multisim8.0

1第三部分电子电路仿真软件Mulitisim8使用介绍2一、前言实验是大学学习过程中不可缺少的一个环节，对我们深刻理解课堂理论、理论联系实际、强化动手能力、训练创新思维都有着不可替代的作用。因此，对一所大学的评估，实验室的硬件条件是一重要指标。对于任何一个电子电路实验室都应具备以下条件：空间、工作台、元器件库、仪器、设备、工具。由于各种条件的限制，如投资、时间、空间……，实验室又给我们带来一些限制。如：我们不可能在实验室配备所有的元器件；不可能将各种仪器、设备装配到人手一套；不可能在你任意想做试验的时间提供试验条件；不可能提供你所需要的所有设备；不可能提供你所想象出来所有试验环境；实验室也不可能承担过大的损耗——元器件的损耗、仪器、设备的损耗。因此，实验室有诸多对我们的限制——只能在规定的时间内完成使用规定元器件、规定的仪器、设备条件下完成规定的试验。随着计算机技术的发展，可否构造出一种虚拟实验室来克服这些传统意义上的实验室的不足呢？答案是肯定的，这就是电子电路设计自动化软件（EDA）。我们使用各种元器件搭建的电路都是为了一个目的——对给定信号利用电路对信号进行某种运算，得到所要求的输出（电流、电压、……）。对于各种元器件运算的数学模型，有些我们是非常清楚的（如：电容、电阻、电感），有些是在一定的条件下可以用某种数学模型来近似（如：硅三极管工作在小信号放大状态时，其模型是一电流控制电流源；MOS管在小信号放大状态时，其模型是一电压控制电流源、……）。还有一些则是通过大量统计数据得到的经验数学模型（如：传输线、……）。在已知元器件数学模型的基础上，用元器件搭建的电路也可以看成是各个数学模型的连接，电路各点的电压、电流可以通过给定元器件的数学模型精确计算。于是，利用计算机程序的计算过程就可以模拟各种电路的工作和测量分析过程，即：将原来的试验过程变成为一种计算过程，将计算结果以各种方式显示出来——如：数字、曲线、表格、仪表指示等。如果元器件的模型足够多，测量、分析的程序足够多，多到足以涵盖我们所搭建的各种电路和对电路的各种测量和分析，那么这个由众多程序组成的软件包就构成了我们的虚拟实验室！换言之，你拥有了软件包就拥有了“实验室”。在这个“实验室”中，元器件符号的连接本质上是对应数学模型程序的有序堆砌，电子电路的测量、分析结果就是数学模型程序运算的输出。电子电路仿真软件Mulitisim8就是这样一个电子电路实验室。虚拟实验室与传统实验室相比具有以下优势：1．不受时间、空间的限制——只要你拥有计算机和Mulitisim8就可以进行各种电子电路的仿真试验。2．近乎零损耗——不必担心会烧毁仪器、设备、元器件。3．大量节省实验时间时间——由于它具有足够多的虚拟元器件、虚拟仪器、仪表和虚拟工具，对于实验中的需求可以做到召之即来、挥之即去。4．为试验者提供了丰富的想象空间，为创新设计奠定了基础。Mulitisim8与其它电子电路仿真软件有所不同的是：软件的使用在绝大部分情况下不需要编程序，因此使用非常简单、方便。Mulitisim8是一个由虚拟电子元器件以及虚拟仪器、仪表和虚拟工具构成的组态软件，可以完成绝大多数电路的仿真分析。虚拟实验室虽好，但不能说有了虚拟实验室就可以取代传统实验室。原因在于电路的组成形态是复杂的，我们可以为各种组成电路的电子元器件建立各种数学模型，使之虚拟化，但这些模型的建立是有条件的。也就是说，在一定的条件下电路模型可以反映电路内电流电压的真实变化；但如果超出了限定的条件，模型就失去了意义。例如：继电器的干扰（触头电流小时没有问题，当触头电流达到一定程度，由触头开闭产生的干扰对电路的影响就不能不考虑）、高频环境工作下的普通电阻（频率较低时表现为纯电阻，当频率高到一定程度时其电抗的特性就会表现出来）、各元器件间的电磁耦合（频率较高时各3元器件间的电磁耦合加强，元器件的排列位置的重要性大大上升）等问题的数学描述都属于分布参数范畴。而这种分布参数的数学描述是非常困难的，在虚拟实验室中也很难仿真，必须通过具体试验去解决遇到的问题。我们将电子电路实验室里必备的装备总结一下：1）电源——各种电压、电流等级的交流、直流电源（电压源、电流源、受控源……）。2）信号源——各种信号发生器（周期的、非周期的、随机的……）。3）电子元器件库——各种电子元器件（通常理解为：器件以半导体材料构造；元件以非半导体材料构造）。4）仪器、仪表——各种测量、分析使用的仪器、仪表（万用表、频率计、各种示波器——双踪的、多踪的、模拟数字混合的、频谱分析仪、失真度仪……）。5）各类工具——焊接元器件用工具、摘除元器件用工具、各类辅助工具（镊子、改锥、钳子……）、辅助材料（焊锡、助焊剂、连接线……）。6）必备的说明书——仪器、设备的使用说明书等。所有这些在虚拟实验室——Mulitisim8中已经为我们准备就绪，只不过它们是以计算机软件的形式出现的。限于版面，下面仅将Mulitisim8的基本的功能及使用方法介绍给大家，有些较复杂的使用方法，可参考Mulitisim8的随机帮助文件。接下来，让我们一同走进虚拟实验室——Mulitisim8。二、Mulitisim8的快速入门根据Mulitisim8安装文件的提示，完成软件安装。第一次启动Mulitisim8后，会出现如图1-1所示的界面。图1-1Mulitisim8界面图1．Mulitisim8界面介绍Mulitisim8的工作界面可以分成几个区域。（1）菜单命令区:提供了各类下拉菜单命令，如图1-2所示。4图1-2菜单命令区（2）工具按钮区：提供了与菜单命令相对应的主要快捷按钮，如图1-3所示。图1-3工具按钮区（3）元器件库区：提供各种虚元器件和实元器件，如图1-4所示。图1-4元器件库区（4）虚拟仪器区（界面右侧）：右侧竖列图标为虚拟仪器区，提供了各类虚拟仪器。（5）电路设计窗口区：界面中央带有标尺和网格的区域为电路设计窗口区。（6）DesignToolbox：设计工具框（界面左侧）。DesignToolbox包含三个选项卡：Visibility——改变当前电路设计窗口内电路的显示状态。Hierarchy——观察电路设计窗口内的电路组成情况。ProjectView——观察一个电路工程的构成情况。在设计工具框的右上方，有一些快捷工具按钮可供使用，其功能与File菜单的相关功能等价。（7）SpreadsheetView：单观察区（界面底部）。SpreadsheetView包含四个选项卡：Results：显示电路连接的检查结果。Nets：观察电路的节点情况。Components：观察电路所使用的元件情况。PCBLayers：观察电路PCB板的情况。后三项选项卡中，都有可修改参数，一般情况下无需修改。当选择后三项选项卡时，在表单观察区的右上角，有一些工具可供使用：快速查找、生成文件各类文件、对选择列排序、打印、选择显示内容……。2．Mulitisim8快速入门通过Mulitisim8提供的范例可使我们以最快的速度对Mulitisim8的工作过程有一个清晰的了解。具体操作如下：（1）使用菜单命令区的File→OpenSample…命令，进入Mulitisim8的范例目录，选择打开ClassB_PushPullAmp.ms8（乙类推挽放大器）文件。（2）将鼠标指向工具按钮区的各图标，鼠标处会出现图标功能说明。尝试使用工具按钮区的“Togglefullscreen（F8）”、“Increasezoom（F9）”、“Decreasezoom（F9）”、“ZoomtoselectArea（F10）”、“Zoomfittopage（F7）”、“Showorhidedesigntoolbox”、“Showorhidespreadsheetbar”、“Databasemanager”、“Electricalruleschecking”、“Help”、“…InUseList…”、“LaunchEDAparts.com”等工具，体会其作用。（3）请注意表单观察区（SpreadsheetView）提供的各种信息。在表单观察区分别选择Nets、Components选项卡，点击选中表格中的某一行，观察电路区的情况。点击右键选中表格中的某一行，选择弹出菜单中的各选项，体会其作用。点击表单的标题栏，选中一列后，尝试使用表单观察区右上角的各项工具，体会其作用。（4）请注意设计工具框（DesignToolbox）提供的各种信息。选择设计工具框Visibility选项卡，对其中的复选框进行操作，注意观察电路设计窗口中的变化，体会各选项的作用。选择设计工具框Hierarchy选项卡，观察其内容。尝试使用设计工具框顶部右侧的各项工具，体会其作用。5（5）在工具按钮区点击Run/StopSimulation（F5）图标启动电路仿真（与Simulate→Run命令等价）。启动电路仿真后界面底部右侧会出现仿真时间显示和仿真状态指示。双击电路中的示波器图标，就会看到乙类推挽放大器的输出在示波器上的波形。尝试对示波器面板上的各参数进行修改，仔细观察修改后的波形变化情况；尝试对示波器面板上的各功能键进行操作，体会其作用。（6）在工具按钮区点击Run/StopSimulation（F5）图标停止电路仿真。双击电路中的各个元件，观察弹出菜单的各部分内容，观察完成后，点击“取消”。双击电路中的输入信号源V1，在弹出菜单内，将Frequency（F）改成2kHz后点击“确定”关闭菜单。（7）重复第（5）步操作。也可以仿照上述步骤，对系统提供的其它范例进行操作最后注意：在退出Mulitisim8系统时，不要对进行修改过的ClassB_PushPullAmp.ms8文件存盘。三、定制适合自己使用的工作界面和工作环境当我们第一次安装并使用Mulitisim8系统时，系统为我们定制了一个默认的工作界面。有时我们会感到此工作界面使用不方便或不符合自己的工作习惯。为了使工作界面的布置更加适合自己工作的习惯和特点，在开始工作前，往往需要对工作界面进行重新定制。1．定制自己的工作界面最简单的定制方法是使用命令菜单中的View命令下的子命令和View→Toolbars子菜单进行定制，它可以确定和取消放置在工作界面上的快捷工具组。尝试使用各种View命令下的子命令和子菜单进行自己的工作界面定制。更为细腻的工作环境定制可以通过另一种方法完成——使用命令菜单中的Option命令。1）Option→GlobalPreferences…（全局参数定制）Paths——设置保存各种文件的路径Save——保存方法Parts——元器件放置模式、符号标准、相位移动方向、仿真模式设置General——元器件选择方式和布线方式设置2）Option→SheetProperties…（电路图纸标题栏定制）该功能与在电路设计窗口中点击右键选择Properties等价。Circuit——元器件相关参数（编号、参数、说明……）的显示设置，元器件的网络编号、总线入口号、电路色彩的设置Workspace——电路图形态设置（网格、图面……）Wiring——线宽设置Font——字体设置PCB——PCB图的有关设置Visible——可视参数的设置3）Option→CustomizeUserInterface…（菜单与工具栏的定制）Command选项卡——将指定命令放置在指定的命令菜单里或工具按钮区中（直接拖入），也可将命令菜单里或工具按钮区中的指定项目删除（直接拖出）。Toolbars选项卡——将被选择的虚拟元器件库放置在工作界面上（指定选择项），也可将指定的虚拟元器件库库删除（取消指定选择项）。Keyboard选项卡——对指定功能构造自己喜欢的快捷键方式。Manu选项卡——可以定制在设计电路时点击右键后弹出的菜单内容，增加Command选项卡中提供的各种命令或删除菜单中已有的命令，也可以在指定的命令菜单里或工具按钮区中增加Command选项卡中提供的各种命令，或将命令菜单里或工具按钮区中的指定项目删除（类似Comman