Multisim电工电子仿真应用

第一章电子仿真软件Multisim10简介1电子仿真软件Multisim10基本界面教育版电子仿真软件Multisim10的启动画面如图1所示，安装好电子仿真软件Multisim10后，首次进入基本界面，如图2所示。NATIONAL

尸MSTRUMB(TSElfCfflONICSWORKBCNCHGROUPMuibsimPowerProEdition/EducationEdAionVersion10.0.1多NlMultisim"10图Multisim10启动界面图Multisim10基本界面基本界面最上方是主菜单栏，共12项，它们的中文译意如图3所示：图主菜单栏

主菜单栏下方是系统工具栏，共16项，如图4所示。口行1㈤义昌EX电电。。IB/d阿敏图4系统工具栏主菜单栏下方右侧是设计工具栏，共11项，都是一些快捷按钮，均包含在主菜单的下拉菜单中；往右是使用中的元件列表框和帮助按钮，如图5所示。图5设计工具栏工具栏下方左侧是元件工具条，以元件库按钮形式集中了常用的大量仿真元器件。其元件库按钮含义如图6所示。电源二模拟CMOS混合电源外围机电放置分器件极管器件器件器件模块设备器件层模块号本晶体 TTL 其他数指示杂项射频 微处放置元件 管 器件 字电路器件器件器件 理器总战图6元件库按钮说明工具栏下方右侧是仿真开关的运行/暂停/停止等按钮，主要用于单片机仿真，如图7所示。,”■♦一口q-眄-nunn图7仿真开关基本界面左侧是默认打开的设计管理窗口：中间带网格点的白色图纸，用来组建仿真电路的“workspace"，也称为电子平台，共21个按钮，其中文意思为图8所示。图8虚拟仪器、仪表工具条2电子仿真软件Multisim10基本界面调整和设置在基本界面上，关闭“设计工具窗口”、“仿真开关工具条”；用鼠标直接拉动“虚拟仪器、仪表工具条”到原“开关工具条”位置，经以上调整后，使基本界面上的电子平台图纸更宽阔，有利于在电子平台上组建仿真电路，调整后的基本界面部分如图9所示。图9调整后的基本界面上部分在调出元件组建仿真电路之前，需要对电子仿真软件MultisimIO的基本界面进行设置，设置完成后可以将设置内容保存起来，以后再次打开软件可以不必再做设置。该功能是通过主菜单“Options”的下拉菜单进行。(1)单击主菜单“Options”，将出现其下拉菜单，如图10所示。选中第一项“GlobalPreferences”，打开设置对话框，如图11所示。OptionsWindowHelppglobalPreferences...SheetProperties..,GlobalRestrictions...CircuitRestrictions...CustomizeUserInterface...SimplifiedVersion图10主菜单“Options”的下拉菜单图11“GlobalPreferences”对话框在Parts选项页的“PlaceComponentmode”栏，“Continuousplacement”项设置关于放置元件的方式，即可以设置连续放置所选元件；“Symbolstandard”项设置“DIN”项，即选取元件符号为欧洲标准模式，单击对话框下方的“Apply”按钮，在单击“OK”按钮退出。(2)在“Options”下拉菜单中选择第二项，将出现“SheetProperties”对话框，如图12所示。将单选“ShowAU”改为单选“HideAll”即在仿真电路图中暂时隐藏全部节电编号。图12“SheetProperties”菜单内容软件默认是显示网格点，它对于元件之间的连线非常有用，为了看得更清楚不需要网格点时，单击主菜单的“View”，在其下拉菜单中将“ShowGrid”项前的选项勾去即可。如图13所示。图13“网格点”显示和去除操作3调出元件和连接元件操作下面以电阻为例，介绍如何从软件元件库中调出元件。1单击基本界面元件工具条中的“PlaceBasic”按钮，如图14所示。图14放置基本元件快捷键按钮在弹出的“SelectaComponent”对话框中的左侧“Family”栏中选中“RESISTOR（电阻）”，然后拉动对话框中间“Component”栏下右侧滚动条，可选择所需要的电阻，这里选取以100欧电阻为例，接着在右下脚选择元件的封装形式，然后单击“OK”按钮退出，如图15所示。2退出后，鼠标箭头将带出一个电阻，在电子平台上单击一下鼠标左键，即可将电阻放置在电子平台上，移开鼠标箭头，可以连续放置多个选中的电阻。不需要放置时，单击鼠标右键，即可退出放置电阻操作。如图16所示。图16放置电阻示意图图图16放置电阻示意图图15“SelectaComponent”对话框3用鼠标右击电阻后将弹出对话框如图17所示，可以选择某项对电阻进行相应的操作。用鼠标左键单击电阻呈“激活”状，如图18所示。DeleteBusyectarConnect,“Bepldceby BockCtrl-»-shft*HCtrh-Shift-^ReplacebygutxircijtE(ttSymbd/TitlBBlockCtrl+XCVl+CAit+XAIUYFiptjcvizontalFtpVertical90dockjftpe90CQMlterCWCtrkRCtrt+Shtft-^DeleteBusyectarConnect,“Bepldceby BockCtrl-»-shft*HCtrh-Shift-^ReplacebygutxircijtE(ttSymbd/TitlBBlockCtrl+XCVl+CAit+XAIUYFiptjcvizontalFtpVertical90dockjftpe90CQMlterCWCtrkRCtrt+Shtft-^RaplacsComponentSu.图17图17用鼠标右击电阻后弹出的对话框图18用鼠标左键单击电阻呈“激活”状4图19、20分别是对元件实施水平转向和垂直转向操作前后的对比图。图19图19对元件实施“水平转向”操作前后5图21是对元件实施“垂直翻转”操作的图，图20对元件实施“垂直转向”操作前后图22和图23是对元件实施复制操作的图。图21对元件实施“垂直翻转”操作图22选择“Paste”项图23复制元件第二章Multisim10在模拟电路中的虚拟仿真1晶体管输出特性虚拟仿真1.1实验原理1晶体管输出特性曲线晶体管输出特性曲线描述的是：当晶体管基极电流ib为一常量时，集电极电流ic和管压降uCE之间的函数关系。如图1所示。 C图1晶体管输出特性曲线族从输出特性曲线可以看出，晶体管有3个工作区域：（1）截止区：其特征是发射结电压小于开启电压且集电极反相偏置。（2）放大区：其特征是发射结正相偏置且集电极反相偏置。（3）饱和区：其特征是发射结和集电极均处于正向偏置。2虚拟伏安特性分析仪使用方法（1）单击电子仿真软件的虚拟仪器工具条中的“IV-Analysis”按钮，如图2所示，鼠标箭头将带出虚拟伏安特性分析仪的图标“XIVI”，如图3所示，在电子平台上单击鼠标，即可将其放在电子平台上。图2"IV-Analysis”按钮图3调出虚拟伏安特性分析仪“XIVI”（2）双击虚拟伏安特性分析仪图标，将打开它的放大面板，如图4所示。

图4虚拟伏安特性分析放大面板(3)单击放大面板上"Component”的下拉箭头，选择"BJTNPN”，如图5所示，在放大面板右下脚出现三极管引脚和仪器的连接示意图。Components;DiodeBJTPNPPMOS匕一计Components;DiodeBJTPNPPMOS匕一计18 I)J'VoltageRange(V)Log||UnSkntidteParam,|Reverse图5选取“BJTNPN”晶体管三极管(4)单击放大面板右下方的“SimulateParam”按钮，如图6所示，将弹出“SimulateParameters对话框，可对所测晶体管参数进行设置。图6晶体管参数设置1.2计算机仿真实验内容和步骤1点测法绘制晶体管的输出特性曲线(1)在电子仿真软件基本界面的电子平台上建立如图7所示的仿真电路。

IIO图7绘制晶体管输出特性曲线的仿真电路（一）（2）开启仿真开关，将ICQ数据填到表1中0246820uA-0.02mA4.085mA4.106mA4.254mA4.346mA41uA-0.04mA8.394mA8.597mA8.703mA8.835mA61uA-0.055mA0.0110.0120.0120.01282uA-0.0820.0170.0170.0180.018105uA-0.0950.0200.0200.0200.020图1填写ICQ数据2用虚拟伏安特性分析仪观察晶体管的输出特性的曲线在电子仿真软件基本界面的电子平台上调出虚拟伏安特性分析仪，并双击图标“XIVI”，在“Components”栏选取“BJT-NPN”，然后关闭放大面板；再调出一个三极管"2N2222”，并将它和虚拟伏安特性分析仪连接，如图8所示。双击虚拟伏安特性分析仪图标“XIVI”，打开它的放大面板，单击放大面板右下方的“SimulateParam”按钮，将弹出“SimulateParameters”对话框，按图9所示设置，并单击“OK”退出。图8“三极管”和仪器连接 图9"SimulateParameters”对话框（3）开启仿真开关，虚拟伏安特性分析仪放大面板的屏幕上显示如图10所示的三极管输出特性曲线。图10三极管的输出特性曲线2集成运算放大器虚拟仿真1.1实验原理在分析集成运放的各种使用电路中，常常将集成运放看做是一个理想的运算放大器。理想运放有如下性质：,开环差模电压增益为无穷大；/差模输入电阻为无穷大；,输出电阻为0;,共模抑制比为无穷大；,输入失调电压、失调电流以及它们的温漂为0；1理想运放工作在线性区时有两个重要特点（1）理想运放的差模输入电压等于0；（2）理想运放的输入电流等于0；2理想运放工作在非线性区时有两个重要特点（1）理想运放的输出电压UO的值只有两种可能：或等于运放的正向最大输出电压或等于其反相最大输出电压；（2）理想运放的输入电流等于0。1.2计算机仿真实验内容和步骤1反相比例放大器（1）用鼠标左键单击电子仿真软件MultisimIO基本界面元件工具条中的“PlaceAnalog”按钮，如图11所示，在弹出的对话框“Family”栏下选取“OPAMP”，再在“Component”栏下选择“741”运放，将它掉如电路窗口，如图12所示。图11单击“PlaceAnalog”按钮

图12调出运放电路（2）在电子仿真软件MultisimIO基本界面的电子平台上，建立如图13所示的反相比例放大仿真电路。图12反相比例放大仿真电路（一）（3）开启仿真开关，先按住键盘上的Shift键，再连续按A键，使电位器RP的百分比为5%，如图13所示，记下电压表U2和U3的值，填入表2中，将电位器的值按表2中的百分比调整，依次记下电压表的值，并和理论估算值进行比较。图13反相比例放大仿真电路（二）输入电压电位器百分比5%25%40%65%80%95%Ui-0.296-0.164-0.0660.0990.1980.297

输出电压理论估算值实验测量值2.9711.6540.8730.8730.8740.875表2反相比例放大器输出电压2反相求和放大电路（1）在电子仿真软件MultisimIO基本界面的电子平台上，建立如图14所示的反相求和放大仿真电路。图14反相求和放大仿真电路（2）开启仿真开关，连续按A键和B键，使两个电位器的百分比如表3所示，将3个电压表的数据填入表3中，并根据表中数据计算电压放大倍数。表3反相求和放大电路输出电压3过零比较电路（1）用鼠标左键单击电子仿真软件Multisim10基本界面元件工具条的“PlaceDiode”按钮，如图15所示，在弹出的对话框中，在“Family”下选取“ZENER”，再在“Component”栏下选取“1Z6.2”稳压管，共调出两只稳压管到电路窗口中，如图16所示。图15元件工具条中的“PlaceDiode”按钮

图16选取“IZ6.2”稳压管(2)其它元件调出和反相比例电路相同；再从电子仿真软件Multisim10基本界面调出虚拟函数信号发生器和虚拟示波器，经重新整理组成过零比较仿真电路，如图17所示。图17过零比较仿真电路(3)将虚拟函数信号发生器设置成幅值为1VP，频率为500Hz的正弦波，开启仿真开关，双击虚拟示波器图标，在放大面板的屏幕上将观察到过零比较仿真电路波形，如图18所示。

图18过零比较电路波形第三章Multisim10在数字电路中的虚拟仿真1和非门及其它门电路虚拟仿真1.1实验原理1集成逻辑门集成逻辑门有许多种，如：和门、或门、非门、和非门、或非门、和或非门、异或门、OC门、TS门等。其中和非门用途最广，用和非门可以组成其他许多逻辑门。2集成电路和非门简介和非门是最基础和常用的一种逻辑门电路，74LS00是“TTL系列”中的和非门，CD4011是“CMOS系列”中的和非门。74LS00和非门逻辑框图、符号及引脚排列如图1所示。CD4011和非门引脚排列如图2所示。图174LS00和非门逻辑框图、符号及引脚排列图2CD4011和非门引脚排列1.2计算机仿真实验内容和步骤1测和非门的逻辑功能（1）单击电子仿真软件Multisim10基本界面工具条的“PlaceTTL”按钮，如图3所示;

将弹出“SelectaComponent”对话框，如图4所示，在“Family”栏中选取“74LS”再在

“Component”栏中选取“74LS00D”，然后单击对话框右上角的“OK”按钮，如图4、图5所示图3单击“PlaceTTL”按钮「SelectaComponentDaubaM：|MasterD^tabafe|74L5OOD.SelectalFarmlie*■74STD■745T0JC・74Sflh<5JC74LS10N74LS112DComponent:?<500N“L50ID7<50lN7*502D7<SO2N741303074LS03N7H504D74LSO4N74L50BD7HS0BJ7<5O0N74LS09DFootprrtmacuf./Type：74LS107N74L5109O7<51O9N74L510DS.arduag74150007U509N7U5IO7D「SelectaComponentDaubaM：|MasterD^tabafe|74L5OOD.SelectalFarmlie*■74STD■745T0JC・74Sflh<5JC74LS10N74LS112DComponent:?<500N“L50ID7<50lN7*502D7<SO2N741303074LS03N7H504D74LSO4N74L50BD7HS0BJ7<5O0N74LS09DFootprrtmacuf./Type：74LS107N74L5109O7<51O9N74L510DS.arduag74150007U509N7U5IO7D74LSJSD7HSO5NIZEZZHQUAD2-WPUTNANDModelmanuf.flD:IPC-735I/DOH图4“SelectaComponent”对话框图5调出和非门操作（2）再用类似方法调出和非门、VCC电源和地线、单刀双掷开关，得到和非门仿真电路如图8所示。图6调出“VCC”电源和地线0 0 0 00 0 0 0匚E/qR,串I*，MUCH巽TRANSFC^Kii：翌NOK^LINEAfl.Ttwmponer*：中口F匚E/qR,串I*，MUCH巽TRANSFC^Kii：翌NOK^LINEAfl.Ttwmponer*：中口FCURRCN1_CCWTROU.usrawiMPSWI.06炉我壮D1P5W3臼即MXFtfirocrSPOTSwddi且阻EOl£"ZAPACJTOH/ENDUCtOfi/POTEMnOMtPJP5W7DIPSWn&1P5W9D5»*PK._LOMWPK7阳帆_3D5WPK_*0W*_5口5WPK/USWPS!_7CtSWPKJ[KWPK9Footpmtman/./Typft：图7调出单刀双掷开关VCC5VXMM1U1AVCC5VXMM1U1A图8和非门仿真电路(3)双击虚拟万用表图标“XMM1”，将出现它的放大面板，按下放大面板上的“电压”和“直流”两个按钮，可用它来测量直流电压，如图9所示。图9打开和设置虚拟万用表放大面板(4)双击仿真开关，按表1所示，分别按键盘上的“A”和“B”键，使和非门的两个输入端为表中4中情况，从虚拟万用表的放大面板上读出各种情况的直流电位，将它们填入表内，并将电位转换成逻辑状态填入表内。输出端电位输入端输出端电位逻辑状态

015110511151表1和非门电路输出逻辑状态2计数、译码和显示电路虚拟仿真2.1实验原理1计数计数是一种最简单、基本的逻辑运算，按计数器计数数字的增减分类，可分为加法计数器、减法计数器和可逆计数器等。用JK触发器组成的十进制异步加法计数器如图10所示。图10十进制异步加法计数器CD4017是一片十进制计数器，其功能如表2所示，图11是其引脚排列图。时钟时钟允许篁位输出状态LXL不变XHL不变XXH计数器复位（。产H,〜Qg=L）tLL进到下一级1XL不变XtL不变X 1进到下一级表2CD4017功能图(25—1J160L2 15_CLRQci一3 14-CLK0L4苫13-CEQr-5 § 12-con一6 H0M一7 10一■一8 9-Qi.图11管脚排列图CD4510是一种可预计的十进制加减可逆计数器，其引脚排列如图12所示，逻辑功能如表3所示。表3逻辑功能表图12表3逻辑功能表图12CD4510引脚排列图图13CD4511引脚排列图2译码和显示十进制计数器的输出经译码后驱动数码管，可以显示0〜9共10个数字，CD4511是BCD〜7段译码驱动集成电路，其引脚排列如图13所示。LT为试灯输入，BI为消隐输入、LE为锁定允许输入，A、B、C、D为