第1章 Multisim10 电路设计及应用

第1章Multisim10电路设计及应用3.1Multisim10的基本功能与基本操作3.1.1Multisim10简介Multisim的前身为EWB（ElectronicsWorkbench）软件。它以界面形象直观、操作方便、分析功能强大、易学易用等突出优点，早在20世纪90年代初就在我国得到迅速推广，并作为电子类专业课程教学和实验的一种辅助手段。21世纪初，EWB5.0更新换代推出EWB6.0，并更名为Multisim2001；2003年升级为Multisim7.0；2005年发布Multisim8.0时其功能已十分强大，能胜任电路分析、模拟电路、数字电路、高频电路、RF电路、电力电子及自动控制原理等个方面的虚拟仿真，并提供多达18种基本分析方法。Multisim10.0和Ultiboard10.0是美国国家仪器公司下属的ElectroNIcsWorkbenchGroup推出的交互式SPICE仿真和电路分析软件，专用于原理图捕获、交互式仿真、电路板设计和集成测试。通过将NIMultisim10.0电路仿真软件和LabVIEW测试软件相集成，那些需要设计制作自定义印制电路板（PCB）的工程师能够非常方便地比较仿真数据和真实数据，规避设计上的反复，减少原型错误并缩短产品上市时间。使用Multisim10.0可交互式地搭建电路原理图，并对电路行为进行仿真。Multisim提炼了SPICE仿真的复杂内容，这样使用者无需懂得深入的SPICE技术就可以很快地进行捕获、仿真和分析新的设计，使其更适合电子学教育。通过Multisim和虚拟仪器技术，使用者可以完成从理论到原理图捕获与仿真，再到原型设计和测试这样一个完整的综合设计流程。Multisim10.0和Ultiboard10.0推出了很多专业设计特性，主要是高级仿真工具、增强的元件库和扩展的用户社区。主要的新增特性包括：元件库包括1200多个新元器件和500多个新SPICE模块，这些都来自于如美国模拟器件公司（AnalogDevices）、凌力尔特公司（LinearTechnology）和德州仪器（TexasInstruments）等业内领先的厂商，其中也包括100多个开关模式电源模块；汇聚帮助（ConvergenceAssistant）功能能够自动调节SPICE参数，纠正仿真错误；数据的可视化分析功能，包括一个新的电流探针仪器和用于不同测量的静态探点，以及对BSIM4参数的支持。NIUltiboard10.0为用户在做PCB设计时的布局布线提供了一个易于使用的直观平台。整个设计的过程从布局、元器件摆放到布铜线都在一个灵活设计环境中完成，使得操作速度和控制都达到最优化。拖放和移动元器件及布铜线的速度在NIUltiboard10.0中得到了显著提高。这些功能的增强都使得从原理图到实际电路板的转换变得更便捷，也使最后的PCB设计质量得到很大的提高。下面将对Multisim10的基本功能与基本操作做一个简单的介绍，使读者能够较快地熟悉Multisim10的基本操作。3.1.2Multisim10的基本操作界面打开Multisim10.0后，其基本见面如图3-1所示。Multisim10.0的基本见面主要包括菜单栏、标注工具栏、视图工具栏、主工具栏、仿真开关、元件工具栏、仪器工具栏、设计工具栏、电子工作区、电子表格视窗和状态栏等。下面对各部分加以介绍。（1）菜单栏和其他应用软件一样，菜单栏中分类集中了软件的所有功能命令。Multisim10.0的菜单栏包含12个菜单，分别为文件（File）菜单、编辑（Edit）菜单、视图（View）菜单、放置（Place）菜单、MCU菜单、仿真（Simulate）菜单、文件输出（Transfer）菜单、工具（Tools）菜单、报告（Reports）菜单、选项（Options）菜单、窗口（Windows）菜单和帮助（Help）菜单。以上每个菜单下都有一系列菜单项，用户可以根据需要在相应的菜单下寻找。（2）标准工具栏标准工具栏如图3-2所示，主要提供一些常用的文件操作功能，按钮从左到右的功能分状态栏标准工具栏元件工具栏菜单栏主工具栏仿真工具栏仿真开关电子表格视窗仪器工具栏电路工作区视图工具栏设计工具箱图3-1Multisim10.0的基本界面别为：新建文件、打开文件、打开设计实例、文件保存、打印电路、打印预览、剪切、复制、粘贴、撤销和恢复。（3）视图工具栏视图工具栏按钮从左到右的功能分别为：全屏显示、放大、缩小、对指定区域进行放大和在工作空间一次显示整个电路。（4）主工具栏主工具栏如图3-3所示，它集中了Multisim10.0的核心操作，从而使电路设计更加方便。该工具栏中的按钮从从左到右为：显示或隐藏设计工具栏；显示或隐藏电子表格视窗；打开数据库管理窗口；图形和仿真列表；对仿真结果进行后处理；ERC电路规则检测；屏幕区域截图；切换到总电路；将Ultiboard电路的改变反标到Multisim电路文件中；将Multisim原理图文件的变化标注到存在的Ultiboard10.0文件中；使用中的元件列表；帮助。（5）仿真开关用于控制仿真过程的开关有两个：仿真启动/停止开关和仿真暂停开关。图3-2标准工具栏图3-3主工具栏（6）元件工具栏Multisim10.0的元件工具栏包括16种元件分类库，如图3-4所示，每个元件库放置同一类型的元件，元件工具栏还包括放置层次电路和总线的命令。元件工具栏从左到右的模块分别为：电源库、基本元件库、二极管库、晶体管库、模拟器件库、TTL器件库、CMOS元件库、杂合类数字元件库、混合元件库、功率元件库、杂合类元件库、高级外围元件库、RF射频元件库、机电类元件库、微处理模块元件库、层次化模块和总线模块。其中，层次化模块是将已有的电路作为一个子模块加到当前电路中。（7）仪器工具栏仪器工具栏包含各种对电路工作状态进行测试的仪器仪表及探针，如图3-5所示，仪器工具栏从左到右分别为：数字万用表、函数信号发生器、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、伏安特性分析仪、失真分析仪、频谱分析仪、网络分析仪、安捷伦函数发生器、安捷伦示波器、泰克示波器、测量探针、LabVIEW虚拟仪器和电流探针。（8）设计工具箱设计工具箱用来管理原理图的不同组成元素。设计工具箱由3个不同的选项卡组成，分别为层次化（Hierachy）选项卡、可视化（Visibility）选项卡和工程视图（ProjectView）选项卡，如图3-6（a）~（c）所示。下面介绍个选项卡的功能：“层次化”选项卡：该选项卡包括了所设计的个层化电路，页面上方的5个按钮从左到右为：新建原理图、打开原理图、保存、关闭当前电路图和（对当前电路、层次化电路和多页电路）重命名；“可视化”选项卡：由用户决定工作空间的当前选项卡面显示哪些层；“工程视图”选项卡：显示所建立的工程，包括原理图文件、PCB文件、仿真文件等。图3-5仪器工具栏图3-4元件工具栏（9）电路工作区在电路工作区中可进行电路的编制绘制、仿真分析及波形数据显示等操作，如果有需要，还可以在电路工作区内添加说明文字及标题框等。（10）电子表格视窗在电子表格视窗可方便查看和修改设计参数，例如，元件的详细参数，设计约束和总体属性等。电子表格视窗包括4个选项卡，分别如图3-7（a）~（d）所示。下面介绍个选项卡的功能。(b)“可视化”选项卡(a)“层次化”选项卡(c)“工程视图”选项卡图3-6设计工具箱(a)Results选项卡(b)Net选项卡Results选项卡：该选项卡面可显示电路中元件的查找结果和ERC校验结果，但要使ERC校验结果显示在该页面上，需要运行ERC校验时选择将结果显示在ResultPane上。Nets选项卡：显示当前电路中所以网点的相关信息，部分参数可以自定义修改。该选项卡上方有9个按钮，它们的功能分别为：找到并选择指定网点；将当前列表以文本格式保存到指定位置；将当前列以CSV（CommaSeparateValues）格式保存到指定位置；将当前列表以Excel电子表格的形式保存到指定位置；按已选栏数据的升序排列数据；按已选栏数据的降序排列数据；打印已选表项中的数据；复制已选表项中的数据到剪切板；显示当前设计所有页面中的网点（包括所有子电路、层次化电路模块及多页电路）。Components选项卡：显示当前电路中所有元件的相关信息，部分参数可自定义修改。该选项卡上方有10个按钮，它们的功能分别为：找到并选择指定元件；将当前列表以文本格式保存到指定位置；将当前列以CSV（CommaSeparateValues）格式保存到指定位置；将当前列表以Excel电子表格的形式保存到指定位置；按已选栏数据的升序排列数据；按已选栏数据的降序排列数据；打印已选表项中的数据；复制已选表项中的数据到剪切板；显示当前设计所有页面中的元件（包括所有子电(c)Components选项卡(d)PCBLayers选项卡图3-7电子表格视窗路、层次化电路模块及多页电路）；替换已选元件。PCBLayers选项卡：显示PCB层的相关信息，其页面上按钮和上面的相同，不再赘述。（11）状态栏状态栏用于显示有关当前操作及鼠标所指条目的相关信息。（12）其他以上内容主要介绍了Multisim10.0的基本界面组成部分。当用户常用“视图”菜单下的其他功能窗口和工具栏时，也可将其放入界面中。3.1.3Multisim10的菜单栏1.File菜单该菜单主要用于管理所创建的电路文件，对电路文件进行打开、保存等操作，其中大多数命令和一般Windows应用软件基本相同，这里不赘述。下面主要介绍Multisim10.0的特有命令：OpenSamples：可打开安装路径下的自带实例；NewProject，OpenProject，SaveProject和CloseProject：分别对一个工程文件进行创建、打开、保存和关闭操作。一个完整的工程包括原理图、PCB文件、仿真文件、工程文件和报告文件；VersionControl：用于控制工程的版本。用户可以用系统默认产生的文件名或自定义文件名作为备份文件的名称对当前工程进行备份，也可恢复以前版本的工程；PrintOptions：包括两个子菜单，PrintCircuitSetup子菜单为打印电路设置选项；PrintInstruments子菜单为打印当前工作区内仪表波形图选项。2.Edit菜单“编辑”菜单下的命令主要用于在绘制电路图的过程中，对电路和元件进行各种编辑操作。一些常用操作，例如，复制，粘贴等和一般Windows应用程序基本相同，这里不再赘述。下面介绍一些Multisim10.0特有的命令。DeleteMulti-Page：从多页电路文件中删除指定页。执行该项操作一定要小心，尽管使用撤销命令可恢复一次删除操作，但删除的信息无法找回；PasteasSubcricuit：将剪贴板中已选的内容粘贴成电子电路形式；Find：搜索当前工作区内的元件，选择该项后可弹出对话框，其中包括要寻找元件的名称、类型及寻找的范围等；GraphicAnnotation：图形注释选项，包括填充颜色、类型、画笔颜色、类型和箭头类型；Order：安排已选图形的放置层次；AssigntoLayer：将已选的项目（例如，REC错误标志、静态指针、注释和文本/图形）安排到注释层；LayerSetting：设置可显示的对话框；Orientation：设置元件的旋转角度；TitleBlackPosition：设置已有的标题框的位置；EditSymbol/TitleBlock：对已选定的图形符号或工作区内的标题框进行编辑。在工作区内选择一个元件，选择该命令，编辑元件符号，弹出的“元件编辑”窗口，在这个窗口中可对元件各引脚端的线型、线长等参数进行编辑，还可以自行添加文字和线条等；选择工作区内的标题框，选择该命令，弹出“标题框编辑”窗口，可对选中的文字、边框或位图等进行