《电子EDA技术Multisim》概述（一）

教师备课纸第页课题项目1Multisim软件介绍及用户界面课型（讲授）上机授课班级授课时数2教学目标1、了解Multisim10的发展、特点、功能及运行环境；2、掌握Multisim10的正确安装；3、熟悉Multisim10的应用界面；教学重点1、了解Multisim10的特点及运行环境；2、熟悉Multisim10的应用界面；3、掌握常用的菜单和操作命令；教学难点Multisim10用户界面的基本操作和命令学情分析所教学生虽然普遍具备计算机的基础知识，对计算机的了解也只局限于操作过某类软件，因此本章重点在于让学生系统学习Multisim10的应用界面，为后续学习打下坚实基础。教学效果教后记项目1Multisim软件介绍及用户界面任务1.1基于Multisim10的简单电路仿真分析一、Multisim10的特点ElectronicsWorkbench(简称EWB)是加拿大IIT公司于20世纪80年代末推出的电子线路仿真软件。它可以对模拟、数字和模拟／数字混合电路进行仿真，克服了传统电子产品的设计受实验室客观条件限制的局限性，用虚拟的元件搭建各种电路，用虚拟的仪表进行各种参数和性能指标的测试。EWB具有以下特点：1．系统集成度高，界面直观，操作方便2．具备模拟、数字及模拟／数字混合电路的仿真3．提供较为丰富的元器件库4．电路分析手段完备5．输出方式灵活6．兼容性好具体来讲，Multisim10具有以下特点：1．用户界面直观2．种类繁多的元件和模型3．元件放置迅速和连线简捷方便4．进行SPICE仿真5．虚拟仪器6．强大的电路分析功能7．强大的作图功能8．后处理器9．RF电路的仿真10．HDL仿真二、Multisim10软件的安装安装Multisim10一般需要3个阶段：第一个阶段为升级Windows系统文件。在Windows系统系统下，将自动安装程序。第二个阶段为复制和安装15个模块。其间也同时安装了制版软件NIUltiboard10，并且两个软件位于同一路径下面。完成第二阶段安装，就可以使用Multisim10软件了。仿真电源开关菜单栏工具栏元器件栏仪器仪表栏仿真电源开关菜单栏工具栏元器件栏仪器仪表栏电路工作区状态栏图1.9Multisim10用户界面一、菜单栏Multisim10软件的菜单栏提供了绝大多数的功能命令。菜单栏从左向右共11个主菜单。1．File菜单：文件菜单用于Multisim10所创建电路文件的管理，其命令与Windows下的其他应用软件基本相同。2．Edit菜单：主要对电路窗口中的电路或元件进行删除、复制或选择等操作。其菜单下各命令的功能如下所述：●PasteSpecial…：该命令不同Paste命令，可以将所复制的电路或元件进行有选择地粘贴，如仅粘贴元件、粘贴元件或连线等。●DeleteMulti—Page：删除多页面电路文件中的某—页电路文件。●FlipHorizontal：水平翻转所选择的元件。●FlipVertical：垂直翻转所选择的元件。●90Clokwise：顺时针旋转所选择的元件。●90CounterCW：逆时针旋转所选择的元件。●Properties…：打开所选择元件的属性对话框。3．View菜单：用于显示或隐藏电路窗口中的某些内容(如工具栏、栅格、纸张边界等）。其菜单下各命令的功能如下所述：●Toolbars：显示或隐藏标准工具栏、元件工具栏、图形注释工具栏、仗表工具栏、仿真开关、项目栏、电路元件属性视窗和用户自定义栏等工具。●ShowGrid：显示栅格，有助于把元件放在正确的位置。●ShowPageBound：显示纸张边界。●ShowTitleBlock:显示标题栏。●ShowBorder：显示电路的边界。●ShowRulerBars：显示标尺。●Zoomln：放大电路窗口。●ZoomOut：缩小电路窗口。●ZoomArea：以100%的比率来显示电路窗口。●ZoomFull：全屏显示电路窗口。●Grapher：显示或隐藏仿真结果的图表。●Hierarchy：显示或隐藏电路的分层电路图。●CircuitDescriptionBox：显示或隐藏电路窗口的描述窗，利用该窗口可以添加电路的某些信息(如电路的功能描述等)。4．Place菜单：用于在电路窗口中放置元件、节点、总线、文本或图形等，其菜单下各命令的功能如下所述：●Component．．．：在电路窗口中放置元件。●Junction：放置一个节点。●Bus：放置创建的总线。●BusVectorConnect：放置总线矢量连接。●HB／SBConnector：给子电路或分层模块内部电路添加一个电路连接器。●HierarychicalBlock：将一个已建立的*．Ms7文件作为一个分层模块放入当前电路窗口中。●CreatNewHierarchicalBlock：建立一个新的分层模块(该模块是只含有输入、输出节点的空白电路)。●Subcircuit：放置一个子电路。●ReplacebySubcircuit：用一个子电路替代所选择的电路。●Text：放置文本。●Graphics：放置线、折线、长方形、椭圆、圆弧、多变形等图形。●Title：放置一个标题块。5．MCU(单片机)●NoMCUComponentFound：没有找到MCU元件。●DebugViewFormat：调试查看格式。●MCUWindows：MCU窗口。●ShowLineNumber：显示行号。●Pause：暂停。●Stepinto：跳入。6.Simulate菜单：主要用于仿真的设置与操作，其菜单下各命令的功能如下所述：●Run：启动当前电路的仿真。●Pause：暂停当前电路的仿真。●Instruments：在当前电路窗口中放置万用表、函数发生器、瓦特计、双踪示波器、失真度分析仪等17种仪表。●DefaultlnstrumentSettings．．．：对与瞬态分析相关的仪表(如示波器、频谱分析仪和逻辑分析仪等)进行默认设置。●DigitalSimulationSettings．．．：对含数字元件的电路仿真时的精度和速度之间的选择。●Analyses：对当前电路进行直流工作点分析、交流分析、瞬态分析、傅里叶分析、噪声分析、噪声系数分析、失真分析、直流扫描分析、灵敏度分析、参数扫描分析、温度扫描分析、极点—零点分析、传输函数分析、最坏情况分析、蒙特卡罗分析、线宽分析、用户自定义分析、批处理分析、射频分析这19种分析的选择。●Postprocessor：对电路分析进行后处理。●SimulationErrorLog／AuditTrail：仿真错误记录/审计追踪。●XspiceCommandLineInterface：显示Xspice命令行窗口。●VHDLSimulation：运行VHDL仿真软件。●VerilogHDLSimulation：运行VerilogHDL仿真软件。●AutoFaultOption…：用于选择电路元件发生故障的数目和类型。●GlobalComponentTolerance：设置全局元件的容差。7．Transfer菜单：用于将Multisim10的电路文件或仿真结果输出到其他应用软件，其菜单下各命令的功能如下所述：●TransfertoUltiboardV7：传送给应用软件UltiboardV7。●TransfertoUltiboard2001：传送给应用软件Ultiboard2001。●TransfertootherPCBLayout：传送给其他印刷电路板设计软件。●ForwardAnnotatetoUltiboardV7：将Multisim10中电路元件注释的变动传送到UltiboardV7的电路文件中，使UltiboardV7电路元件注释也作相应的变化。●BackarmotatefromUltiboardV7：将UltiboardV7中电路元件注释的变动传送到Multisim10的电路文件中，使Multisim10电路元件注释也作相应的变化。●HighlightSelectioninUltiboardV7：对UltiboardV7电路中所选择的元件以高亮度显示。●ExportSimulationResultstoMathCAD：将仿真结果文件变换为应用软件MathCAD可读的文件格式。●ExportSimulationResultstoExcel：将仿真结果文件变换为应用软件Excel可读的文件格式。8．Tools菜单：用于编辑或管理元件库或元件，其菜单下各命令的功能如下所述：●DatabaseManagement．．．：打开“元件库管理”对话框。●SymbolEditor…：符号编辑器。●ComponentWizard：元件创建向导。●555TimerWizard：555定时器创建向导。●FilterWizard：滤波器创建向导。●ElectricalRulersCheck：电气特性规则检查。●RenumberComponent：元件重新编号。●ReplaceComponent：元件替换。●UpdateHB／SBSymbol：在含有子电路的电路中，随着子电路的变化改变HB／SB连接器的标号。●ModifyTitleBlockData．．．：修改标题块内容。●TitleBlockEditor．．．：标题块编辑器。●InternetDesignSharing：利用网络或因特网来共享电路设计。●GotoEducationWebpage：登录ElectronicsWorkbench的教育网站。●EDA：登录ElectronicsWorkbenchEDApart网站。9．Reports菜单：产生当前电路的各种报告，其菜单下各命令的功能如下所述：●BillofMaterials：产生当前电路文件的元件清单文件。●ComponentDetailReport：产生特定元件存储在数据库中的所有信息。●NetlistReport：产生含有元件连接信息的网表文件。●SchematicReport：产生电路图的统计信息。●SpareGatesReport：产生电路图中未使用门的报告。●CrossReferenceReport：当前电路窗口中所有元件的详细参数报告。10．Options菜单：用于定制电路的界面和某些功能的设置，其菜单下各命令的功能如下所述：●Preferences…：打开参数对话框，设定电路或子电路的有关参数。●Customize：对Multisim10用户界面进行个性化设计。●GlobalRestrictions…：利用口令，对其他用户设置Multisim10某些功能的全局限制。●CircuitRestrictions…：利用口令，对其他用户设置特定电路功能的全局限制。●SimplifiedVersion：在标准工具栏中隐藏一些复杂的命令、工具和分析来简化Multisim10的用户界面。所简化的用户界面选项能够通过使用全局限制来控制其使用与否。简化的用户使用界面中不能使用的复杂命令、工具和分析在菜单中呈灰色。11．Window菜单：用于控制Multisim10窗口显示的命令，并列出所有被打开的文件，其菜单下各命令的功能如下所述：●Cascade：电路窗口层叠。●Tile：调整电路窗口尺寸以使它们全部显示在屏幕上。●ArrangeIcons：电路窗口重排。12．Help菜单：为用户提供在线技术帮助和使用指导。其菜单下各命令的功能如下所述：●MultisimHelp：帮助主题目录。●Multisim10Reference：帮助主题索引。●ReleaseNotes：版本注释。●AboutMultism7…：有关Multisim10的说明。二、标准工具栏标准工具栏如图1.11所示。图1.11标准工具栏该工具栏包含了有关电路窗口基本操作的按钮，从左向右依次是新建、打开、保存、剪切、复制、粘贴、打印、放大、缩小、100％放大、全屏显示、项目栏、电路元件属性视窗、数据库管理、创建元件、仿真启动、图表、分析、后处理、使用元件列表和帮助按钮。三、仿真开关仿真开关如图所示，主要用于仿真过程的控制。图1.12仿真开关四、图形注释工具栏图示注释工具栏如图1.13所示。该工具栏主要用于在电路窗口中放置各种图形，从左向右依次是文本、直线、折线、矩形、椭圆、圆弧、多边形和图片。图1.13图形注释工具栏五、项目栏利用项目栏可以把有关电路设计的原理图、PCB版图、相关文件、电路的各种统计报告分类管理，还可以观察分层电路的层次结构。六、元件工具栏图1.14元件工具栏元件工具栏从左向右依次是电源库(Source)、基本元件库(Basic)、二极管库(Diode)、晶体管库(transistor)、模拟元件库(Analog)、TTL元件库(TTL)、CMOS元件库(CMOS)、数字元件库(MiscellaneousDigital)、混合元件库(Mixed)、指示元件库(Indicator)、其他元件库(Miscellaneous)、射频元件库(RF)、机电类元件库(Electromechanical)、放置分层模块、放置总线、登录WWW，E1ectronicsWorkbench．com和www．EDApart．com网站。七、虚拟工具栏虚拟工具栏由10个按钮组成，如图12—7所示。单击每个按钮可以打开相应的工具栏，利用工具栏可以放置各种虚拟元件。图1.15虚拟工具栏虚拟工具栏的按钮从左向右依次是电源元件工具栏(PowerSourceComponentsBar)、信号源元件工具栏(SignalSourceComponentsBar)、基本元件工具栏(BasicComponentsBar)、二极管元件工具栏(DiodesComponentsBar)、晶体管元件工具栏(TransistorsComponentsBar)、模拟元件工具栏(AnalogComponentsBar)、其他元件工具栏(MiscellaneousComponentsBar)、额定元件工具栏(RatedComponentsBar)、3D元件工具栏(3DComponentsBar)和测量元件工具栏(MeasurementComponentsBar)。八、电路窗口电路窗口(Workspace)是创建、编辑电路图，仿真分析，波形显示的地方。九、仪表工具栏Multisim10提供了18种仪表，仪表工具栏通常位于电路窗口的右边，也可以用鼠标将其拖至菜单的下方，呈水平状，如图1.16所示。图1.16仪表工具栏仪表工具栏从左向右依次是数字万用表(Multimeter)、函数信号发生器(FunctionGeneration)、瓦特表(Wattmeter)、双踪示波器(Oscilloscope)、4通道示波器(4ChannelOscilloscope)、频率计数器(FrequencyCounter)、字信号发生器(WordGenerator)、逻辑分析仪(LogicAnalyzer)、逻辑转换器(LogicConverter)、Ⅳ分析仪(Ⅳ一Analysis)、失真分析仪(DistortionAnalyzer)、频谱分析仪(SpectrumAnalysis)、网络分析仪(NetworkAnalysis)、安捷伦函数信号发生器(AgilentFunctionGeneration)、安捷伦数字万用表(AgilentMultimeter)、安捷伦示波器(AgilentOscilloscope)和动态测量探针(DynamicMeasurementProbe)。十、电路标签Multisim10可以调用多个电路文件，每个电路文件在电路窗口的下方都有一个电路标签，用鼠标单击哪个标签，哪个电路文件就被激活。Multisim10用户界面的菜单命令和快捷键仅对被激活的文件窗口有效，也就是说要编辑、仿真的电路必须被激活。十一、状态栏在电路窗口中电路标签的下方就是状态栏，状态栏主要用于显示当前的操作及鼠标所指条目的有关信息。十二、电路元件属性图1.17电路元件属性视窗如图1.17所示。该视图是当前电路文件中所有元件属性的统计窗口，可通过该视窗改变部分或全部元件的某一属性。作业：1．Multisim10仿真软件的特点是什么？2．简述Multisim10仿真软件的安装步骤？3．熟悉工作界面。边讲解边演示补充：真实元件和虚拟元件的区别。边介绍边取元件，加深印象简单介绍课题项目1常用仪器介绍及绘图练习课型（讲授）上机授课班级电子10C1、C2、电信10D1授课时数2教学目标1、学会如何创建电路图、连接元件和元件环境的设置；2、学习并掌握电路仿真的基本操作及步骤；教学重点1、掌握元件的选择和查找，绘制完整的电路图；2、熟悉Multisim10的几种常用的虚拟仪器的选择和调节；教学难点Multisim10的几种常用的虚拟仪器的选择和调节；学情分析Multisim的界面内容比较多，而且全是英文的，仿真器件对于接收能力较差的学生存在一定的难度，授课速度不宜太快。教学效果教后记复习：Multisim10的工作界面项目1常用仪器介绍及绘图练习如图1-28所示为共射级放大电路，试用Multisim软件的虚拟仪器进行相关数据的测量。图1-28共射级放大电路图该电路是简单的共射级放大电路图，当ui=0时，称放大电路处于静态。当ui不等于0时，在输入回路中，必将在静态值的基础上产生一个动态的基极电流，当然，在输出回路就可得到动态电流，集电极电阻将集电结电流的变化转化成电压的变化，即使得管压降uCE产生变化，管压降的变化量就是输出动态电压uo，从而实现了电压放大。虚拟仪器在电路仿真时起到了非常直观的重要作用，Multisim10提供了22种默认的仪器，此外还可以通过LabVIEW建立虚拟仪器以及ELVISⅡ实现仪器的扩展使用。Multisim10虚拟仪器的工具栏如图1-29所示。图1-29虚拟仪器工具栏一般来说，在Multisim10用户界面中，用鼠标指向仪器工具栏中需放置的仪器，单击鼠标左键，就会出现一个随鼠标移动的虚拟显示的仪器框，在电路窗口合适的位置，再次单击鼠标左键，仪器的图标和标识符就被放置到工作区上。若仪器工具栏没有显示出来，可以单击View菜单下Toolbars项中的InstrumentToolbars命令，显示仪表工具栏，或单击Simulate菜单下Instruments项中相应仪表的命令，也可以在电路窗口中放置相应的仪表。一、数字万用表虚拟数字万用表是一种多功能的常用仪器，可以用来测量直流或交流电压、直流或交流电流、电阻以及电路两节点的电压损耗分贝等，它的量程是根据待测量参数的大小自动确定，其内阻和流过的电流可设置为近似的理想值，也可根据需要更改。虚拟数字万用表的图标和面板如图1-30所示。图1-30虚拟数字万用表的图表和图板 数字万用表的面板设置：1、功能的选择 在数字万用表面板中的参数显示框下面，有4个功能选择键，具体功能如下： （1）电流档：测量电路中某支路的电流。测量时，数字万用表应串联在待测支路中。用作电流表时，数字万用表的内阻非常小，为。 （2）电压档：测量电路两节点之间的电压，测量时，数字万用表应与两节点并联。用作电压表时，数字万用表的内阻非常高，可达。 （3）欧姆档：测量电路两节点之间的电阻。被测节点和节点之间的所有元件当作一个“元件网络”。测量时，数字万用表应与“元件网络”并联。 （4）电压损耗分贝档：测量电路中两个节点间压降的分贝值。测量时，数字万用表应与两节点并联。电压损耗分贝的计算公式：（1-1） 默认计算分贝的标准电压是1V，但可以在设置面板中改变它。式中和分别为输出电压和输入电压。 2、被测信号的类型 （1）交流档：测量交流电压或电流信号的有效值。 （2）直流档：测量直流电压或电流的大小。 3、面板设置 理想仪表在测量时对电路没有任何影响，即理想的电压表有无穷大的电阻并且没有电流通过，理想的电流表内阻为零。实际电压表的内阻并不是无穷大，实际电流表的内阻也不为零。所以，测量的结果只是电路的估计值，并不完全准确。 在Multisim10应用软件中，可以通过设置虚拟数字万用表的内阻来真实地模拟实际仪表的测量结果。具体步骤： （1）单击数字万用表面板的“Set”按钮，弹出“Multimetersetting”对话框。如图1-31所示。图1-31“数字万用表设置”对话框 （2）设置相应的参数。 （3）设置完成后，单击Accept按钮保存所作的设置；单击Cancel按钮取消本次设置。例1.1利用数字万用表测电压、电压损耗分贝和电阻的电路连接如图1-32所示，所不同的是将数字万用表分别设置在电压档、分贝档和电阻档。图1-32数字万用表测电压二、函数信号发生器 函数信号发生器是一个能产生正弦波、三角波和方波的信号源。可以为电路提供方便、真实的激励信号，输出信号频率范围宽，它不仅可以为电路提供常规的交流信号，还可以产生音频和射频信号，并且可以调节输出信号的频率、振幅、占空比和直流分量等参数。 函数信号发生器的图标和面板如图1-33所示。函数信号发生器有三个接线端。“+”输出端产生一个正向的输出信号，公共端（Common）通常接地，“-”输出端产生一个反向的输出信号。图1-33函数信号发生器的图标和面板函数信号发生器的面板设置：1、功能的选择单击图1-33所示的正弦波、三角波或方波的条形按钮，就可以选择相应的输出波形。2、信号参数选择（1）Frequency（频率）：设置输出信号的频率，设置的范围为1Hz~999MHz。（2）DutyCycle（占空比）：设置输出信号的持续期和间歇期的比值，设置的范围为1%~99%。（3）Amplitude（振幅）：设置输出信号的幅度，设置的范围为1V~999KV。（4）Offset（偏差）：设置输出信号中直流成分的大小，设置的范围-999KV~+999KV。此外，单击图1-30中的SetRise/FallTime按钮，弹出SetRise/FallTime对话框。可以设置输出信号的上升/下降时间。注意：SetRise/FallTime对话框只对方波有效。例1.2函数信号发生器的公共端接地，分别从“+”、“-”端输出的正弦波，电路连接如图1-34所示。输出的正弦波振幅都是10V，与函数信号发生器所设置的振幅相同，而且在相位上反相。同理，可以验证从函数信号发生器的“+”、“-”端之间输出正弦波的峰值（40V）是函数信号发生器所设置振幅（10V）的4倍。图1-34分别从“+”、“-”端输出正弦波三、双踪示波器双踪示波器（Oscilloscope）是实验室中常用到的一种仪器，它不仅可以显示信号的波形，还可以通过显示波形来测量的信号频率、幅度和周期等。 双踪示波器的图标和面板如图1-35所示。双踪示波器有6个端点，AB端点分别为两个通道，ExtTrig为扩展触发输入端。图1-35双踪示波器的图标和面板 双踪示波器的面板设置： 双踪示波器的面板主要由显示屏以及游标测量参数显示区、Timebase区、ChannelA区、ChannelB区和Trigger区这6个部分组成。1、Timebase区（时间基准）Timebase区用来设置X轴的时间基准扫描时间。（1）Scale（时间标尺）：设置X轴方向每一大格所表示的时间。单击该栏出现一对上下翻转箭头，可根据显示信号频率的高低，通过上、下翻转箭头选择合适的时间刻度。例如：一个周期为1KHz的信号，扫描时间时基参数应设置在1ms左右。（2）XPosition（X轴位置）：表示X轴方向的时间基准的起点位置。（3）Y/T：显示随时间变化的信号波形。（4）B/A：将A通道的输入信号作为X轴扫描信号，B通道的输入信号施加在Y轴上。（5）A/B：与A/B相反。（6）ADD：显示的波形是A通道的输入信号和B通道的输入信号之和。2、ChannelA区（通道A）ChannelA区用来设置A通道的输入信号在Y轴的显示刻度。（1）Scale：设置Y轴的刻度。（2）YPosition：设置Y轴的起点。（3）AC：显示信号的波形只含有A通道输入信号的交流成分。（4）0：A通道的输入信号被短路。（5）DC：显示信号的波形含有A通道输入信号的交、直流成分。3、ChannelB区（通道B）ChannelB区用来设置B通道的输入信号在Y轴的显示刻度，其设置方法与通道A相同。4、Trigger区（触发）Trigger区用来设置示波器的触发方式（1）Edge（边沿）：表示将输入信号的上升沿或下降沿作为触发信号。（2）Level（电平）：用于选择触发电平的大小。（3）Sing.（单触发）：当触发电平高于所设置的触发电平时，示波器就触发一次。（4）Nor.（一般触发）：只要触发电平高于所设置的触发电平时，示波器就触发一