電路仿真與工具軟件應用第二章學習

1、山東師范大學山東師范大學第二講 Multisim10 概述（下）2.1 Multisim10的元器件庫簡介2.2 元器件編輯簡介2.3 Multisim10的仿真入門2.4 仿真電路的故障診斷入門山東師范大學山東師范大學2.1 Multisim10的元器件庫簡介元器件是創(chuàng)建仿真電路的基礎(chǔ)，multisim的元器件分別存放在不同類別的元器件庫中，每類元器件又分不同的系列，這種分級存放的體系給用戶調(diào)用元器件帶來很大的方便。和早期版本相比，multisim9以后增加了單片機元器件庫（含51、PIC以及一部分ROM和RAM）和高級外設(shè)元器件庫，這無疑將推動單片機的應用和發(fā)展。因為傳統(tǒng)方法開發(fā)單片機電路

2、必須借助硬件仿真器。山東師范大學山東師范大學2.1.1 電源庫電源信號電壓源信號電流源受控電壓源受控電流源控制函數(shù)模塊山東師范大學山東師范大學2.1.2 基本元器件庫虛擬元器件額定元器件電阻排開關(guān)變壓器非線形變壓器繼電器連接器插座雜項元件與系統(tǒng)電阻電容電感電解電容可變電容可變電感電位器山東師范大學山東師范大學2.1.3 二極管庫虛擬二極管二極管齊納二極管發(fā)光二極管整流橋肖特基二極管可控硅雙向二極管雙向可控硅變?nèi)荻O管PIN二極管山東師范大學山東師范大學2.1.4 晶體管庫虛擬晶體管NPN-BJTPNP-BJT達林頓NPN達林頓PNP達林頓晶體管列陣內(nèi)置電阻偏置NPN晶體管內(nèi)置電阻偏置PNP晶體

3、管BJT列陣絕緣珊雙極型晶體管N溝道耗盡型MOSFETN溝道增強型MOSFETP溝道增強型MOSFETN溝道結(jié)型場效應管P溝道結(jié)型場效應管功率級N溝道MOS管功率級P溝道MOS管功率級MOS對管單結(jié)晶體管溫度模型山東師范大學山東師范大學2.1.5 運算放大器庫（模擬元器件庫）虛擬運算放大器運算放大器電流輸出型運放比較器寬頻帶放大器特殊函數(shù)功能模塊山東師范大學山東師范大學2.1.6 TTL元器件庫74標準系列74標準-集成電路74肖特基系列74肖特基-集成電路74低功耗肖特基系列74低功耗肖特基-集成電路74快速系列74先進低功耗肖特基系列74先進肖特基系列山東師范大學山東師范大學2.1.7 C

4、MOS元器件庫4000系列5V的CMOS4000系列5V的CMOS數(shù)字集成電路4000系列10V的CMOS4000系列10V的CMOS數(shù)字集成電路4000系列15V的CMOS74系列2V的HC MOS74系列4V的HC MOS74系列4V的HC MOS數(shù)字集成電路74系列6V的HC MOSTinyLogic系列2V的CMOS數(shù)字集成電路TinyLogic系列3V的CMOS數(shù)字集成電路TinyLogic系列4V的CMOS數(shù)字集成電路TinyLogic系列5V的CMOS數(shù)字集成電路TinyLogic系列6V的CMOS數(shù)字集成電路山東師范大學山東師范大學2.1.8 單片機模塊庫山東師范大學山東師范大

5、學2.1.9 高級外設(shè)模塊庫鍵盤LCD顯示器終端其他高級外設(shè)山東師范大學山東師范大學2.1.10 其他數(shù)字器件庫門電路和觸發(fā)器DSP芯片F(xiàn)PGAPLD模塊CPLD模塊微控制器微處理器VHDL模塊存儲器線性驅(qū)動器線性接受器線性收發(fā)器山東師范大學山東師范大學2.1.11 混合元器件庫虛擬混合元器件定時器模數(shù)-數(shù)模轉(zhuǎn)換器模擬開關(guān)多諧振蕩器山東師范大學山東師范大學2.1.12 指示器庫電壓表電流表指示燈蜂鳴器白熾燈虛擬白熾燈LED數(shù)碼管條柱狀顯示器山東師范大學山東師范大學2.1.13 雜項元器件庫多功能虛擬器件光電耦合器件晶振電子管開關(guān)電源降壓型變換器開關(guān)電源升壓型變換器開關(guān)電源降壓-升壓型變換器有損

6、耗傳輸線無損耗傳輸線1無損耗傳輸線2集成濾波芯片大功率MOS管驅(qū)動器其他封裝外形山東師范大學山東師范大學2.1.14 射頻元器件庫射頻電容射頻電感NPN射頻晶體管PNP射頻晶體管射頻MOS管隧道二極管微帶二極管微波鐵氧體元器件山東師范大學山東師范大學2.1.15 機電元器件庫檢測開關(guān)瞬時開關(guān)輔助觸點同步與延時觸點線圈與觸點一體化的繼電器線性變壓器保護裝置輸出裝置山東師范大學山東師范大學2.1.16 梯形圖元器件庫山東師范大學山東師范大學2.2 元器件編輯簡介Multisim10提供了強大的元器件庫，基本能滿足一般用戶的仿真與設(shè)計時的要求。對于有特殊要求的用戶，可通過元器件向?qū)В–omponen

7、t Wizard）編輯自己的元器件。通常的做法是在已有元器件的基礎(chǔ)上，加以編輯和修改，得到自己的元器件。編輯元器件至少需要7個步驟，若選擇編輯的元器件既用來仿真又用來制版（PCB），則需要8個步驟。下面以編輯74LS系列的TTL反相器為例，簡要介紹編輯元器件的一般方法和步驟。山東師范大學山東師范大學步驟一：選擇菜單命令Tools/Component Wizard，彈出元器件向?qū)υ捒颍斎朐骷男畔?。單擊Next按紐。山東師范大學山東師范大學步驟二：如圖所示，選中Multi-Section Component（多部件元器件）單選按鈕，即該元器件中含有A、B、C、D、E、F6個同樣的器件（六反

8、相器）。單擊Next按鈕。山東師范大學山東師范大學步驟三：如圖所示，輸入符號信息，符號信息可從已有的數(shù)據(jù)庫中得到（單擊Copy from DB按鈕，從已有的數(shù)據(jù)庫中選擇）。本處要分別輸入A、B、C、D、E、F的符號信息，單擊Next按鈕。山東師范大學山東師范大學步驟四：如圖所示，設(shè)置引腳參數(shù)，可通過Add Hidden Pin按鈕添加隱藏的引腳。單擊Next按鈕。山東師范大學山東師范大學步驟五：如圖所示，輸入模型數(shù)據(jù)，有兩個途徑。第一，單擊Select from DB按鈕，從已有的數(shù)據(jù)庫中選擇。第二，單擊Load from File按鈕，從VHDL可執(zhí)行文件、SPICE文件或模型動態(tài)鏈接庫（D

9、DL庫）中選擇得到。單擊Next按鈕。山東師范大學山東師范大學步驟六：如圖所示，在符號和仿真模型之間設(shè)置映射信息，單擊Next按鈕。山東師范大學山東師范大學步驟七：如圖所示，選擇元器件所屬系列，單擊Finish按鈕，完成元器件的編輯。山東師范大學山東師范大學經(jīng)過步驟一到七，完成了元器件的編輯，編輯成功與否，可通過選擇元器件來檢測。如圖，用元器件向?qū)Ь庉嫷脑骷胖迷赨ser Database（用戶數(shù)據(jù)庫）中，調(diào)用方法與系統(tǒng)中的元器件一樣。山東師范大學山東師范大學2.3 Multisim10的仿真入門Multisim10作為電子電路的仿真軟件，提供了多種仿真分析方法。本處以直流工作點分析法為例，

10、說明仿真分析的過程，其他分析法，將在后續(xù)章節(jié)中詳細介紹。直流工作點分析是用于分析電路的直流工作點。在進行直流分析時，交流源被視為是零輸出，電容被視為是開路，電感被視為是短路，電路中的數(shù)字器件將被視為高阻接地。直流分析的結(jié)果是為以后的分析做準備。例如，直流分析所得的直流工作點給出了交流頻率分析時一些非線性小信號器件如二極管和晶體管的線性工作區(qū)。山東師范大學山東師范大學（1）創(chuàng)建仿真電路：在元器件庫中選擇元器件，創(chuàng)建單管功射放大電路山東師范大學山東師范大學（2）電路結(jié)點編號：選擇菜單命令Option/Sheet Properties，彈出對話框，選擇Show All，單擊OK，則仿真電路自動添加結(jié)

11、點編號。山東師范大學山東師范大學（3）直流工作點分析：a.選擇需要分析的結(jié)點，用菜單命令Simulate/Analyses/DC Operating Point，彈出對話框，將需要的結(jié)點添加到右邊的列表中。山東師范大學山東師范大學b.編輯公式，單擊Add Expression按鈕，彈出對話框，可實現(xiàn)結(jié)點電壓的各種運算。山東師范大學山東師范大學c.仿真分析，單擊Simulate按鈕，得到電路的直流工作點仿真分析結(jié)果如圖所示。山東師范大學山東師范大學2.4 仿真電路的故障診斷入門2.4.1 利用元器件屬性進行故障診斷利用元器件屬性進行電路的故障診斷，適用于所有的元器件（電阻、電容、電感以及集成電路

12、），可診斷的項目有開路、短路以及漏電流等。在之前創(chuàng)建的單管共射放大電路中，Re可穩(wěn)定放大電路的靜態(tài)工作點。Ce為旁路電容，它的存在使放大電路的交流放大倍數(shù)不受影響，若Ce開路，則交流放大倍數(shù)大大減小。本處通過對元器件Ce的故障診斷，分析該電容在正常情況和開路情況對交流放大倍數(shù)的影響。山東師范大學山東師范大學山東師范大學山東師范大學單擊運行按鈕，雙擊示波器，在電容正常的情況下波形如圖，可看出，放大倍數(shù)超過100。山東師范大學山東師范大學雙擊電容，在彈出的對話框中選擇Fault選項卡，選中Open，引腳1，則電容做開路處理。山東師范大學山東師范大學電容在開路的情況下，從輸入輸出數(shù)據(jù)可看出，放大倍數(shù)不超過5。山東師范大學山東師范大學2.4.2 利用測量探針對電路狀態(tài)進行在線監(jiān)測在電路的創(chuàng)建過程中，可在電路的任一結(jié)點或信號線上放置測量探針（從虛擬儀器工具欄中選用），則在仿真過程中，測量探針的動態(tài)監(jiān)測會在線顯示該結(jié)點電壓、電流、頻率等參數(shù)。通過測量探針的動態(tài)監(jiān)測窗可實時觀測電路的運行狀態(tài)，包括電路的故障狀態(tài)，如下圖所示。山東師范大學山東師范大學山東師范大學山東師范大學第二次上機要求：1、熟悉Multisi