Multisim课程设计讲义

1、第一章 Multisim概述Multisim是一个完整的设计工具系统,提供了一个非常大的元件数据库, 并提供原理图输入接口、全部的数模Spice仿真功能、VHDL/Verilog设计接口 与仿真功能、FPGA/CPLD综合、RF设计能力和后处理功能”还可以进行从原 理图到PCB布线工具包的无缝隙数据传输。它提供的单一易用的图形输入接口 可以满足您的设计需求。Multisim提供全部先进的设计功能，满足您从参数到产品的设计要求。因 为程序将原理图输入、仿真和可编程逻辑紧密集成您可以放心地进行设计工作, 不必顾及不同供应商的应用程序之间传递数据时经常出现的问题。Multisim界面启动Multis

2、im 2001后，可看到如图1-1所示用户界面。1.1基本元素菜单元件工具栏电路窗匚I系统工具栏设计工具栏使用中元件列表图1-1Multisim用户界面包括如下基本元素：注:缺省状态下，电路窗口的背景是黑色的；但是基于本文的目的,我们使用了 白色的背景。要改变背景色，可在Options/Preferences./circuit下设置。与所有的Windows应用程序类似，可在菜单(Menus )中找到所有功能的命令。 系统工具栏(system toolbar )包含常用的基本功能按钮。设计工具栏(Multisim design Bar )是Multisim的一个完整部分,下面 将详细介绍。数据横

3、誦兒件列烹而)列出了当前电路所使用罗鄙元件。元件工具栏(component toolbar )包含元件箱按钮(Parts Bin )洋击 它可以打开元件族工具栏(此工具栏中包含每一元件族中所含的元件按钮,以元 件符号区分数据库选择器(database selector定哪一层次的数据库以元件工具栏的形式显示。1.2菜单简介Kultisia. - Circuit 1File Edit Vi ew Flace Simulate Transfer Tools Options Window Help n I - m I _n I lj I nu. I I e I zs I Tx I 宀 I I ini

4、 I rim： I I A I 1 文件编辑 显示 放置 仿真 文件输出 工具 选项 窗口 帮助Multisim 2001为用户提供了 10个主菜单栏。如图1-2所示。1 . File菜单用于管理Multisim 2001所创建的电路文件。2 Edit菜单用于电路绘制过程中对电路或元件迸行剪切f复制.粘贴.翻转.旋转等操作。3 . View菜单用于用户界面上显示或隐藏电路窗口中的某些内容以及缩放电路窗口等操ToolbarsPlace Simulate TrTools Options Window Help 显示或隐藏工具栏Component Bars显示或隐藏元件库工具栏Project Wor

5、kspaceatus Bar显示或隐藏状态栏Show Simulation Error Log/Audit Trail显示或隐藏仿真错误记录/检查仿真踪迹Show XSpi.ce Command. Line Int显示或隐藏XSpice命令行界面Show GrapherV Show SimiiLate SwitchShow Text Description BoxCtrl+G显示或隐藏图形记录仪器窗I I显示或隐藏仿真开关Ctrl+D显示或隐藏电路文本描述框7 Show Grid显示或隐藏栅格：迪叶，Page Bounds显示或隐藏纸张边界工工工7 SK0W Tltle虹沁沁Border显示或

6、隐藏标题栏和电路图边界Zoom InZoom OutFindF8F9Ctrl+F图13具体功能如图13所示。：4 Place 菜单用于在电路窗口中放置元件、连接点.总线、文本或图形等。具体功能如图4所示:Fl aceSi imiLate Transfer Tools Options Windc打开元件放置对话框 h置一个节点 放置一根总线 放置一个输入输出端11Place Component.Place Junction.Place BusCtrl+WCtrl*JCtrl+UFlac* Iriput/OutputCtrl+IFlace Kierchicd. BlockCtrl+HPlace T

7、extMBCtrl+TPlace Text Description BoxCtrl+DReplace Component打开替换选定元件对话框Flace as SubcircuitReplace by SubcircuitCtrl+BCtrl+Shift+B图1-45Simulate菜单用于电路仿真的设置和换作。如图15所示。tlSimulateRujlTransfer Tools Options ndc运行仿真开关PauseDefault Instruinenting:弓.Digital Sini-ulation Setting：2F5F&打开预置仪表对话框打开数字电路仿真设置对话框Ij口

8、t rum ants选择仿真仪表ArLAlyseEPostprocess.选择仿真分析方法打开后处理对话框VKDL SiirpxLation自动设置电路故障I全局元件容差设置Verilog HDL SimulationAuto Fault Option.global CijrTiporLeTLt Tolerces.图156 Transfer 菜单用于将Multisim 2001的电路文件或仿真结果输岀到其他应用软件。如图1-6Trsfer to VLtiboard.传送给应用软件 UltiboaidCreate Compcinent.Edi t Component.Copy Component

9、Beleta Component打开编辑元件对话框打开复制元件对话框打开删除元件对话框Database ManagementVpdata Components打开元件库管理对话框升级元件Transfer to other PCB Layout传送给其他印刷电路板设计软件Backarmotate from IJltiboard 将 Ultiboaid 中电路元件注释传回ZVKEiL Synthesis.Export Simijlati on Resiilts to MathC.将仿真结果文件变换为 MathCAD 格式Export Simijlation Resiilts to ExcelExp

10、ort Hetlist输出网表图1-67Tools菜单用于编辑或管理元件库或元件。如图7所示。打开创建元件对话框Kemota Control / Design Sharing 远程控制/设计共享登录网站EDApartM com图178 . Options 菜单Window Help rPreferencesOptionsModify Title Block.Global Restrictions.打开参数选择、设曽对话框，设定电路的有关参数U打丫改标额块内容对话框打开全局限制对话框Circuit Restrictions. 打开电路限制对话框图1-9用于定制电路的界面和某些功能设置。如图1-8

11、所示。9.Window 菜单用于控制Multisim 2001窗口显示方式。10Help菜单为用户提供在线技术服务和使用帮助。1.3常用工具栏Multisim 2001为方便用户,提供了多个工具栏,如图1-10所示。.献醐|銅|酣|丽阖|詞蛋I盟畫I鑒帼剽剽鰹跌I0.0 HSystemZoomDesignIn Use ListInstrumentsF面主要介绍Design和Instruments工具栏。1 设计工具栏(Design Bar)设计是Multisim的核心部分，使您能容易地运行程序所提供的各种复杂功能。设计工具栏指导您安步就班地进行电路的建立、仿真、分析并最终输出设计 数据。?8|

12、元件设计按钮(Component)缺省显示,因为进行电路设计的第一个逻辑步骤是往电路窗口中放置元件。|吨|元件编辑器按钮(Component Editor )用以调整或增加元件。曰 仪表按钮(Instruments )用以给电路添加仪表或观察仿真结果。 送|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。后分析器按钮(Postprocessor )用以进行对仿真结果的进一步操作。VHDL/Verilog按钮用以使用VHDL模型进行设计(不是所有的版本都劃 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

13、细节晔传输按钮(Transfer )用以与其它程序通讯,比如与Ultiboard通讯。也可以将仿真结果输出到像MathCAD和Excel这样的应用程序。本手册讲述了利用这些工具按钮建立电路、仿真电路的基本用法，有关细节请参考 Multisim User Guideo2仪表工具栏阖I割|蛋|盟畫I鑒帼剽剽鰹跌I0.0 H网络分析仪 频谱分析仪 失真分析仪 逻辑转换器 逻辑分析仪 字信号发生器 波特指示器 示波器 瓦特表 函数信号发生器 数字万用表3. 元件工具栏电基二三模TTLCMOS数指其控射机源本极极拟器件器件字合示它制频电信器管管集器集器器器元类号件成件成件件件器器源电电件件路路第二童电路

14、图的设置及仿真分析-电路图绘制要绘制的电路如图1 -1所示。1.1.具体绘制方法1 .打开用户界面，系统会自动打开一个名为circuits的空白电路文件。 文件名称可在保存时修改。2 .我国电路图符号与欧洲标准接近，可执行Options/Preferences ,然 后如图2-2所小设置。图2-23放置元器件放置直流电源。选择元件工具栏的电源信号，再单击直流电源。如图2-3。鼠标在电路合适位置单击。 |區 电|倉|File Edit View Place放置电流陳和地方法相同。放置电阻。又分为实际电阻和虚拟电阻。具体设置如图2-4所示。Component BrowserConponent Xa

15、ne List：3.6ohn3.9&hn 4.3ohn4. T ohn5. 1 ohri 5.6ohn 6.2ohn 6.Sohn 7.5ohn 82ohn9. lohn lOohn Hohn 12ohn 13ohn 15oKn 16oknISoXn仙槁2okn27ohn 3001m实际电阻Database Not偲C nponcxiiConponent HaTie: llanufacturerModel LevelFootprint functionMulti si曲 祐$乞5EHS7OR石厂l.OobmGenericBISO 5-o-(MK)ReflD-4=1-ParlNamAAttrib

16、uteTTL辱拟电阻Yirtual ResistorDisplay VaL| FaultkDhn日厂 Temp CJ)r Tci7C2I 70CMD5冈Resistance ) 厂 ToleranceRnR-Hl71liJVYYlH41r图2-4连接电路将鼠标指针移动到所要连接元件引脚，单击并移动到所要连接元件引 脚上，再次单击即可。电路图连接好以后，可以进行元件位置调整、导线调整、修改元件参考序 号、数值及标签。注：连接之前最好将所需仪表接入，参见图2-52.2仿真分析可以利用软件提供的仪表,建立虚拟电子工作平台进行分析。单击元件工具栏上的指示器件，在弹出的器件库中选择电压表”，然后再进行选

17、择即可。电流表选择相同。最后选择仿真、运行即可。CHDSoCoaponent BrovserMI5C1 Component Name List：abase None：Mnitsin MasterVOLTMETER H VOLTMETER HRComponen tVOLTBETERVOLTMETER VComponent Nane：VOLTMETERVOLTMETER.VRManufacturer：Genen cModel Level:LIFootpriat ：Func tion：MIXEDOKSymbol (DIN)Advanced.图2-5的设置1.界面的设置为了方便电路图的创建、分析和观察

18、,创建电路前应对电路界面作相应设置。执 行Options/Preferences命令,屏幕出现如图2-6所示对话框,该对话框有6 个标签，下面主要介绍3个。电路图和 元件参数 设置Component BinF ontMi scellaneousircuitWorkspaceWiringP ref e r exxcesShow 区 用于元件 和连线主 要参数显 示1 IBIBl II IBS ISIBI IBl IBl 11 1Bhck hckgro 皿 d|ii jComponent BinFontFfliscellaneousCircu. itWorkspaceWiringSheet siz

19、e44ii 17ShewShowShowgrid显示栅格page boundstitle bl显示标题Custom size设置电路 图的图纸 人小和方 向OrientationZoom levelR1Wi dthHeighta Inches Cen time terc 200% a 100%C 66%C 33%窗I I的缩放比例Set as Default | Restore Def 图 2-6b取消|帮助PreferencesComponent BinFontMiscellaneousCircuitWorkspaceVire width (drawing option)数值越pr大导线1I

20、raH越宽I I laZ)AutowireI? Autowire on connection 自动连线线方式导线宽度和连P Autowire on冋电 移动元件时自动连线图 2-6 c2 .其它节点的放置:若想在已存在的连线上创建一条新的连线，而此处既不是引脚也不是连接 点，就必须添加节点。执行Place /Place Junction命令后，移动鼠标放置在对应位置。添加文本：在电路适当地方添加注释。执行Place /Place Text命令后z移动鼠标放置在对应位置。第三童常用的虚拟仪表与分析方法常用指示仪表有电压表和电流表。电路中二者分别并联和串联。特点：测量范围无限大。测量的值为有效值。

21、仿真过程中电路参数变化，需重启仿真再读数。电压表和电流表在不改变水平放置情况下，可改变输入测量端的水平、垂直位置以适应电路布局。如图3-1所示。BO.comMI5CCMOSO-TTL图31图3-2为应用实例。R2 1kohm图3-2电压表和电流表内阻可通过其属性对话框进行设置。如图3-3图3-3二虚拟仪器虚拟仪器共有11种，常用的有数字万用表、信号发生器、双踪示波器、瓦特表”下面对他们逐一介绍。1.数字万用表数字万用表的图标、面阪参数设置如图3-4所示。外观与实际仪表基本相同，连线方法与实际万用表一样，通过两端子进行测 量。注意选择对应功能（交、直流；电流、电压、电阻）应用举例如图3-5,3-

22、6所示。R2 1kohmlultiaeter-. X图3-5图3-62 函数信号发生器4 llj 弟无羅 S SB图标和面板如图3-7所示。函数信号发生器可产生正弦波、方波和三角波信号。可设定最大值，对方波 和三角波还可设置其占空比(Duty cycle )偏置电压(Offset)的设置是指将设 置的电压叠加到指定的信号上输出。端子连接于输出信号：+ Common输出正极性信号，幅度等于信号发生器有效值。-Common输出负极性信号，幅度等于信号发生器有效值。+ -输出信号幅度等于信号发生器有效值的2倍。应用举例如图3-8所示。AR2 二-Ikohm* 1四四可占L.亍R11 kohmXMM1

23、ul/t imet er-.Hi|14.142 VA | pr q jibJI(7:Set. |lull iaeter- 区|(?Function Gener. X|Waveforms7.071 V(T图383双踪示波器图标和面板如图3-9所示。四个接线端子中，A、B为两通道，G为接地端,T为外触发端。连线方式与实际示波器略有不同,两通道均是只需一根线与被测点相连,测量的是该点与地之间的波形。 面板设置功能如下。Timebase 区：ScaleX PositionY/TB/AX轴所表示时间。X轴时间起点位置显示随时间变化信号波形A通道作X轴信号，B通道作Y轴信号B通道作X轴信号,A通道作Y轴信

24、号A/BAddY轴两信号相加Chan nel(A,B): ScaleY轴上电压数值Y Position Y轴上上下位置AC仅显示交流成分DC交直流全显不Trigger 区:Edge触发信号边沿Auto自动。一般使用这种方式。1 kohmT卜* * duFV11V WOO Hz ODeg1号读数指针 12号读数指针OscilloscopeXSC10ReverserGroundSaveX轴打描时基Y轴信号标度示波器触发方式T1917.7m-2.GmV3.3ms：1.8 V1.6mV6.7ms： 917 沐.-2.3mV沿/?2TIV VWZ-W1VB2 图3-9读数方法可按照实际示波器那样读数。也

25、可利用读数指针和测量数据区显示对应数据来进行读数。瞬时波形观测执行 Simulate/Default Instrument Setting ,弹出图 3-10 所示对话框进行设置。然后进行仿真就可看到图3-11对电容的瞬时充电波形。welcoxeDefault Instrimenl SettingsDefaulfor Transient Analysi s Instr*uments | Miscellaxieous Options |Initial condi ti onsSet to zeroHl初始坏境设置Ins tr urn ent AnalysisPStart timeSGCEnd t

26、ime CTSTOP) |CTO1sec结束时间、defaul0 Set inaximujn timestep (TMAX)secC Maxifnwn time step (TMAX |& Generate time steps automatI More yy I A-cceptJ Cane el IKelp图 3-101kohmXSC1V112VC1=：1uF1kohmV112VC1 1uF图 3-114.54寺表又称功率计,用来测量交直流电路的有功功率和功率因数，单位自动调整。图标和面板如图3-12所示。图标上两组端子分别对应电压和电流。注意应分别并、串接入电路。电路举例:如图3-13（

27、邱关源电路习题4-17）和图3-14（邱关源电路习题9-18 ）所示。C1R2 10ohmu1 必ha m2弓 1jC J C：DocO?Jb 2 16-2Q 1图 3-14三电路分析方法虚拟仪表无法对多参数进行分析,这时就要用到高级分析 功能。执行Simulate/Analyses命令，弹出图3-15所示对话 框。前三个依次为：直流工作点分析,交流分析，瞬态分析。 下面分别介绍。1.直流工作点分析分析直流电源作用时每个节点上的电压及流过电源的电 流。首先在电路窗口创建如图3-16所示电路，然后执行DC Opera ting： Foin t.AC Analysis. Transien t An

28、alysis.F oux- i. er Analytic Noise Analysis.Dis tortion Analysis DC SveepSensi tivity. Paraneter Swe Temperature Sweep. Foie ZeroTransfer Function.Worst Case.MonCarlo.Trace Width Analysis. Bricked Analyzes User Defined Analysis. Noise Figure Analysis. Stop AnalysisRF Analyses图 3-15Simulate/Analyese/

29、DC Operating Point 命令,弹出图 3-17 所示对话框。考 ZileVie* 匕4 Simile Treafer Joolsliadw HelpS XIGa?|Q| 诡吐冋 R IMMg mgi|=|:|R il1 |g|g!|E| 1- kHz、 MHzs GHzStop frequency （终止频率）10GHz交流分析时的终止频率可选单位有：Hz. kHz、 MHz. GHzSweep type （扫描类型）Decade交流分祈曲线的频率变化方式，可选顶有:Decade. Linear OctaveNumber of points per decade（扫描点数）10捋

30、的是起点到终点共有多少个頻率点，对錢性扫描 该项痂Vertical scale （垂亘刻度）Logarithmic扫描时的垂直刻度，可选项有；Linear . LogirithmK. Decibel、Octave对话框中的设置项目.单位及默认值如下表所示图 3-19Variables in circuitI All variableslll#branch wl#branchRenoveilter Unselectwd VariablesPlot during Simula tig|All variablesSimulateAccept图 3-21仿直流电路设置，选节点2电压作为分析变量，如图3

31、-21。单击Simulate按钮，即可得图3-21所示结果。100m n10m -100D100 n50 -0 -50 -100 -100sylOlkFrequency (Hz)10k图 3-22改变参数设置如图3-23 ,可得图3-24结果。AC Analysis：冈variables | MiscellaneoTis Options | Summary |Reset toFkHz二2.5kHz二Decade250Start frequencyStop frequency CFSTOP)Sveep typell-umber o points per dee&deVertical scale|Logar i thm; |Frequency P arameters323-图10kFrequency (Hz)图 3-24思考题：将数据导出至EXCE