電路仿真軟件介紹multisim

電路仿真軟件介紹multisim第一頁，共66頁。要點:

1.Multisim7的基本操作功能，用Multisim7對低頻模擬電路進(jìn)行仿真的方法2.用Multisim7對電路進(jìn)行電路進(jìn)行設(shè)計和測試的方法3.Multisim7的高級分析方法難點:用Multisim7對典型電路的測試和設(shè)計第二頁，共66頁。10.1虛擬電子實驗室(Multisim7)加拿大IIT(InteractiveImageTechnologies)公司推出的從電路仿真設(shè)計到版圖生成全過程的電子設(shè)計平臺(ElectronicsWorkbench)，該軟件是一套功能完善、操作界面友好、使用方便的EDA工具。電子設(shè)計平臺主要包括Multisim電路仿真設(shè)計工具、VHDL/Verilog編輯/編譯工具、UltiboardPCB設(shè)計工具和ULtirounte自動布線工具。各工具之間的相互關(guān)系如圖10-1所示。這些工具可以獨立使用，也可以配套使用，如果配備了上述全部工具，就可以構(gòu)成一個相對完整的電子設(shè)計軟件平臺。第三頁，共66頁。圖10-1電子設(shè)計平臺EWB各工具之間的關(guān)系第四頁，共66頁。10.1.1Multisim7基本操作圖10-2Multisim7的操作界面第五頁，共66頁。1.界面介紹(1)菜單欄提供文件管理，創(chuàng)建電路和仿真分析等所需的各種命令。(2)工具欄提供常用的操作命令，如圖10-3所示，用鼠標(biāo)單擊某一按鈕，可完成其對應(yīng)的功能。圖10-3常用的操作命令第六頁，共66頁。(3)元器件庫欄(如圖10-4所示)圖10-4元器件庫欄第七頁，共66頁。(4)儀器儀表欄(如圖10-5所示)圖10-5儀器儀表欄第八頁，共66頁。2.元器件庫的使用方法調(diào)用元器件是電路創(chuàng)建中最基本的操作之一，調(diào)用元器件經(jīng)常遇到的操作有選擇元器件、移動元器件、旋轉(zhuǎn)元器件和設(shè)置元器件參數(shù)等。(1)選擇元器件點擊你要找的元器件庫欄的圖標(biāo)，打開該元器庫。在屏幕上會出現(xiàn)一個對話框，從中選擇所需的元器件，如圖10-6所示。圖中所示為在基本元件庫中選擇了NPN的雙極性三極管，單擊OK按鈕，三極管則跟隨鼠標(biāo)移動，可以將該元器件放到電路工作區(qū)合適的位置。常用的元器件庫有10個，如圖10-4所示。第九頁，共66頁。(2)選中元器件并對其進(jìn)行操作進(jìn)行電路連接時，經(jīng)常需要對元器件進(jìn)行各種操作，如移動、刪除、旋轉(zhuǎn)等。用鼠標(biāo)單擊要選中的元器件后并右擊，又會彈出一個對話框，點擊對話框中相應(yīng)的操作，就可以對其進(jìn)行相應(yīng)的操作。操作結(jié)束后，單擊電路工作區(qū)的空白處，即可取消對該元器件的選擇。若要同時選中多個元器件，可以用鼠標(biāo)左鍵畫出一個矩形區(qū)，將所要選中的元器件包含在矩形內(nèi)，這時用對單個元件操作的方法就可以對選中的多個元器件進(jìn)行操作。元器件操作對話框的功能，如圖10-7所示。第十頁，共66頁。圖10-6選擇元器件對話框第十一頁，共66頁。圖10-7對元器件操作的菜單第十二頁，共66頁。(3)元器件特性參數(shù)元器件被選中后，雙擊該元器件或者選擇菜單Edit下的Properties命令，在彈出的元器件特性對話框中，可以設(shè)置或編輯元器件的各種特性參數(shù)。一個三極管的特性對話框如圖10-8所示，Label選項用于設(shè)置元器件的Reference

ID(序號)，Label(標(biāo)識)和Attributes(屬性)，其中ReferenceID是系統(tǒng)自動分配的，也可以修改，但修改時應(yīng)保證ReferenceID的唯一性。電路圖中是否顯示元器件的編號、標(biāo)識等信息，可以通過菜單Options下的Preferences對話框進(jìn)行設(shè)置。Display選項用于設(shè)置Label(標(biāo)識)、Value(數(shù)值)、ReferenceID(序號)和Attributes(屬性)的顯示方式。顯示方式與Options下的Pregerences對話框的設(shè)置一致，也可以改變每個元器件的顯示方式。Value選項用于編輯元器件的特性、模型參數(shù)和引腳封裝等。Fault選項可以人為設(shè)置元器件的隱含故障，如None(無故障)、Open(開路)、Short(短路)或Leakage(漏電)。第十三頁，共66頁。圖10-8元器件特性對話框

第十四頁，共66頁。3.電路圖

Options菜單下的Preferences命令用于設(shè)置與電路顯示方式相關(guān)的選項。選擇Options

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Preferences命令，出現(xiàn)如圖10-9所示的對話框，每個選項下又有各個不同的對話內(nèi)容。(1)Circuit選項卡

Circuit選項下面有兩個選項組，Show選項組決定是否顯示電路參數(shù)，Color選項組決定電路顯示的顏色。Show選項組的顯示控制如下。Showcomponentlabel：是否顯示元器件的標(biāo)識文字。ShowcomponentreferenceID：是否顯示元器件的序號。Shownodenames：是否顯示節(jié)點的編號。Showcomponentvalues：是否顯示元器件的數(shù)值。Showcomponentattribute：是否顯示元器件的屬性。第十五頁，共66頁。

Color選項組用來改變電路顯示的顏色，如果選擇自定義方式，Color選項組中的5個按鈕就會被激活，用來定義電路工作區(qū)的背景、導(dǎo)線和元器件的顏色。(2)Workspace選項卡

Workspace選項卡有3個選項組。其中，Show選項組實現(xiàn)電路工作區(qū)顯示方式的控制：Sheetsize選項組實現(xiàn)圖紙大小和方向的設(shè)置；Zoomlevel選項組實現(xiàn)電路工作區(qū)顯示比例的控制。顯示方式的控制如下。Showgird：電路工作區(qū)是否顯示格點。Showpagebounds：電路工作區(qū)是否顯示頁面邊界。Showtitleblock：電路工作區(qū)是否顯示標(biāo)題欄。第十六頁，共66頁。圖10-9器件特性對話框第十七頁，共66頁。(3)Wiring選項卡

Wiring選項卡有兩個選項組。其中，Wirewidth選項組設(shè)置連接線的線寬；Autowire選項組控制自動邊線的方式。自動連線的控制如下。Autowireonconnection：選擇是否自動連線。Autowireonmove：選中該項，移動元器件時，連接線可以自動保直/水平走線，否則，移動元器件時，其邊接線可能出現(xiàn)斜線。第十八頁，共66頁。Bin選項卡

ComponentBin選項卡有兩個選項組。Symbolstandard選項組用來選擇元器件的符號標(biāo)準(zhǔn)，有兩種符號標(biāo)準(zhǔn)可以選擇：ANSL美國標(biāo)準(zhǔn)元件符號和DIN歐洲標(biāo)準(zhǔn)元件符號；Placecomponentmode選項組選擇元器件的操作模式，元器件的操作模式有以下3種。

Placesinglecomponent：選中該選項時，從庫里取出元器件，只能放置1次。Continuousplacementformulti-sectionpartonly(Esctoquit)：該選項被選中時，表明一個封裝里有多個元器件，如一個74000有4個雙輸入與非門，可以連續(xù)置入元器件，按Esc鍵退出該項操作。Continuousplacement(Esctoquit)：該選項被選中時，從庫里取出元器件，可以連續(xù)放置，按Esc鍵退出該項操作。(4)Component第十九頁，共66頁。(5)Front選項卡

Front選項卡可以選擇字體，選擇字體的應(yīng)用項以及應(yīng)用范圍等選項組。

①Front選項組下可以選擇Front(字體)、FrontStyle(字形)和Size(字號)。②Sample選項組下顯示設(shè)定的字體。③Applyto選項組選擇字體的應(yīng)用范圍，有兩種選擇：Entirecircuit和Selection，前者應(yīng)用于整個電路圖，后者應(yīng)用于選取的項目。④ChangeAll選項組選擇字體應(yīng)用的項目，項目選擇如下。第二十頁，共66頁。ComponentreferenceID：選擇的字體應(yīng)用于元器件序號。Componentvaluesandlab：選擇的字體應(yīng)用于元器件數(shù)值和標(biāo)識。Componentattributes：選擇的字體應(yīng)用于元器件屬性。Pinnames：選擇的字體應(yīng)用于引腳名。Nodenames：選擇的字體應(yīng)用于節(jié)點名。Schematiotext：選擇的字體應(yīng)用于電路圖中的文字。(6)Miscellaneous選項卡

Miscellaneou選項卡控制文件備份方式等。其中Auto-backup選擇自動備份的時間；CircuitDefaultPath選擇電路存盤的路徑；DigitalSimulationSetting選擇數(shù)字仿真的兩種狀態(tài)：Idea理想仿真和Real真實狀態(tài)仿真，前者可以獲得較高的仿真速度，后者可以獲得更為精確的仿真結(jié)果。第二十一頁，共66頁。(7)RuleCheck選項卡

RuleCheck選項卡用來完成ERC(電路規(guī)則檢查)功能，創(chuàng)建和顯示詳細(xì)的檢測報告，報告給出電路連接錯誤，如電源與輸出引腳直接連接錯誤、未連接引腳錯誤和重復(fù)ID錯誤等。(8)PCB選項卡

PCB選項卡選擇與制作電路板相關(guān)的命令，如接地選擇、印制板層數(shù)選擇等。GroundOption為接地選擇，如果選中Connectdigitalgroundtoanalogground，則表明數(shù)字地與模擬地相連。Exportsettings輸出設(shè)置，Renamenodes為節(jié)點重新命名，Renamecomponents為元器件重新命名。Numberofcopperlayers設(shè)置印制板的層數(shù)。第二十二頁，共66頁。(9)Default對話框圖10-9所示Preference命令對話框的左下角有兩個按鈕。SetasDefault按鈕將當(dāng)前設(shè)置存為用戶的默認(rèn)設(shè)置，影響新建電路圖；RestoreDefault按鈕將當(dāng)前設(shè)置恢復(fù)為用戶的默認(rèn)設(shè)置。OK按鈕不影響用戶的默認(rèn)設(shè)置，只影響當(dāng)前電路圖的設(shè)置。第二十三頁，共66頁。4.導(dǎo)線(1)導(dǎo)線的連接鼠標(biāo)指向一個元器件端點，使其出現(xiàn)一個小圓點，按住鼠標(biāo)左鍵并移動，會出現(xiàn)一根導(dǎo)線，將鼠標(biāo)移到另一個元器件端點，使其出現(xiàn)小圓點，釋放鼠標(biāo)，則兩個元器件之間用導(dǎo)線連接完成。導(dǎo)線自動選擇合適的走向，不會與其他元器件出現(xiàn)交叉。(2)導(dǎo)線的刪除用鼠標(biāo)點擊準(zhǔn)備刪除的導(dǎo)線，導(dǎo)線被選中后，在導(dǎo)線的兩端會出現(xiàn)小方塊，按Delete鍵，選中的導(dǎo)線將會被刪除。出現(xiàn)小方塊后，用鼠標(biāo)指向?qū)Ь€時將出現(xiàn)雙箭頭，此時按住鼠標(biāo)左鍵拖動，可以修改導(dǎo)線。第二十四頁，共66頁。(3)導(dǎo)線的顏色根據(jù)需要可以將導(dǎo)線設(shè)置成不同的顏色。用鼠標(biāo)指向?qū)Ь€，單擊鼠標(biāo)右鍵，在出現(xiàn)的菜單中選擇Color，選擇合適的顏色。(4)導(dǎo)線的連接點在Place菜單下選擇Junction命令，可以放置連接點，可以將連接點直接插入導(dǎo)線中。連接點是小圓點，連接點最多可以連接來自4個不同方向的導(dǎo)線(5)在導(dǎo)線中間插入元器件我們可以非常方便地實現(xiàn)在導(dǎo)線中間插入元器件。選中元器件，用鼠標(biāo)將其拖至導(dǎo)線上，釋放鼠標(biāo)即可。第二十五頁，共66頁。選擇Place/HB/SBConnecter命令，屏幕上會出現(xiàn)輸入/輸出符號“

”，將該符號與電路的輸入/輸出信號端進(jìn)行連接。子電路的輸入/輸出端必須有輸入/輸出符號，否則無法與外電路進(jìn)行連接。5.輸入/輸出6.儀器儀表使用方法單擊右邊所需儀器儀表的圖標(biāo)，把它放到電路工作區(qū)，這時在電路工作區(qū)會出出一個萬用表圖標(biāo)，雙擊它便會彈出儀器儀表的控制面板，單擊控制面板上的Set按鈕將會打開儀器儀表的參數(shù)設(shè)置窗口。第二十六頁，共66頁。(1)萬用表的使用圖10-10萬用表圖標(biāo)、面板和參數(shù)設(shè)置如圖10-10所示，在萬用表控制面板上可以選擇電壓值、電流值、電阻以及分貝值。參數(shù)設(shè)置窗口，可以設(shè)置萬用表的一些參數(shù)。第二十七頁，共66頁。(2)函數(shù)信號發(fā)生器圖10-11函數(shù)信號發(fā)生器圖標(biāo)和面板如圖10-11所示，在函數(shù)信號發(fā)生器中可以選擇正弦波、三角波和矩形波三種波形，頻率可在1～999范圍內(nèi)調(diào)整。信號的幅值、占空比、偏移量也可以根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)節(jié)。偏移量指的是交流信號中直流電平的偏移。第二十八頁，共66頁。(3)瓦特表圖10-12瓦特表圖標(biāo)和面板該儀表用來測量電路的交直流功率，注意電壓端應(yīng)與測量電路并聯(lián)，電流端應(yīng)與測量電路串聯(lián)，其面板如圖10-12所示。第二十九頁，共66頁。(4)雙通道示波器圖10-10雙通道示波器圖標(biāo)和面板其操作方法與實際示波器基本相同，在示波器面板上，可以直接點擊示波器各功能項進(jìn)行參數(shù)選擇，如圖10-10所示。第三十頁，共66頁。(5)四通道示波器圖10-14四通道示波器圖標(biāo)和面板其使用方法與雙通道示波器完全一樣，只是多了一個通道控制按鈕，圖

10-14所示。第三十一頁，共66頁。(6)波特圖示儀圖10-15波特圖示儀圖標(biāo)和面板利用波特圖示儀可以方便地測量和顯示電路的頻率響應(yīng)，如圖10-15所示。要注意的是在電路的輸入端要接交流信號。第三十二頁，共66頁。圖10-16波特圖示儀示例

圖10-16是用波特圖示儀對由運(yùn)放構(gòu)成的低通濾波器的測試結(jié)果，從圖中可以得知該濾波器的幅頻特性和相頻特性。第三十三頁，共66頁。(7)頻率計圖10-17頻率計及使用主要用來測量信號的頻率、同期、相位、脈沖信號的上升沿和下降沿。面板、圖標(biāo)如圖10-17所示。第三十四頁，共66頁。(8)IV分析儀圖10-18IV分析儀及其使用

IV分析儀用來分析晶體管的伏安特性曲線，如二極管、NPN管、PNP管、NMOS管和PMOS管等器件。IV分析儀相當(dāng)于實驗室的晶體管圖示儀，需要將晶體管與連接電路完全斷開，才能進(jìn)行IV分析儀的連接和測試，如圖10-18所示。第三十五頁，共66頁。10.1.2Multisim7電路仿真分析1.仿真實驗法應(yīng)用Multisim7進(jìn)行仿真的基本步驟如下。(1)啟動Multisim7雙擊Multisim7圖標(biāo)進(jìn)入Multisim7主窗口。(2)創(chuàng)建實驗電路連接好電路和儀器，并保存電路文件。第三十六頁，共66頁。(3)仿真實驗①設(shè)置儀器儀表的參數(shù)。②運(yùn)行電路：單擊主窗口的啟動開關(guān)O/I按鈕，電路開始仿真，若再單擊此按鈕，則仿真實驗結(jié)束。若要使實驗暫停，可單擊主窗口的暫停鍵，在開關(guān)旁邊再單擊就可重新恢復(fù)電路運(yùn)行。

③觀測記錄實驗結(jié)果。實驗結(jié)果也可存儲或打印輸出，并可用word的剪貼板輸出。第三十七頁，共66頁。2.電路分析法

Multisim7提供了直流工作點分析，交流頻率分析，瞬態(tài)分析，失真分析，參數(shù)掃描分析和溫度掃描分析等共十多種電路分析功能。

Multisim7的仿真分析工具很多，可以對電路進(jìn)行直流工作點分析、交流分析、瞬態(tài)分析、傅立葉分析、失真分析、噪聲分析和直流掃描分析，我們這里只介紹兩種常用的分析工具，直流工作點分析和交流分析，對于其他的分析，其使用方法差不多，大家只要明白功能對話框中各參數(shù)的意思就可以了，也可查閱其他一些書籍對其進(jìn)行了解。第三十八頁，共66頁。10.2Multisim7基本分析方法10.2.1直流工作點分析直流工作點分析是將電路中的電容開路，電感短路，計算電路的直流工作點，給電路設(shè)置一個直流工作點至關(guān)重要，它是保證電路正常放大的前提條件。1.構(gòu)建電路首先在工作區(qū)創(chuàng)建一個電路，如圖10-19所示。圖10-19分壓式共發(fā)射極放大電路第三十九頁，共66頁。2.啟動直流工作點分析工具(1)啟動直流工作點分析對話框，方法是執(zhí)行菜單命令

Simulate

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Analyses

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DCOperatingPoint，則會出現(xiàn)如圖10.20所示的對話框。圖10-20直流工作點分析對話框第四十頁，共66頁。(2)設(shè)置直流工作點對話框。直流工作點分析對話框包括Outputvariables(輸出變量)、MiscellaneousOptions(各種性質(zhì)選項)和Summary(概要)三個選項卡，Outputvariables選項卡用于選定需要分析的節(jié)點，頁面左側(cè)Variablesincircuit欄內(nèi)列出電路中各節(jié)點變量和流過電源的電流變量；頁面右側(cè)Selectedvariablesfor欄用于存放需要分析的節(jié)點。在左側(cè)Variablesincircuit中選擇需要分析的變量單擊Add加到Selectedvariablesfor欄中，然后單擊Remove按鈕，該變量將會回到左側(cè)Variablesincircuit欄中，如圖10-20所示。第四十一頁，共66頁。圖10-21MiscellaneousOptions選項卡第四十二頁，共66頁。MiscellaneousOptions(各種性質(zhì)選項)選項卡如圖10-21所示，主要來分析其對應(yīng)的選項功能。Summary選項卡如圖10-22所示，經(jīng)過上面設(shè)置后，單擊Apply(應(yīng)用)，設(shè)置就會保存下來，如果單擊Cancel(取消)設(shè)置就會被取消，如果單擊Simulate(仿真)按鈕，則啟動直流工作點分析。圖10-22Summary選項卡第四十三頁，共66頁。3.檢查分析結(jié)果圖10-23直流工作點的測試結(jié)果直流工作點的測試結(jié)果如圖10-23所示。通過顯示的數(shù)值就可以確定Q點是否合適，如果不合適，可以調(diào)整電路參數(shù)，再次運(yùn)行直流工作點分析，直到合適為止。通過這種方法，可以觀察電路中的某個元件參數(shù)的改變對電路直流工作點的影響第四十四頁，共66頁。10.2.2交流分析交流分析是在正弦小信號工作條件下的一種頻域分析，它用于計算電路的幅頻特性和相頻特性，是一種線性分析方法。Multisim7在進(jìn)行交流頻率分析時，首先分析電路的直流工作點，并在直流工作點處對各個非線元件做線性處理，得到線性化的交流小信號等效電路，然后使電路中的交流信號源的頻率在一定范圍內(nèi)變化，相當(dāng)于一個掃頻信號源，并用交流小信號等效電路計算電路輸出交流信號的變化。在進(jìn)行交流分析時，電路工作區(qū)中自行設(shè)置的輸入信號被忽略。也就是說，無論給電路的信號源設(shè)置的是三角波還是矩形波，在進(jìn)行交流分析時，都將自動設(shè)置為正弦波信號，并分析電路隨正弦信號頻率變化的頻率響應(yīng)曲線。第四十五頁，共66頁。1.構(gòu)建電路這里我們?nèi)圆捎脝喂芊糯箅娐纷鳛閷嶒炿娐?，如圖10-19所示。這時電路的直流工作點的分析結(jié)果在上節(jié)中分析可以得知。2.啟動交流分析工具

(1)啟動直流工作點分析對話框，方法是執(zhí)行菜單命令Simulate

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Analyses

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AcAnalysis，則會出現(xiàn)如圖10-24所示的對話框。圖10-24交流分析對話框第四十六頁，共66頁。

(2)交流對話框包括頻率參數(shù)(FrequencyParameters)、輸出變量(Outputvariables)、其他各種性能選項(MiscellaneousOptions)和概要(Summary)四個頁面。選擇各個頁面調(diào)整合適的各項參數(shù)，運(yùn)行仿真開關(guān)Simulate，屏幕就會顯示ACAnalysis窗口，同時繪出交流分析曲線。第四十七頁，共66頁。3.檢查分析結(jié)果圖10-25交流分析測試曲線交流分析測試曲線如果10-25所示。通過測試結(jié)果得到的幅頻和相頻曲線，就可得到該放大電路能正常放大的頻率范圍，可以近似得到該放大電路的放大倍數(shù)和上、下限截止頻率及通頻帶。第四十八頁，共66頁。10.3常用模擬電路分析舉例Multisim7可以用來分析典型電路，像大家在電路基礎(chǔ)中所學(xué)的電路，也可用來分析模擬電路和數(shù)字電路，使用該工具對各種電路分析非常方便，我們在這一節(jié)中主要介紹其在模擬電路中分析的方法。10.3.1單管共發(fā)射極放大電路1.分析要求(1)建立單管共發(fā)射極放大電路，電路如圖10-26所示。圖10-26固定偏流共發(fā)射極放大電路第四十九頁，共66頁。(2)分析共發(fā)射極放大電路的靜態(tài)工作點。(3)分析共發(fā)射極放大電路的放大倍數(shù)。(4)分析共發(fā)射極放大電路的頻率特性。1.分析要求(1)建立單管共發(fā)射極放大電路，電路如圖10-26所示。第五十頁，共66頁。(1) 直流工作點仿真分析結(jié)果如圖10-27所示。圖10-27直流工作點分析結(jié)果第五十一頁，共66頁。(2)示波器顯示的共發(fā)射極放大電路輸入、輸出波形如圖10-28所示。圖10-28共發(fā)射極放大電路的輸入、輸出波形第五十二頁，共66頁。(3)波特圖示儀顯示的波特圖如圖10-29所示。圖10-29共發(fā)射極放大電路的幅頻特性第五十三頁，共66頁。(4)出現(xiàn)的截止失真和飽和失真如圖10-30所示。圖10-30電路出現(xiàn)的失真第五十四頁，共66頁。10.3.2整流電路1.分析要求(1)分析半波整流電路的性能。(2)分析全波整流電路的性能。2.Multisim7操作步驟(1)建立如圖10-31所示的二極管半波整流電路。圖10-31二極管半波整流電路第五十五頁，共66頁。(2)打開仿真開關(guān)，用示波器觀察二極管半波整流電路的輸入、輸出波形，如圖10-32所示。圖10-32二極管半波整流輸入、輸出波形第五十六頁，共66頁。(3)對半波整流輸出信號進(jìn)行傅立葉級數(shù)分析，得到其頻譜，如圖10-33所示，從圖中可以讀出其直流成分和各次諧波成分的數(shù)值。圖10-33二極管半波輸出信號的頻譜直流值為10.6246A，一次諧波幅度為21.495V，二次諧波為9.29891V。第五十七頁，共66頁。(4)建立如圖10-34所示的全波整流電路，觀察二極管全