MUL学习指导4

1、电工学课程设计之二前 言电子设计自动化技术(Electronic Design Automation EDA)是现代电子技术和信息技术发展的重大成果。EDA 技术的发展和应用推动了电子工业的飞速发展，丰富了我们的日常生活。EDA技术为电子工程师提供了理想的设计工具，它是电子工程师和电子工程类专业学生必须掌握的一项基本技术。 EDA的工具种类繁多。本课程设计介绍的 Multisim2001是一个用于电路设计和仿真的EDA工具软件，它是加拿大Interractive Image Technologies(IIT) 公司与1988年推出的电子线路仿真和设计EDA 软件Electronic WorkB

2、ench(简称EWB)的升级版。EWB以其强大的功能在我国得到广泛的推广应用，尤其是高等院校普遍将其作为电子线路的仿真实验平台和电子系统的仿真设计工具。Multisim2001 与EWB相比在功能上有了较大的改进，提供了标准的实际元器件库、RF射频库、功能强大品种齐全的仿真仪器和能满足各种需求的分析方法。 Multisim2001的开放式元件库和仿真结果的输出可与多种EDA软件匹配。 Multisim2001的仿真器本身是一个完整的系统设计工具，结合Spice、VHDL、Verilog可对模拟、数字和RF电路进行仿真。 Multisim2001应用于开发电子系统或 IC 设计时，可以降低产品的

3、成本，缩短开发周期，提高系统的可靠性；另外，Multisim2001也被广泛应用作高等院校电路分析、模拟电子线路、数字电子电路、通信电子线路和自动控制系统原理等课程的仿真设计平台。 Multisim2001使得电子技术理论课的教学更加生动活泼，课堂的实验演示更加灵活方便。1 Multisim2001简介图1.0 Multisim2001基本窗口界面从开始菜单程序项中运行Multisim2001主程序后，在屏幕上显示出现它的基本窗口界面如图1.0所示。窗口界面包含设计工具栏、元器件栏、仪器仪表栏、主操作窗口等。下面对上述各部分分别进行介绍。快速工具栏中包含系统工具栏、缩放工具栏和设计工具栏，系统

4、工具栏和缩放工具栏基本是常用的基本功能按钮，与Windows的同类按钮类似，这里不在叙述。一、设计工具栏图1.1设计工具栏设计是Multisim的核心部分，设计工具栏指导你按部就班的更加快捷地进行电路的建立、仿真、分析并最终输出设计数据。如图1.1所示。元件设计按钮（Component），进行电路设计的第一步就是往电路窗口放置元件。元件编辑器按钮（Component Editor）用以调整或增加元件。仪表按钮（Instruments）用以给电路添加仪表或观察仿真结果。仿真按钮（Simulate）用以开始、暂停或结束电路仿真。分析按钮（Analysis）用以选择要进行的分析。后处理器按钮（Pos

5、tprocessor）用以进行对仿真结果的进一步操作。VHDL/Verilog按钮用以使用HDL模型进行设计。报告按钮（Reports）用以打印有关电路的报告（材料清单、元件列表和元件）。传输按钮（Transfer）用以与其它程序通讯，比如与Ultiboard2001通讯，也可以将仿真结果输出到像MathCAD和Excel这样的应用程序。二、元器件栏在窗口的最左侧是元器件栏，它提供了用户在电路仿真中所用到的所有元件，如图1.2所示。图1.2 元器件栏元器件栏从左到右分别为：电源库、基本元件库、二极管库、晶体管库、模拟元件库、数字TTL元件库、CMOS元件库、其他数字元件库、混合芯片库、指示部件

6、库、其他部件库、控制部件库、射频器件库和机电类元件库。三、仪器仪表工具栏在窗口的最右侧是仪器仪表工具栏，用户所用到的仪器仪表都可在此栏中找到，如图1.3所示。图1.3仪器仪表工具栏仪表工具栏从左到右分别为：数字万用表、函数信号发生器、瓦特表、示波器、波特图仪、字信号发生器、逻辑分析仪、逻辑转换仪、失真分析仪、网络分析仪和频谱分析仪。四、菜单栏菜单栏中包括10个菜单项，如图1.4所示。图1.4菜单栏菜单栏从左到右分别为：文件、编辑、视图、放置、仿真、传输、工具、设置、窗口和帮助。1 文件：主要用于管理所创建的电路文件，大部分与Windows的基本文件操作命令相同。如图1.5所示。但有关打印的几个

7、选项是Multisim 特有的，其中：Print Circuit：打印当前工作区的电路原理图，其中包括Print：（打印），Print Preview：（打印预览）,Print Circuit Setup：（打印电路设置）命令。 图1.5 Print菜单 图1.6 View菜单Print Reports：列表打印当前工作区内所编辑的电路原理图中的元器件或元件库(Database Family List)或元器件的详细资料 (Component Detail Report)。Print Instruments：选择打印当前工作区内的仪表波形图。2 Edit：最基本的编辑操作命令，元件的位置操作命

8、令，可使元件旋转和对称操作等命令。大部分与Windows的基本文件操作命令相同。3 View：调整窗口视图的命令。如图1.6所示。 Toolbars：选择工具栏。Component Bars：选择元件库。Status Bars：显示状态栏。Show Simulation Error Log/Audit Trail：显示仿真的错误记录/检查仿真踪迹。Show XSpice Command Line Interface：显示XSpice命令行界面。Show Grapher：显示图表。Show Simulate Switch：显示仿真开关。Show Text Description Box：显示文本

9、描述框。Show Grid：显示栅格。Show Page Bounds：显示纸张边界。Show Title Block and Border：显示标题栏和边界。 Zoom In：放大显示视图。Zoom Out：缩小显示视图。 Find：查找电路原理图中的元件。 4Place：通过本菜单中的各项命令可在窗口中放置节点（Jnction）、元器件（Componet）、总线（Bus）、输入/输出端子（Input/Output）、文本（Text）、和子电路（Subcircuit）等对象。如图1.7所示，其中： Place Component：放置一个元件。Place Junction：放置一个节点。Pl

10、ace Bus：放置一根总线。Place Input/Output：放置一个输入/输出端。Place Text：放置文本。 图1.7 Place菜单 图1.8 Simlute 菜单Place Text Description Box：放置一个文本描述框。Replace Component：替换元件。 Place as Subcircuit：放置一个子电路。Replace by Subcircuit：用一个子电路替代。 图1.9 Analyses菜单 图1.11 Tools菜单5Simlute：提供了仿真所需的各种设备及方法。如图1.8所示，其中：Run：运行仿真开关。Payse：暂停电路开关。

11、Instruments：提供了仿真所需的各种仪表。Analyses：给除了各种仿真的分析方法，其级联菜单见图1.9。 Postporcess：打开后处理器对话框。 Auto Fault Option：自动设置电路故障。Global Component Tolerance：全局元件容错设置。6Transfer：可将所搭电路及分析结果传输给其他应用程序，如PCB和MathCAD,Excel等。如图1.10，其中：Transfer to Ultiboard：传送到Ultiboard。Transfer to other PCB Layout：传送给其他PCB版图软件。Backannotate from

12、 Ultiboard：从Ultiboard返回的注释。Export Simulation Results to MathCAD：仿真分析的结果输出到MathCAD。Export Simulation Results to Excel：仿真分析的结果输出到Excel。Export Netlist：输出网表。7Tools：用于创建、编辑、复制、删除元件，可管理、更新元件库等。如图1.11其中：Create Component：打开创建对话框。 Edit Component：打开元件编辑对话框。Copy Component：打开拷贝元件对话框。Delete Component：打开删除元件对话框。D

13、atabase Component：打开元件库管理对话框。Update Component：升级元件。 Remote Control/Design Sharing：远程控制/设计共享。EDA：连接EDA网站。8OPtion：可对程序的运行和界面进行设置。如图1.12 所示，其中： Prefernces：打开参数选择对话框。Modify Title Block：编辑标题栏。Simplified Version：简化版本。Global Restrictions：全局限制设置。Circuit Restrictions：设定编辑区中电路图的限制。9Help：提供帮助

14、文件，按下健盘上的键也可获得帮助。 图1.12 OPtion 菜单2 Multisim2001使用入门本节主要通过几个实例说明Multisim2001基本操作，简单介绍如何取用元件、连线、放置文字、总线应用、输入输出端口使用等绘制原理图的基本方法。使得读者初步掌握常用虚拟仪器仪表的使用，初步掌握常用电路的分析方法。现在以一个基尔霍夫电压定律为例，介绍一个电路的创建过程。所创建电路如图2.1所示。Step1：取用元器件打开基本元件库找出所需电阻。在此元件库中存有两种类型的元件模型，真实元件（灰框）和虚拟元件（绿框）。真实元件是根据实际元件参数设计的，与实际元件相对应，且仿真结果准确可靠。虚拟元件

15、是指 大部分模型参数是该种类元件的典型值，部分模型参 图2.1创建一个KVL的电路数可由用户根据需要而自行确定。如图2.2所示用到的是真实元件。Step2：取用电源元件打开电源库找出“地”和直流电压源，其大小为12V，若改变电压源的值，可双击该电源符号，就会出现Value对话框，可改变电源数值，如图2.3所示。Step3：连接电路 在Multisim中线路的连接非常方便，一般有两种方法：1.元件之间的连接。将鼠标指针移近所要连接的元件引脚的一端，鼠标指针自动变为“”。点击并拖动指针至另一个元件的引脚，再次出现“”时点击 图2.2 取用电阻示意图图2.3取用电源示意图即自动连接两个引脚之间的线路

16、。1 元件与线路的中间连接。从元件引脚开始，指针指向该引脚并点击，然后拖向所要连接的线路上再点击，系统不但自动连接两个点，同时在所连接线路的交叉点上自动放置一个接点。如果两条线只是交叉而过，不会产生连接点，即两条交叉线并不相连接。按图2.4连接好所有的元件。Step4：取用数字万用表 现在需要测量R1和R2两端的电压，测量流过R3的电流，来分析电路。在已接好的电路中， 图2.4连接元件选择仪表工具栏中的数字万用表，拖动鼠标到操作窗口任意空白位置，单击后仪器的符号就会出现在图中。仪器根据需要可以取用N个。将数字万用表1、数字万用表2并联在R1和R2两端，将数字万用表3串联在R3的电路中。如图2.

17、5所示。 Step5：电路的运行 电路搭接完成后，此时电路未工作，按下工作界面右上角的“Run”按钮，电路才开始真正工作。双击数字万用表1、2（默认直流电压档），显示出R1和R2两端的电压值，而数字万用表3，按下A电流档，显示出流过R3的电流。图2.5 用数字万用表测量电压、电流3 常用虚拟仪器的使用3.1以一个RLC串联谐振电路为例，介绍常用示波器和波特图仪的使用。RLC串联谐振电路如图3.1所示。一、用示波器来观察信号波形并测量信号的幅度、频率和周期等参数是电路实验中使用的最频繁的仪器之一，图标和示波器与电路连接如图3.1所示。这是一个双踪示波器，有A、B两个通道，G是接地端。示波器面板上

18、常用各参数设置和按钮功能，已标示在图3.2中。示波器的使用：（1）波形参数测量在屏幕上有两个游标，用鼠标左键可拖动游标左右移动。在显示屏幕下方有3个测量数据的显示区。 图3.2 RLC串联谐振电路波形图左侧数据的显示区显示游标1所处位置和所指信号波形的数据，T1为游标1离开屏幕左侧（时间基线零点）所对应的时间，时间单位取决于Timebase所设置的时间单位，VA1、VA2分别表示所测位置通道A和通道B的信号幅值，其值为电路中测量点的实际值。中间显示区显示游标2所处位置和所指信号波形的数据，其他同前所述。右侧数据的显示区，T2-T1显示游标2与游标1所处位置的时间差值，常用来测量周期、脉冲信号宽

19、度、上升时间、下降时间等参数。为使测量方便准确，可点击PAUSE暂停键，然后再测量。（2）电路瞬态分析图3.2是RLC串联谐振电路的波形，测得信号源uS的波形为波形1，电容和电阻的波形为波形2，很直观看出波形1和2的相位差为90O，将波形2的幅值用U2表示，U2UR=UC，可容易求出品质因数Q= UC /US=（92.34.2）/4.2=21。还可测出周期为1.4mS。二、用波特图仪来测量和显示一个电路、系统或放大器幅频特性A（f）和相频特性（f），类似于实验室中的扫频仪。用函数信号发生器来产生正弦波、三角波、方波信号。它们图标如图3.3所示。图3. 3 RLC串联谐振电路中使用的函数信号发生

20、器和波特图仪在图3.3电路中信号源是用函数信号发生器来产生幅值为4.2V、频率为712HZ的正弦波信号。可以通过示波器观察信号源波形。 （a）（b）图3. 4 测量RLC串联谐振电路的幅频特性和相频特性在图3.4（a）所示幅频特性曲线可看出，谐振频率0=676.083Hz。用光标拖动波特图仪面板上的游标，可读出任意频率时的幅值。在图3.4（b）可看出该电路的相频特性。3.2以74LS138译码器为例介绍数字电路中常用的字信号发生器。字信号发生器是一个能产生32路同步逻辑信号的仪器，用来对数字逻辑电路进行测试，图标如图3.5（a）所示。图标上方有015共16个端子，下方有1631共16个（a）（b）图3.5 字信号发生器的使用和面板端子，这32个端子是该字信号发生器所产生信号的输出端，每一个端子