电路仿真工具Multisim汇编

1、上机时间安排：20070211-20070215班：星期二 5-6节 3-10周 A3-304星期四 7-8节 3-10周 A3-304第二章 电路仿真工具Multisim2.1操作界面及设置2.2原理图的绘制2.3元件库2.4虚拟仪器2.5分析功能2.6仿真结果的后续处理2.1Multisim2001的操作界面及设置2.1.1Multisim2001主界面标题栏菜单栏（10个主菜单）工具栏电路窗口状态栏2.1.2用户界面设置1、在电路设计窗口单击右健2、在菜单栏options 下拉菜单中点击preferences2.2Multisim2001原理图绘制2.2.1新建电路图文件三种方法：1、启

2、动Multisim2001，自动新建一个空白文档。2、在已经打开的Multisim2001中单击系统工具栏中的 按钮3、执行“File”菜单下的“New”命令2.2.2设置原理图环境执行“options”菜单下的“preferences”命令有六个选项卡的设置Circuit 电路选项卡Show 显示显示元件标记显示元件参考编号显示节点名显示元件参数值显示元件属性显示可调元件的标识Circuit 电路选项卡Color 颜色设置“Custom”:用户定义，用户可以分别对：background背景、 wire导线、 component with model有模型的元件、component witho

3、ut model无模型的元件、 virtual component虚拟元件设置自己喜欢的颜色。“Black Background”:黑色背景 “White Background”:白色背景 “Black &White” :黑色背景黑白配色“White &Black”:白色背景黑白配色显示网格显示页边界显示标题框2）workspace 工作区域设置纸张大小缩放比例方向3）Component Bin元件箱设置符号标准元件工具栏功能放置元件的方式4）Font 字体选项卡5）Miscellaneous复合选项卡自动备份默认保存路径数字仿真设置Pcb地设置6）wiring 画线选项卡导线宽度自动连线2.

4、2.3放置元件及设置电路参数Multisim 2001元件库Multisim databaseCorporate database 公司数据库User database 用户数据库2)元件的分类Electromechanical电气类元件CMOS集成电路RF 射频元件TTL集成电路Controls控制类元件Anlog ICs 模拟集成电路Miscellaneous 其他元件Transistors 晶体管Indicators 指示类元件Diodes 二极管Mixed chips混合芯片Basic 基本元件其他数字集成电路Sources 信号源Sources 信号源模拟地VCC电压源直流电压源交流

5、电压源时钟源FM电压源FSK电压源电压控制方波电压控制电压源电流控制电压源脉冲电压源指数电压源分段线性电压源电压控制分段线性源多项式源数字地VDD电压源直流电流源交流电流源AM电压源FM电流源电压控制正弦波电压控制三角波电压控制电流源电流控制电流源脉冲电流源指数电流源分段线性电流源单位脉冲源非线性相关源AC交流电压源电压幅值电压有效值容差偏移电压频率延迟时间阻尼系数初始相位AC交流电流源电压幅值电压有效值容差偏移电压频率延迟时间阻尼系数初始相位时钟源频率占空比电压AM电压源载波幅度载波频率调制系数调制信号频率FM电压源 FM电流源载波电压幅值偏移电压载波频率调制系数调制信号频率FSK信号源信号

6、幅值传号频率空号频率电压控制正弦波、方波、三角波 Control array:输入电压的范围Frenquency array:输出信号的频率范围Output peak low:输出波谷电压Output peak high:输出波峰电压电压控制电压源、电流源 电流控制电压源、电流源Voltage gain:电压增益脉冲电压源、脉冲电流源 起始电压脉冲幅值容差延迟时间上升时间下降时间脉冲宽度脉冲周期指数电压源、电流源 起始电压脉冲幅值延迟时间上升时间下降时间下降时间分段线性电压源、电流源 2.3.2 Basic基本元件电阻电容电解电容电感电位器可调电容可调电感开关线性变压器磁芯线圈连接器半导体电阻

7、排组贴片电容贴片电感虚拟电阻虚拟电容上拉电阻虚拟电感虚拟电位器虚拟可调电容虚拟可调电感继电器非线性变压器无磁芯线圈集成电路插座半导体电容贴片电阻贴片电解电容2.3.3 Diodes二极管虚拟二极管稳压二极管二极管桥单向可控硅双向可控硅二极管PIN二极管发光二极管肖特基二极管双向触发二极管变容二极管2.3.4 Analog Ics 模拟集成电路虚拟三端运放虚拟五端运放虚拟七端运放虚拟比较器运算放大器电流差分运放宽带放大器比较器特殊功能模块2.3.5 Miscellaneous digital Ics 其他数字集成电路存储器Verilog VHDL线性接收器TIL单逻辑元件VHDL元件线性驱动器线

8、性收发器2.3.6 mixed chips 混合芯片555定时器虚拟模拟开关锁相环电路ADC/DAC模拟开关单稳态电路2.3.7 Indicators 指示类元件电流表表头灯泡七段显示器电压表表头电压探测器条式指示器蜂鸣器2.3.8 Miscellaneous 杂合类元件虚拟石英晶体虚拟光电耦合器虚拟电子管集成稳压电路参考电压电源降压变换器升降压变换器无损传输线1有损传输线石英晶体光电耦合器电子管虚拟熔断丝电压抑制器直流电机升压变换器熔断丝无损传输线2网络（插座）2.3.9 controls 控制类元件乘法器传输函数模块微分器电压滞回模块电流限幅模块电压变化率模块除法器电压增益模块积分器电压限

9、幅模块电压控制限幅模块电压相加器2.3.10 RF射频元件RF电感RFPNP三极管RF二极管RF电容RFNPN三极管RF场效应管微带线2.3.11 Electromechanical 电气类元件瞬间开关定时开关线性变压器输出器件敏感开关联动开关线圈及继电器保护器件3）元件的选取与放置执行菜单栏Place component命令单击鼠标右键，选择Place component命令单击元件工具栏分类按钮，出现该分类元件库，选择相应元件选取元件之后，鼠标指针上自动加上元件符号的形状与光标一起移动，移到理想位置时单击鼠标左键放置元件4）元件的调整元件位置的调整移动：选中需要移动的一个或多个元件，按住鼠

10、标左键拖动至理想位置，松开鼠标删除：选中需要移动的一个或多个元件delete旋转：Flip Horizontal 水平翻转 Flip Vertical垂直翻转 90 Clockwise 90度顺时针旋转 90 Clockwise CW 90度逆时针旋转4）元件的调整元件参数的调整虚拟元件参数的调整：双击需要调整的元件，出现属性对话框，直接修改真实元件参数的调整：不能直接修改 a、Replace 元件更换 b、Edit Model 修改模型2.2.4元件的连接自动连线：将鼠标放在第一个元件的引脚，鼠标指示呈十字形时单击左键，移动鼠标到需要连接的第二个元件引脚，单击左键完成自动连线手动连线：将鼠标

11、放在第一个元件的引脚，鼠标指示呈十字形时单击左键，任意移动在需要转弯处单击左键，直到需要连接的第二个元件引脚，单击左键完成手动连线设置导线颜色：选中导线，单击右键，在快捷菜单中选择color 命令2.2.5原理图的文字描述标题框设置Options-modify title block 修改标题框命令修改Title标题、 Designed by设计者、 Checked by 检查者、Approved by批准者等信息。 2.2.5原理图的文字描述原理图的详细随图文档 Place-place text description box2.2.6绘制子电路对复杂电路进行分析时，常用一个框图来表示某一特

12、殊功能的电路，即子电路功能。子电路随主电路一起保存、打开。创建子电路绘制子电路图，与一般电路过程类似添加输入/输出端点 Edit-Place Input/Output双击各输入/输出端点进行重命名（英文字母和数字）2.2.6绘制子电路添加子电路选中需要作为子电路的电路图，将其复制或剪切到剪贴板上在需要添加子电路的电路图中添加子电路 Edit-Place as subcircuit,在弹出的对话框中输入子电路名称（不可用中文）双击各输入/输出端点进行重命名（英文字母和数字，第一个字符必须为字母）子电路的输入/输出脚可以像正常元件一样与其他元件连接2.2.6绘制子电路修改子电路子电路的位置可以像其

13、他元件一样调整子电路内部电路的修改：在子电路上双击鼠标左键，在弹出的对话框中单击“Edit subcircuit” ,就可以对子电路进行修改，修改完毕关闭子电路窗口即可。2.2.7绘制层次电路系统工程师们在绘制复杂电路图时，经常使用分层电路设计将一个复杂系统分解成一些单元，然后将这些单元分给不同的设计员进行设计。绘制方法与子电路相似。但是层次电路是一个独立文件。 Edit-Place Hierarchical Block(放置层次电路框）2.2.8总线的使用总线（bus)是一组具有相关性信号的总称，如计算机中地址总线、控制总线、数据总线等。通常在原理图里将总线用一根粗线来表示，这根粗线其实是一

14、组导线。 放置总线： Place- Place bus 双击总线，在弹出的对话框中修改总线的参考ID2.3元件库Electromechanical电气类元件CMOS集成电路RF 射频元件TTL集成电路Controls控制类元件Anlog ICs 模拟集成电路Miscellaneous 其他元件Transistors 晶体管Indicators 指示类元件Diodes 二极管Mixed chips混合芯片Basic 基本元件其他数字集成电路Sources 信号源2.3.1Sources 信号源模拟地VCC电压源直流电压源交流电压源时钟源FM电压源FSK电压源电压控制方波电压控制电压源电流控制电压

15、源脉冲电压源指数电压源分段线性电压源电压控制分段线性源多项式源数字地VDD电压源直流电流源交流电流源AM电压源FM电流源电压控制正弦波电压控制三角波电压控制电流源电流控制电流源脉冲电流源指数电流源分段线性电流源单位脉冲源非线性相关源AC交流电压源电压幅值电压有效值容差偏移电压频率延迟时间阻尼系数初始相位AC交流电流源电压幅值电压有效值容差偏移电压频率延迟时间阻尼系数初始相位时钟源频率占空比电压AM电压源载波幅度载波频率调制系数调制信号频率FM电压源 FM电流源载波电压幅值偏移电压载波频率调制系数调制信号频率FSK信号源信号幅值传号频率空号频率电压控制正弦波、方波、三角波 Control arr

16、ay:输入电压的范围Frenquency array:输出信号的频率范围Output peak low:输出波谷电压Output peak high:输出波峰电压电压控制电压源、电流源 电流控制电压源、电流源Voltage gain:电压增益脉冲电压源、脉冲电流源 起始电压脉冲幅值容差延迟时间上升时间下降时间脉冲宽度脉冲周期指数电压源、电流源 起始电压脉冲幅值延迟时间上升时间下降时间下降时间分段线性电压源、电流源 2.3.2 Basic基本元件电阻电容电解电容电感电位器可调电容可调电感开关线性变压器磁芯线圈连接器半导体电阻排组贴片电容贴片电感虚拟电阻虚拟电容上拉电阻虚拟电感虚拟电位器虚拟可调电

17、容虚拟可调电感继电器非线性变压器无磁芯线圈集成电路插座半导体电容贴片电阻贴片电解电容2.3.3 Diodes二极管虚拟二极管稳压二极管二极管桥单向可控硅双向可控硅二极管PIN二极管发光二极管肖特基二极管双向触发二极管变容二极管2.3.4 Analog Ics 模拟集成电路虚拟三端运放虚拟五端运放虚拟七端运放虚拟比较器运算放大器电流差分运放宽带放大器比较器特殊功能模块2.3.5 Miscellaneous digital Ics 其他数字集成电路存储器Verilog VHDL线性接收器TIL单逻辑元件VHDL元件线性驱动器线性收发器2.3.6 mixed chips 混合芯片555定时器虚拟模拟

18、开关锁相环电路ADC/DAC模拟开关单稳态电路2.3.7 Indicators 指示类元件电流表表头灯泡七段显示器电压表表头电压探测器条式指示器蜂鸣器2.3.8 Miscellaneous 杂合类元件虚拟石英晶体虚拟光电耦合器虚拟电子管集成稳压电路参考电压电源降压变换器升降压变换器无损传输线1有损传输线石英晶体光电耦合器电子管虚拟熔断丝电压抑制器直流电机升压变换器熔断丝无损传输线2网络（插座）2.3.9 controls 控制类元件乘法器传输函数模块微分器电压滞回模块电流限幅模块电压变化率模块除法器电压增益模块积分器电压限幅模块电压控制限幅模块电压相加器2.3.10 RF射频元件RF电感RFP

19、NP三极管RF二极管RF电容RFNPN三极管RF场效应管微带线2.3.11 Electromechanical 电气类元件瞬间开关定时开关线性变压器输出器件敏感开关联动开关线圈及继电器保护器件2.3.12 Transistors 晶体管2.4虚拟仪器的使用万用表逻辑分析仪函数信号发生器逻辑转换仪功率表失真度测试仪示波器频谱分析仪波特图示仪网络分析仪字信号发生器2.4.1 万用表万用表可以用来测量交直流电压、交直流电流、电阻及分贝双击万用表图标，出现万用表面板，如左图，可以点击“set”进行参数设置，如右图2.4.1 万用表电压、电流的测量 测量电流时万用表串联在电路中，单击面板“A” 测量电压

20、时万用表并联在电路中,单击“V” 被测信号是交流还是直流通过“”和“”切换 理想的万用表其电压档内阻很大，电流档内阻很小，可通过“set”来设置电阻测量：将万用表与被测电路相连，单击面板“”被测量电路中不能存在交流或直流信号源电路中必须有一个接地点无法测量二极管、三极管的好坏分贝测量2.4.1 万用表（Multimeter) 分贝测量分贝测量：输出信号相对于输入信号衰减的情况，可测交流直流电压的分贝数测量方法：将输入电压设为，将万用表并联在负载两端可测量其分贝值dB= 20lg(Uo/Ui) 2.4.1 万用表分贝测量分贝测量：输出信号相对于输入信号衰减的情况，可测交流直流电压的分贝数测量方法

21、：将输入电压设为，将万用表并联在负载两端可测量其分贝值dB= 20lg(Uo/Ui) 2.4.2 示波器(oscilloscope)双踪数字式存储示波器显示窗口时基 通道 触发游标时基的调整:调整X轴参数的类型和比例的大小 Scale:时间单位/DIVX position:时间起始值 Y/T:波形/时间Add:叠加显示B/A:B通道/A通道A/B : A通道/ B通道通道的调整:Scale:幅度单位/DIVY position:幅度基准 耦合方式：AC耦合：仅显示输入信号的交流成分DC耦合：显示信号的交流直流成分B通道还增加一个更改信号极性的“”触发方式的调整:Edge:触发极性Level:触

22、发电平Signal:触发信号 Reverse:切换背景颜色2.4.3 函数信号发生器(Function Generator)函数信号发生器可产生正弦波、方波、三角波输出信号，可以设置输出信号的频率、占空比、幅值、偏置电压，方波信号还可设置上升时间和下降时间连接方式：连接“”和“common”：输出正极性信号连接“”和“common”:输出负极性信号连接“”和“”:差分输出连接“”和“common”和“”：输出两个幅值相同极性相反的信号 2.4.4 功率表(wattmeter)功率表用于测试电路的功率连接方式：左边的电压接线柱与被测电路并联右边的电流接线柱串联在被测电路中2.4.5 波特仪(Bo

23、de plotter )波特仪是一种以图形方式显示电路或网络频率响应的虚拟仪器，用来测试电路的幅频特性和相频特性必须外加一个输入交流电压源作为激励信号连接：In端的“+”连接电路输入“+”极； Out端的“+”连接电路输出“+”极； “-”连接模拟地。2.4.5 波特仪(Bode plotter )波特仪的设置幅频特性与相频特性：Magnitude/Phase设置X、Y坐标 vertical(垂直):log/lin(对数/线性); F/I(终点值/起点值) Horizontal(水平）游标2.4.6 字信号发生器(Word generator )字信号发生器是一种向数字系统或数字电路发送数字信

24、号的虚拟仪器，可同时输出32路数字信号。游标地址 控制 触发方式频率字元数码显示区2.4.6 字信号发生器(Word generator )字信号发生器是一种向数字系统或数字电路发送数字信号的虚拟仪器，可同时输出32路数字信号。地址 控制 触发方式频率字元数码显示区输入状态：选择需要改变的状态行；“Edit：hex: 十六进制 ASCII Binary:二进制2.4.6 字信号发生器(Word generator )字信号发生器是一种向数字系统或数字电路发送数字信号的虚拟仪器，可同时输出32路数字信号。地址 控制 触发方式频率字元数码显示区工作方式：controlsCycle：周期性方式Bur

25、st: 脉冲方式Step：单步运行方式Breakpiont:断点方式 pattern：数码预设方式2.4.6 字信号发生器(Word generator )字信号发生器是一种向数字系统或数字电路发送数字信号的虚拟仪器，可同时输出32路数字信号。工作方式：controls pattern：数码预设方式Clear buffer :清除缓冲,状态全部为0000Open:打开已保存的数码状态文件Save:将当前数码状态保存Up/down counter: 产生递增/递减序列Shift rignt/left: 产生左移/右移序列2.4.6 字信号发生器(Word generator )字信号发生器是一种

26、向数字系统或数字电路发送数字信号的虚拟仪器，可同时输出32路数字信号。地址 控制 触发方式频率字元数码显示区频率设置地址设置Edit：正在编辑的地址Current:当前输出字地址Initial:第一个输出字地址Final:最后一个输出字地址2.4.7 逻辑分析仪(Logic Analyzer )逻辑分析仪是一种可以观察16路逻辑信号波形的仪器C:外部时钟输入Q:时钟控制输入T:触发控制输入2.4.7 逻辑分析仪(Logic Analyzer )逻辑分析仪的设置时钟设置：Clocks/div: x轴每格时钟周期Set: Clock source时钟信号源：External/Internal: 外

27、部/内部时钟信号Clock rate:时钟频率2.4.7 逻辑分析仪(Logic Analyzer )逻辑分析仪的设置触发设置：Positive:上升沿Negative:下降沿Both: 任意2.4.8 逻辑转换仪(Logic converter )逻辑转换仪是multisim特有的一种虚拟仪器，可以实现电路图、真值表、逻辑表达式之间的相互转换。2.4.8 逻辑转换仪(Logic converter )由电路图得到真值表及表达式：将电路的输入端分别与逻辑转换仪的输入端连接，电路的输出端与逻辑转换仪的输出端连接双击逻辑转换仪图标原理图到真值表真值表到表达式真值表到最简表达式2.4.8 逻辑转换仪

28、(Logic converter )由真值表得到表达式及电路图例：设计判断输入8421码是否大于5的电路。A B C D输出A B C D输出0 0 0 001 0 0 010 0 0 101 0 0 110 0 1 001 0 1 0X0 0 1 101 0 1 1X0 1 0 0 01 1 0 0 X0 1 0 101 1 0 1 X0 1 1 011 1 1 0X0 1 1 111 1 1 1 X（1）根据题意列出真值表（2）在电路图中放置逻辑转换仪，双击图标，在面板的输入端部分选中A，B，C，D（3）在逻辑转换仪面板中真值表的对应行的输出状态处单击鼠标左键，状态在0、1、x、？间切换（

29、4）真值表到最小项表达式或简化式表达式到电路表达式到与非门构成的电路2.4.8逻辑转换仪由表达式得到电路及真值表2.4.9失真度分析仪Distortion Analyzer失真度分析仪是测试电路输出失真情况的仪器，一般用于音频设备的性能测试THD测量谐波总失真SINAD测量信噪比2.4.10 频谱分析仪Spectrum Analyzer频谱分析仪是研究信号中频率结构及范围的频域测量仪器频谱范围设置：Set span:用户自定义范围Zero span:点频率谱，测量某一频率点的频谱幅度Full span: 全景范围，测量频谱段内的频谱结构频谱幅度设置:Lin :线性刻度,显示的幅度是被测信号频率

30、分量的峰值dB:20log(V)dBm: 20log(V/0.775) ,用于测量功率频谱2.4.11 网络分析仪Network Analyzer网络分析仪是高频分析及设计的重要仪器2.4.11 网络分析仪Network Analyzer网络分析仪的工作模式Measurement 测量模式：对电路的网络特性进行测量，可以在“format”（格式）设置测量参数的类型 (S-Parameters, H-Parameters, Z-parameters, Y-parameters, Stability-factor(稳定性系数）2.4.11 网络分析仪Network Analyzer网络分析仪的工作

31、模式Match net.designer网络匹配模式：根据电路的参数计算出网络匹配的参数通过调节freq.找到不同频率的网络匹配参数 2.4.11 网络分析仪Network Analyzer网络分析仪的工作模式RF characterize(RF特性）模式：显示电路在不同频率时的网络电压增益（Gains)和功率增益(power gains)及阻抗特性(Impedance)2.5Multisim的分析功能DC Operating Point Analysis:直流静态工作点分析AC Analysis :交流分析Transient Analysis :瞬态分析Fourier Analysis :傅

32、立叶分析Noise Analysis :噪声分析Distortion Analysis:失真分析DC Sweep Analysis:直流扫描分析Sensitivity Analysis :灵敏度分析Parameter Sweep Analysis ：参数扫描分析2.5Multisim的分析功能Temperature Sweep Analysis :温度扫描分析Pole Zero Analysis :极点零点分析Transfer function Analysis:传输函数分析Worst case Analysis:最坏情况分析Monte carlo Analysis:蒙特卡洛分析Trace w

33、idth Analysis:铜箔宽度分析Batched Analysis:批量分析User defined Analysis:用户自定义分析Noise figure Analysis:噪声特征分析RF Analysis:射频分析2.5.1分析步骤绘制电路图，设置参数，给电路加上地显示节点名菜单栏Simulate -analysis 选择分析方法在弹出的对话框里进行参数设置进行仿真2.5.2直流工作点分析（ DC Operating Point Analysis）直流工作点分析是分析电路各节点的直流电压和电流2.5.3交流分析(AC Analysis）交流分析是分析输出与输入在不同频率时的不同响

34、应，分为幅度与频率的响应关系及相位与频率的响应关系。电路中的元件是以小信号模型进行分析。开始频率终止频率扫描方式Y轴刻度类型2.5.瞬态分析(Transient Analysis）瞬态分析是分析电路各节点响应与时间的关系。周期性信号的瞬态分析一般采用默认参数设置，非周期信号则需自定义分析参数2.5.5傅立叶分析(Fourier Analysis）Multisim2001中的傅立叶分析是通过对时域的波形信号进行傅立叶级数的展开，从而分析出构成信号的直流、基流和各次谐波的幅度分布情况。Multisim2001中的只能对周期性信号进行快速傅立叶分析（FFT）频率间隔（基频），通常取各个频率的最小公因数谐波数，取决于分析信号最大频率停止取样的时间，通常取基频周期的倍估算2.5.6噪声分析(Noise Analysis）噪声分析是分析电路中产生的非信号项的电压或电流。Multisim 提供三种噪声模型：热噪声、散弹噪声、闪烁噪声分析参数设置：输入噪声参考电压源：选择一个交流信号源作为参考电压源输出节点：选择噪声的观察点参考节点：给观察点的电压选择一个参考点。2.5.6噪声分析(Noise Analysis）频率参数设置类似于交流分析的设置2.5.7失真分析(Distortion Analysis）Multisim2001可以