《电路分析基础课程设计指导》

第一章软件简介随着时代的发展，计算机技术在电子电路设计中发挥越来越大的作用。八十年代后期，出现了一批优秀的电子设计自动化（EDA：ElectronicDesignAutomation）软件，如PSPICE、EWB等，EDA软件工具代表着电子系统设计的技术潮流。本章介绍加拿大IIT公司（InteractiveImageTechnologies）最新推出的EDA软件Multisim7的用户界面和基本操作。1.1Multisim7用户界面这一节将系统地介绍Multisim7用户界面的基本操作和命令。启动Windows“开始”菜单中的Multisim7，弹出如图1－1所示的Multisim7用户界面。1.1.1菜单栏表1-1Multisim菜单命令菜单命令功能说明EditFlipHorizontal水平翻转所选择的元件图1－1Multisim7用户界面菜单栏标准工具栏仿真开关元件列表元件工具栏虚拟工具栏电路窗口仪表工具栏1FlipVertical垂直翻转所选择的元件90Clockwise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ViewToolbars显示或隐藏标准工具栏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ZoomIn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PlaceComponent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放置折线、长方形、椭圆、圆弧、多变形等图形Title放置一个标题块SimulateRun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仪表DefaultInstrumentSettings默认仪器缺省设置Analyses对当前电路进行分析Postprocessor对电路分析进行后处理2SimulationErrorLog/AuditTrail仿真错误记录/检查追踪GlobalComponentTolerance设置全局元件的容差Transfer用于将Multisim7的电路文件或仿真结果输出到其它应用软件ToolsDatabaseManagement打开元件库管理对话框SymbolEditor符号编辑器ComponentWizard元件创建向导RenumberComponent元件重新编号ReplaceComponent元件替换ReportsBillofMaterials产生当前电路文件的元件清单文件ComponentDetailReport元件库中元件详细报告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Options用于定制电路的界面和某些功能的设置Help为用户提供在线技术帮助和使用指导1.1.2标准工具栏标准工具栏如图1－2所示。图1－2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等按钮。1.1.3仿真开关仿真开关如图1－3所示，主要用于仿真过程的控制。图1－3仿真开关1.1.4元件工具栏3Multisim7把所有的元件分成13类库，再加上放置分层模块、总线、登陆网站共同组成元件工具栏，如图1－4所示图1－4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）、其它元件库（Miscellaneous）、射频元件库（RF）、机电类元件库（Electromechanical）、放置分层模块、放置总线、登陆个按钮组成，如图1－5所示。点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1－5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）、其它元件工具栏（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）。1.1.6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。1.1.7仪表工具栏Multisim7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1－6所示。图1－6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）、示波器（Oscilloscope）、4通道示波器（4ChannelOscilloscope）、波特图仪（BodePlotter）、4图1-7电容充放电电路频率计数器（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－Analysis）、失真分析仪（DistortionAnalyzer）、频谱分析仪（SpectrumAnalyzer）、网络分析仪（NetworkAnalyzer）、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）。1.2电路仿真实例前面介绍了Multisim7的用户使用界面和主要菜单命令，为了使读者对Multisim7的使用有一个初步认识，下面以电容充放电电路为例，简要介绍利用Multisim7来创建电路图和仿真的过程。电容充放电电路如图1－7所示。该电路是由2个电阻、1个电容、1个12V直流电源和1个关组成。利用Multisim7软件建立的电子工作平台，可以方便的创建该电路，并分析电路的性能。1.4.1创建电路图1.启动软件Multisim7软件点击Windows“开始”菜单中的Multisim7，就会打开Multisim7的用户界面，并在电路窗口中自动建立一个文件名为“Circuit1”的电路文件。2.放置元件Multisim7将若干元件模型分门别类存放在元件工具栏中，元件模型是电路仿真的基础。所需的元件可以从元件工具栏（ComponentToolbar）或虚拟元件工具栏（VirtualToolbar）中提取，两者不同的是，从元件工具栏中提取的元件都与具体型号的元件相对应，在元件属性对话框中不能更改元件的参数（制造元件的性能参数，如电阻、电容、电感的大小，三极管的IS、NF、BF、VAF、ISE等参数），只能用另一型号的元件来代替。从虚拟元件工具栏中提取的元件的大多数参数都是该种/类元件的典型值，部分参数可由用户根据需要自行确定，且虚拟元件没有元件封装，故制作印刷电路板时，虚拟元件将不会出现PCB文件中。下面以放置虚拟元件为例来说明放置元件的过程。（1）放置电阻用鼠标点击Multisim7用户界面的虚拟元件工具栏中的基本元件工5具栏（ShowBasicComponentsBar）按钮，弹出BasicComponent窗口，再点击该窗口右上角的PlaceResistor按钮，选中的电阻就会随着鼠标的移动在电路窗口中移动。移到合适的位置后，点击鼠标左键，就可将1Kohm电阻水平放到指定的位置。同理，可将另外1个电阻放到电路窗口适当的位置上。由于这个电阻在电路中应为垂直放置，可将其选中，执行EDIT菜单中的“90Clockwise”或“90CounterCW”命令，或直接在该电阻上点击鼠标右键，选择上述命令，将它垂直放置。然后进行对第二个电阻参数的修改。从虚拟元件工具栏中选取的电阻均被默认为1Kohm。在修改电阻参数的时候，可以双击指定电阻元件，弹出的窗口如图1－8所示。此时，可在Resistance一栏中进行电阻阻值的调整。更改为2Kohm后，按“确定”按钮，可以看到第二个电阻阻值随即变成了2Kohm。（2）放置电容放置电容与放置电阻过程基本相似，只需在弹出的BasicComponent窗口中点击PlaceVirtualCapacitor按钮,就可找到容值为1uF的虚拟电容元件，点击鼠标左键，将之放到电路窗口中合适的地方。双击该电容，可在弹出的窗口中将电容参数改为10uF。右键点击该电容，选择“90Clockwise”或“90CounterCW”命令，将它垂直放置。（3）放置12V直流电源和接地线点击虚拟元件工具栏中的电源元件工具栏（ShowPowerSourceComponentsBar）按钮，弹出PowerSource窗口。选择放置直流电压源（PlaceDCVoltageSource）按钮，即可获得12V直流电压源。选择PlaceGround图1－8调整虚拟电阻元件阻值6按钮，可放置地线。（4）放置开关点击Multisim7用户界面的元件工具栏的Basic元件库按钮，弹出SelectaComponent对话框，再点击该对话框左侧Family滚动窗口中的SWITCH，SelectaComponent对话框变成如图1－9所示的界面。在Component栏中选择SPDT，得到由空格键（Space）控制的双向开关。3．连接电路在Multisim7的电路窗口中连接元件非常简捷方便，通常有以下两种类型：（1）元件与元件的连接。将鼠标指针移动到所要连接元件的引脚上，鼠标指针就会变成中间有黑点的十字架，如图1－10（a）所示。点击鼠标并移动，就会拖出一条实线，如图1－10（b）所示，移动到所要连接元件的引脚时，再次点击鼠标，就会将两个元件的引脚连接起来。（2）元件与连线的连接。从元件引脚开始，将鼠标指针移动到所要连接元件的引脚上，点击鼠标并移动，移动到所要连接的连线时，再次点击鼠标，就会将元件与连线连接起来，同时在连线的交叉点上，自动放置一个节点。图1－9放置开关（b）（a）图1－10元件与元件的连接7按此方法连接放置的元件，连接完成后的电路图如图1－7所示。4．编辑元件为了使创建完成的电路符合工程习惯，便于仿真分析，可以对创建完成后的电路图作进一步的编辑。常用的编辑如下所示：（1）调整元件如对