò)Add Hidden Pin按鈕添加隱藏的引腳。單擊Next按鈕。山東師范大學(xué)山東師范大學(xué)步驟五：如圖所示，輸入模型數(shù)據(jù)，有兩個(gè)途徑。第一，單擊Select from DB按鈕，從已有的數(shù)據(jù)庫(kù)中選擇。第二，單擊Load from File按鈕，從VHDL可執(zhí)行文件、SPICE文件或模型動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)（D

9、DL庫(kù)）中選擇得到。單擊Next按鈕。山東師范大學(xué)山東師范大學(xué)步驟六：如圖所示，在符號(hào)和仿真模型之間設(shè)置映射信息，單擊Next按鈕。山東師范大學(xué)山東師范大學(xué)步驟七：如圖所示，選擇元器件所屬系列，單擊Finish按鈕，完成元器件的編輯。山東師范大學(xué)山東師范大學(xué)經(jīng)過(guò)步驟一到七，完成了元器件的編輯，編輯成功與否，可通過(guò)選擇元器件來(lái)檢測(cè)。如圖，用元器件向?qū)Ь庉嫷脑骷胖迷赨ser Database（用戶數(shù)據(jù)庫(kù)）中，調(diào)用方法與系統(tǒng)中的元器件一樣。山東師范大學(xué)山東師范大學(xué)2.3 Multisim10的仿真入門(mén)Multisim10作為電子電路的仿真軟件，提供了多種仿真分析方法。本處以直流工作點(diǎn)分析法為例，

10、說(shuō)明仿真分析的過(guò)程，其他分析法，將在后續(xù)章節(jié)中詳細(xì)介紹。直流工作點(diǎn)分析是用于分析電路的直流工作點(diǎn)。在進(jìn)行直流分析時(shí)，交流源被視為是零輸出，電容被視為是開(kāi)路，電感被視為是短路，電路中的數(shù)字器件將被視為高阻接地。直流分析的結(jié)果是為以后的分析做準(zhǔn)備。例如，直流分析所得的直流工作點(diǎn)給出了交流頻率分析時(shí)一些非線性小信號(hào)器件如二極管和晶體管的線性工作區(qū)。山東師范大學(xué)山東師范大學(xué)（1）創(chuàng)建仿真電路：在元器件庫(kù)中選擇元器件，創(chuàng)建單管功射放大電路山東師范大學(xué)山東師范大學(xué)（2）電路結(jié)點(diǎn)編號(hào)：選擇菜單命令Option/Sheet Properties，彈出對(duì)話框，選擇Show All，單擊OK，則仿真電路自動(dòng)添加結(jié)

11、點(diǎn)編號(hào)。山東師范大學(xué)山東師范大學(xué)（3）直流工作點(diǎn)分析：a.選擇需要分析的結(jié)點(diǎn)，用菜單命令Simulate/Analyses/DC Operating Point，彈出對(duì)話框，將需要的結(jié)點(diǎn)添加到右邊的列表中。山東師范大學(xué)山東師范大學(xué)b.編輯公式，單擊Add Expression按鈕，彈出對(duì)話框，可實(shí)現(xiàn)結(jié)點(diǎn)電壓的各種運(yùn)算。山東師范大學(xué)山東師范大學(xué)c.仿真分析，單擊Simulate按鈕，得到電路的直流工作點(diǎn)仿真分析結(jié)果如圖所示。山東師范大學(xué)山東師范大學(xué)2.4 仿真電路的故障診斷入門(mén)2.4.1 利用元器件屬性進(jìn)行故障診斷利用元器件屬性進(jìn)行電路的故障診斷，適用于所有的元器件（電阻、電容、電感以及集成電路

12、），可診斷的項(xiàng)目有開(kāi)路、短路以及漏電流等。在之前創(chuàng)建的單管共射放大電路中，Re可穩(wěn)定放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)。Ce為旁路電容，它的存在使放大電路的交流放大倍數(shù)不受影響，若Ce開(kāi)路，則交流放大倍數(shù)大大減小。本處通過(guò)對(duì)元器件Ce的故障診斷，分析該電容在正常情況和開(kāi)路情況對(duì)交流放大倍數(shù)的影響。山東師范大學(xué)山東師范大學(xué)山東師范大學(xué)山東師范大學(xué)單擊運(yùn)行按鈕，雙擊示波器，在電容正常的情況下波形如圖，可看出，放大倍數(shù)超過(guò)100。山東師范大學(xué)山東師范大學(xué)雙擊電容，在彈出的對(duì)話框中選擇Fault選項(xiàng)卡，選中Open，引腳1，則電容做開(kāi)路處理。山東師范大學(xué)山東師范大學(xué)電容在開(kāi)路的情況下，從輸入輸出數(shù)據(jù)可看出，放大倍數(shù)不超過(guò)5。山東師范大學(xué)山東師范大學(xué)2.4.2 利用測(cè)量探針對(duì)電路狀態(tài)進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)在電路的創(chuàng)建過(guò)程中，可在電路的任一結(jié)點(diǎn)或信號(hào)線上放置測(cè)量探針（從虛擬儀器工具欄中選用），則在仿真過(guò)程中，測(cè)量探針的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)會(huì)在線顯示該結(jié)點(diǎn)電壓、電流、頻率等參數(shù)。通過(guò)測(cè)量探針的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)窗可實(shí)時(shí)觀測(cè)電路的運(yùn)行狀態(tài)，包括電路的故障狀態(tài)，如下圖所示。山東師范大學(xué)山東師范大學(xué)山東師范大學(xué)山東師范大學(xué)第二次上機(jī)要求：1、熟悉Multisi