Multisim实验讲义

1模拟电路仿真实验二零一四年三月2软件简介电子工作平台ElectronicsWorkBench（EWB），是加拿大IIT公司于八十年代末、九十年代初推出的用于电路仿真与设计的EDA软件，又称为“虚拟电子工作台”。IIT公司从EWB6.0版本开始，将专用于电路仿真与设计模块更名为MultiSim，大大增强了软件的仿真测试和分析功能，大大扩充了元件库中的仿真元件数量，使仿真设计更精确、可靠。Multisim意为“万能仿真”。一.Multisim特点：1．采用直观的图形界面创建电路，在计算机屏幕上模仿真实实验室的工作平台，创建电路需要的元器件，电路仿真需要的测试仪器均可直接从屏幕上选取，操作方便。2．Multisim提供的虚拟仪器的控制版面外形和操作方式都与实物相似可实时显示测量结果。3．Multisim带有丰富测量元件，提供13000个元件，元件被分为不同的系列，可以非常方便的选取。此外还提供20种常用器件的逼真3D视图，给设计者以生动的器件，体会真实设计的效果（见图1）。4．Multisim具有强大的电路分析功能，提供了直流分析，交流分析，顺势分析，傅里叶分析，传输函数分析等19种分析功能。作为设计工具，它可以同其他流行的电路分析，设计和制版软件交换数据。5．Multisim还是一个优秀的电子技术训练工具，利用它提供的虚拟仪器可以比实验室中更灵活的方式进行电路实验，仿真电路的实际运行情况，熟悉常用电子仪器测量方法。6．有多种输入输出接口，与SPICE软件兼容，可相互转换。Multisim产生的电路文件还可以直接输出至常见的Protel、Tango、Orcad等印制电路板排版软件。3图13D效果电路二.主要功能1．直流工作点分析2．交流分析3．暂态分析4．傅立叶分析5．噪声分析6．失真分析7．直流扫描8．灵敏度分析9．参数扫描10．温度扫描11．零-极点分析12．传输函数分析13．最坏情况分析……4三.Multisim操作介绍1．操作界面2．文件基本操作与Windows常用的文件操作一样，Multisim10New--新建文件Open--打开文件Save--保存文件SaveAs--另存文件Print--打印文件PrintSetup--打印设置Exit--退出等相关的文件操作。以上这些操作可以在菜单栏File子菜单下选择命令，也可以应用快捷键或工具栏的图标进行快捷操作。3．元器件基本操作常用的元器件编辑功能有：590Clockwise--顺时针旋转9090CounterCW--逆时针旋转90FlipHorizontal--水平翻转FlipVertical--垂直翻转ComponentProperties--元件属性等。这些操作可以在菜单栏Edit子菜单下选择命令，也可以应用快捷键进行快捷操作。4．文本基本编辑对文字注释方式有两种：直接在电路工作区输入文字或者在文本描述框输入文字，两种操作方式有所不同a)电路工作区输入文字单击Place/Text命令或使用Ctrl+T快捷操作，然后用鼠标单击需要输入文字的位置，输入需要的文字。用鼠标指向文字块，单击鼠标右键，在弹出的菜单中选择Color命令，选择需要的颜色。双击文字块，可以随时修改输入的文字。b)文本描述框输入文字利用文本描述框输入文字不占用电路窗口，可以对电路的功能、实用说明等进行详细的说明，可以根据需要修改文字的大小和字体。单击View/CircuitDescriptionBox命令或使用快捷操作Ctrl+D，打开电路文本描述框，在其中输入需要说明的文字，可以保存和打印输入的文本。8.0版本是通过tool菜单的编辑器输入。5．图纸标题栏编辑单击Place/TitleBlock命令，在打开对话框的查找范围处指向Multisim/Titleblocks目录，在该目录下选择一个*.tb7图纸标题栏文件，放在电路工作区。用鼠标指向文字块，单击鼠标右键，在弹出的菜单中选择Properties命令，或者双击titleblock进行编辑。6．子电路创建子电路是用户自己建立的一种单元电路。将子电路存放在用户器件库中，可以反复调用并使用子电路。利用子电路可使复杂系统的设计模块化、层6次化，可增加设计电路的可读性、提高设计效率、缩短电路周期。创建子电路的工作需要以下几个步骤：选择、创建、调用、修改。子电路创建：单击Place/Hierarchicalblockfromfile命令，在屏幕出现SubcircuitName的对话框中输入子电路名称sub1，单点OK，选择电路复制到用户器件库，同时给出子电路图标，完成子电路的创建。子电路修改：双击子电路模块，在出现的对话框中单击EditSubcircuit命令，屏幕显示子电路的电路图，直接修改该电路图。子电路的输入/输出：为了能对子电路进行外部连接，需要对子电路添加输入/输出。单击Place/HB/SBConnecter命令或使用Ctrl+I快捷操作，屏幕上出现输入/输出符号，将其与子电路的输入/输出信号端进行连接。带有输入/输出符号的子电路才能与外电路连接。子电路选择：把需要创建的电路放到电子工作平台的电路窗口上，按住鼠标左键，拖动，选定电路。被选择电路的部分由周围的方框标示，完成子电路的选择。7．元器件栏从左到右依次是：新建，打开，保存，打印，打印预览，剪切，复制，粘贴，撤销，重做。满屏显示，放大，缩小，选择放大，100%显示。电源，电阻，二极管，三极管，集成电路，TTL集成电路，COMS集成电路，数字器件，混合器件库，指示器件库，其他器件库，电机类器件库，射频器件库。导线，总线。显示或隐藏设计项目栏，电路属性栏，电路元件属性栏，新建元件对话框，启动仿真分析，图表，电气规则检查，从Unltiboard导入数据，导出数据到unltiboard，使用元件列表，帮助。8．仪器仪表栏Multisim在仪器仪表栏下提供了19个常用仪器仪表，依次为数字万用表、函数发生器、瓦特表、双通道示波器、四通道示波器、波特图仪、频率计、字信号发生器、逻辑分析仪、逻辑转换器、IV分析仪、失真度仪、频谱7分析仪、网络分析仪、Agilent信号发生器、Agilent万用表、Agilent示波器、tektronix示波器、测量探针。双击打开详细界面。9．仪器仪表栏之示波器示波器的控制面板分为四个部分：a)Timebase（时间基准）Scale（量程）：设置显示波形时的X轴时间基准。Xposition（X轴位置）：设置X轴的起始位置。显示方式设置有四种：Y/T方式指的是X轴显示时间，Y轴显示电压值；Add方式指的是X轴显示时间，Y轴显示A通道和B通道电压之和；A/B或B/A方式指的是X轴和Y轴都显示电压值。b)ChannelA（通道A）Scale（量程）：通道A的Y轴电压刻度设置。Yposition（Y轴位置）：设置Y轴的起始点位置，起始点为0表明Y轴和X轴重合，起始点为正值表明Y轴原点位置向上移，否则向下移。触发耦合方式：AC（交流耦合）、0（0耦合）或DC（直流耦合），交流耦合只显示交流分量，直流耦合显示直流和交流之和，0耦合，在Y轴设置的原点处显示一条直线。c)ChannelB（通道B）通道A相同。d)Tigger（触发）触发方式主要用来设置X轴的触发信号、触发电平及边沿等。Edge（边沿）：设置被测信号开始的边沿，设置先显示上升沿或下降沿。Level（电平）：设置触发信号的电平，使触发信号在某一电平时启动扫描。触发信号选择：Auto（自动）、通道A和通道B表明用项应的通道信号作为触发信号；ext为外触发；Sing为单脉冲触发；Nor为一般脉冲触发。10．波特图仪（BodePlotter）利用波特图仪可以方便地测量和显示电路的频率响应，波特图仪适合于分析滤波电路或电路的频率特性，特别易于观察截止频率。需要连接两路信号，一路是电路输入信号，另一路是电路输出信号，需要在电路的输入端接交流信号。8波特图仪控制面板分为Magnitude（幅值）或Phase（相位）的选择、Horizontal（横轴）设置、Vertical（纵轴）设置、显示方式的其他控制信号，面板中的F指的是终值，I指的是初值。在波特图仪的面板上，可以直接设置横轴和纵轴的坐标及其参数。11．数字信号发生器（WordGenerator）数字信号发生器是一个通用的数字激励源编辑器，可以多种方式产生32位的字符串，在数字电路的测试中应用非常灵活。左侧是控制面板，右侧是字信号发生器的字符窗口。控制面板分为Controls（控制方式）、Display（显示方式）、Trigger（触发）、Frequency（频率）等几个部分。两个连接端口是ReadyandTriger12．逻辑转换器（LogicConverter）Multisim提供了一种虚拟仪器：逻辑转换器。实际中没有这种仪器，逻辑转换器可以在逻辑电路、真值表和逻辑表达式之间进行转换。有8路信号输入端，1路信号输出端。6种转换功能依次是：逻辑电路转换为真值表、真值表转换为逻辑表达式、真值表转换为最简逻辑表达式、逻辑表达式转换为真值表、逻辑表达式转换为逻辑电路、逻辑表达式转换为与非门电路。13．分析仪（IVAnalyzer）IV分析仪专门用来分析晶体管的伏安特性曲线，如二极管、NPN管、PNP管、NMOS管、PMOS管等器件。IV分析仪相当于实验室的晶体管图示仪，需要将晶体管与连接电路完全断开，才能进行IV分析仪的连接和测试。IV分析仪有三个连接点，实现与晶体管的连接。失真度仪（DistortionAnalyzer）失真度仪专门用来测量电路的信号失真度，失真度仪提供的频率范围为20Hz～100kHz。14．频谱分析仪（SpectrumAnalyzer）用来分析信号的频域特性，其频域分析范围的上限为4GHz。SpanControl用来控制频率范围，选择SetSpan的频率范围由Frequency区域决定；选择ZeroSpan的频率范围由Frequency区域设定的中心频率决定；选择Full9Span的频率范围为1KHz～4GHz。Frequency用来设定频率：Span设定频率范围、Start设定起始频率、Center设定中心频率、End设定终止频率。Amplitude用来设定幅值单位，有三种选择：dB、dBm、Lin。Db=10log10V；dBm=20log10（V/0.775）；Lin为线性表示。15．网络分析仪（NetworkAnalyzer）网络分析仪主要用来测量双端口网络的特性，如衰减器、放大器、混频器、功率分配器等。Multisim提供的网络分析仪可以测量电路的S参数、并计算出H、Y、Z参数。16．仿真Agilent仪器仿真Agilent仪器有三种：Agilent信号发生器、Agilent万用表、Agilent示波器。这三种仪器与真实仪器的面板，按钮、旋钮操作方式完全相同，使用起来更加真实。17．tektronix示波器18．测量探针。四.Multisim基本分析方法1.直流工作点分析（DCOperatingPointAnalysis）直流工作点分析也称静态工作点分析，电路的直流分析是在电路中电容开路、电感短路时，计算电路的直流工作点，即在恒定激励条件下求电路的稳态值。在电路工作时，无论是大信号还是小信号，都必须给半导体器件以正确的偏置，以便使其工作在所需的区域，这就是直流分析要解决的问题。了解电路的直流工作点，才能进一步分析电路在交流信号作用下电路能否正常工作。求解电路的直流工作点在电路分析过程中是至关重要的。2.交流分析（ACAnalysis）交流分析是在正弦小信号工作条件下的一种频域分析。它计算电路的幅频特性和相频特性，是一种线性分析方法。Multisim在进行交流频率分析时，首先分析电路的直流工作点，并在直流工作点处对各个非线性元件做线性化处理，得到线性化的交流小信号等效电路，并用交流小信号等效电路计算电10路输出交流信号的变化。在进行交流分析时，电路工作区中自行设置的输入信号将被忽略。也就是说，无论给电路的信号源设置的是三角波还是矩形波，进行