Multisim电路仿真快速入门课件.ppt

Multisim电路仿真 快速入门,之基础篇,前言,EDA(Electronic Design Automation，电子设计自动化)技术集计算机技术、电子技术、信号处理技术于一体，是现代电子工程领域的一门新技术EDA技术极大地推动了电子工业的发展，是现代电子工业不可缺少的一项技术,前言,广义EDA半导体工艺设计自动化可编程器件设计自动化电子系统设计自动化印刷电路板设计自动化仿真与测试、故障诊断自动化形式验证自动化,前言,狭义EDA 以大规模可编程逻辑器件（PLD）为设计载体，以硬件描述语言（HDL）为系统逻辑描述的主要表达方式，以计算机、大规模可编程器件的开发软件及实验开发系统为设计工具，自动完成“用软件的方式设计硬件”,前言,EDA软件代表电子系统设计的技术潮流，在众多的EDA仿真软件中，Multisim软件界面友好、功能强大、易学易用，受到电类设计开发人员的青睐。Multisim用软件方法虚拟电子元器件及仪器仪表，将元器件和仪器集合为一体，是原理图设计、电路测试的虚拟仿真软件。,内容,=基础篇=第1章 Multisim电路仿真软件简介第2章 仿真基础（放置元件-电路图编辑-仿真-报告）第3章 仿真基础（元器件库、虚拟仪器）第4章 仿真基础（仿真分析方法）,=应用篇=第5章 应用于电路分析第6章 应用于模拟电路第7章 应用于数字电路第8章 应用于单片机电路第9章 FPGA/CPLD仿真第10章 电子系统综合设计,内容,=基础篇=第1章 Multisim电路仿真软件简介第2章 仿真基础（放置元件-电路图编辑-仿真-报告）第3章 仿真基础（元器件库、虚拟仪器）第4章 仿真基础（仿真分析方法）,=应用篇=第5章 应用于电路分析第6章 应用于模拟电路第7章 应用于数字电路第8章 应用于单片机电路第9章 FPGA/CPLD仿真第10章 电子系统综合设计,第1章 Multisim电路仿真软件简介,1.1 历史和现状1.2 Multisim能干什么1.3 特点和优势1.4 网络资源1.5 操作界面,1.1 历史和现状,Multisim来源于加拿大图像交互技术公司（Interactive Image Technologies简称IIT公司)推出的以Windows为基础的仿真工具，原名EWB。IIT公司于1988年推出一个用于电子电路仿真和设计的EDA工具软件Electronics Work Bench（电子工作台，简称EWB），以界面形象直观、操作方便、分析功能强大、易学易用而得到迅速推广使用。1996年IIT推出了EWB5.0版本，在EWB5.x版本之后，从EWB6.0版本开始，IIT对EWB进行了较大变动，名称改为Multisim(多功能仿真软件)，专用于电路级仿真。IIT后被美国国家仪器（NI，National Instruments）公司收购，软件更名为NI Multisim，已经有Multisim2001、Multisim7、Multisim8、Multisim9、Multisim10。,1.1 历史和现状,Multisim系列软件的组成：Multisim：电路仿真设计模块Ultiboard：PCB设计软件Ultiroute：布线引擎Commsim：通信电路分析与设计模块 4个部分相互独立，可以分别使用。Multisim系列软件能完成从电路的仿真设计到电路板图生成的全过程。4个模块均有增强专业版（Power Professional）、专业版（Professional）、个人版（Personal）、教育版（Education）、学生版（Student）和演示版（Demo），各版本的功能和价格有明显差异。,1.2 Multisim能干什么,Multisim经历了多个版本的升级，9版本之后增加了单片机和LabVIEW虚拟仪器的仿真和应用电路分析模拟电子电路数字电子电路模数混合电路射频电路DSP/FPGA/CPLD电力电子电路PLC控制电路单片机电路,1.3 特点和优势,优势：操作界面直观易用大量元器件库，3D元件库；虚拟仪器表种仪类齐全，分析方法完备可调用LabVIEW虚拟仪器（自定义）强大的Help 功能，包括软件本身的操作说明、各种元器件功能说明。,1.4 网络资源,NI官方网站 http:/Electronics Workbench公司官方网站 http:/软件下载：教育版（30天评估版）学生版（购买或者教师申请）ADI版（只有模拟元器件，免费）,1.5 操作界面,以Multisim10（教育版）为例,Multisim10用户界面,菜单栏,元器件工具栏,状态栏,仿真开关,主工具栏,电路图编辑区,项目管理器,虚拟仪器工具栏,标准工具栏,1.5 操作界面,菜单栏与Windows应用程序相似,打开新建保存文件,编辑操作,显示查看,放置元器件节点导线,仿真分析,与PCB软件数据传送,元器件修改,产生报告,用户设置,浏览功能,单片机仿真,帮助,1.5 操作界面,标准工具栏,视图工具栏,主工具栏,帮助现用元器件列表修改Ultiboard注释文件创建Ultiboard注释文件虚拟实验板电气规则检测后处理器图形记录仪元器件编辑数据库管理器电子表格检视窗设计工具箱,1.5 操作界面,元器件工具栏,放置总线放置模块单片机模块机电元器件高频元器件高级外围电路杂项元器件放置功率元件显示模块混合元器件其它数字器件CMOS元器件TTL元器件运算放大器放置晶体管放置二极管基本元器件放置电源,1.5 操作界面,虚拟仪器工具栏,测量探针LabVIEW虚拟仪器Tektronix示波器Agilent示波器Agilent数字万用表Agilent函数发生器网络分析仪频谱分析仪矢量分析仪伏案特性分析仪逻辑转换仪逻辑分析仪字信号发生器数字频率极伯德图仪四通道示波器示波器功率表函数发生器万用表,1.5 操作界面,项目管理器,位于基本工作界面的左半部分 电路以分层的形式展示，主要用于层次电路的显示Hierarchy：对不同电路的分层显示，单击“新建”按钮将生成Circuit2电路Visibility：设置是否显示电路的各种参数标识，如集成电路的引脚名Project View：显示同一电路的不同页,Options菜单下的Global Preferences和Sheet Properties可进行个性化界面设置,1.5 操作界面,1.5 操作界面,两套电气元器件符号标准ANSI:美国国家标准学会，美国标准 DIN:德国国家标准学会，欧洲标准,内容,=基础篇=第1章 Multisim电路仿真软件简介第2章 仿真基础（放置元件-电路图编辑-仿真-报告）第3章 仿真基础（元器件库、虚拟仪器）第4章 仿真基础（仿真分析方法）,=应用篇=第5章 应用于电路分析第6章 应用于模拟电路第7章 应用于数字电路第8章 应用于单片机电路第9章 FPGA/CPLD仿真第10章 电子系统综合设计,第2章 仿真基础,2.1 建立电路文件2.2 放置元器件和仪表2.3 元器件编辑2.4 连线和进一步调整2.5 电路仿真2.6 输出分析结果,2.1 建立电路文件,打开Multisim时自动打开空白电路文件Circuit1，保存时可以重新命名菜单File/New工具栏New按钮快捷键Ctrl+N,2.2 放置元器件和仪表,元件数据库：主元件库（Master Database）,用户元件库（User Database），合作元件库（Corporate Database）,后两个库由用户或合作人创建，新安装的Multisim这两个数据库是空的菜单Place Component元件工具栏：PlaceComponent绘图区右击利用弹出菜单快捷键Ctrl+W,2.2 放置元器件和仪表,以晶体管单管共射放大电路为例放置+12V电源：Place Source,2.2 放置元器件和仪表,放置+12V电源：修改电压值为12V,2.2 放置元器件和仪表,放置电阻：Place Basic,2.2 放置元器件和仪表,放置电容,2.2 放置元器件和仪表,放置NPN晶体管,2.2 放置元器件和仪表,放置接地端,2.2 放置元器件和仪表,放置仪表：函数信号发生器（仪表工具栏）,2.2 放置元器件和仪表,信号发生器设置 双击函数信号发生器图标弹出参数设置对话框,2.2 放置元器件和仪表,放置仪表：双通道示波器（仪表工具栏）,2.3 元器件编辑,1.元器件参数设置双击元器件，弹出相关对话框Label：标签，Refdes编号，由系统自动分配，可以修改，但须保证编号唯一性Display：显示Value：数值Fault：故障设置，Leakage漏电；Short短路；Open开路；None无故障（默认）Pins：引脚，各引脚编号、类型、电气状态,2.3 元器件编辑,2.元器件向导（Component Wizard）对特殊要求，可以用元器件向导编辑自己的元器件，一般是在已有元器件基础上进行编辑和修改。菜单Tools/Component Wizard，按照规定步骤编辑 用元器件向导编辑生成的元器件放置在User Database(用户数据库)中。,2.4 连线和进一步调整,连线：1.自动连线：单击起始引脚鼠标指针变为十字形，移动鼠标至目标引脚或导线单击；2.手动连线：在需要拐弯处单击固定拐点；3.元器件与导线连接系统自动在交叉点放节点；4.交叉点：默认丁字交叉为导通，十字交叉为不导通，可分段连线，起点到交叉点，交叉点到终点；5.可以在已有连线上增加一个节点（Junction），从该节点引出新的连线，菜单Place/Junction/快捷键Ctrl+J。,2.4 连线和进一步调整,2.4 连线和进一步调整,进一步调整：1.调整位置：选定元件，移动至合适位置；2.改变标号：双击进入属性对话框更改；3.显示节点编号以方便仿真结果输出：Options/Sheet Properties/Circuit/Net Names:Show All4.导线和节点删除：右击/Delete,2.4 连线和进一步调整,2.4 连线和进一步调整,显示节点编号,2.4 连线和进一步调整,2.5 电路仿真,按下仿真开关，电路开始工作双击示波器，调整示波器横坐标和纵坐标,2.5 电路仿真,点击Reverse按钮可将背景反色,2.5 电路仿真,测周期 使用两个标尺，显示区给出对应时间及该时间的波形幅值,2.6 输出分析结果,菜单Simulate/Analyses/DC Operating Point选择输出节点1、4、5，点击ADD、Simulate,静态工作点分析结果:,内容,=基础篇=第1章 Multisim电路仿真软件简介第2章 仿真基础（放置元件-电路图编辑-仿真-报告）第3章 仿真基础（元器件库、虚拟仪器）第4章 仿真基础（仿真分析方法）,=应用篇=第5章 应用于电路分析第6章 应用于模拟电路第7章 应用于数字电路第8章 应用于单片机电路第9章 FPGA/CPLD仿真第10章 电子系统综合设计,第3章 仿真基础,3.1 元器件库3.2 虚拟仪器,Multisim之所以应用广泛，主要原因是其提供了功能齐全的元器件库和虚拟仪器。,3.1 元器件库,分级存放体系，Database 数据库Group 类别Family 系列,电源库、基本元器件库、二极管库、晶体管库、模拟器件库、TTL库、CMOS库、单片机元器件库、外围设备库、混合数字器件库、混合库、指示器库、机电元件库、射频元件库。,3.1 元器件库,1.电源库,Source库：包括电源、信号电压源、信号电流源、受控电压源、受控电流源、函数控制器件。,3.1 元器件库,2.基本元器件库,BASIC库：包含基础元件，如电阻、电容、电感、二极管、三极管、开关等；,3.1 元器件库,3.二极管库,Diodes库：二极管库，包含普通二极管、齐纳二极管、二极管桥、变容二极管、PIN二极管、发光二极管等。,3.1 元器件库,4.三极管库,Transisitor库：三极管库，包含NPN、PNP、达林顿管、IGBT、MOS管、场效应管、可控硅等；,5.模拟器件库,3.1 元器件库,Analog库：模拟器件库，包括运放、滤波器、比较器、模拟开关等模拟器件,3.1 元器件库,6.TTL元器件库,TTL库：包含TTL型数字电路 如7400 7404等门BJT电路。,3.1 元器件库,7.CMOS元器件库,COMS库：COMS型数字电路，如74HC00、74HC04等MOS管电路。,3.1 元器件库,8.单片机（微控制器）模块库,MCU Model：MCU模型，Multisim的单片机模型比较少，只有MCS51、PIC16模型和ROM、RAM,9.混合数字器件库,3.1 元器件库,MIXC Digital：混合数字器件库，包含DSP、CPLD、FPGA、PLD、单片机-微控制器、存储器件、一些接口电路等数字器件,3.1 元器件库,10.混合元器件库,Mixed：混合库，包含定时器、AC/DA转换芯片、模拟开关、震荡器等,3.1 元器件库,11.指示元器件库,Indicators：指示器库，包含电压表、电流表、探针、蜂鸣器、灯、数码管等,3.1 元器件库,12.电力元器件库,Power：电源库，包含保险丝、稳压器、电压抑制、隔离电源等,3.1 元器件库,13.杂项元器件库,Misc：混合库，包含晶振、电子管、滤波器、MOS驱动等,3.1 元器件库,14.高级外设模块库,Advance Periphearls库：外围器件库，包含键盘、LCD和一个显示终端的模型。,3.1 元器件库,15.射频元器件库,RF：RF库，包含一些RF器件，如高频电容电感、高频三极管等,3.1 元器件库,16.电子机械器件库,Elector Mechinical：电子机械器件库，包含传感开关、机械开关、继电器、电机等。,3.2 虚拟仪器,模拟类：万用表、示波器、信号发生器、伏安特性测试仪数字类：字信号发生器、逻辑分析仪、逻辑转换器频率类：频谱仪、数字频率计高频类：端口网络分析仪实际仪器：Agilent信号发生器、Agilent示波器、Tektronix示波器LabVIEW虚拟仪器测量探针,3.2.1 万用表(Multimeter),测量交直流电压、交直流电流、电阻、电路中两个节点之间的分贝损耗。不需用户设置量程，参数默认为理想参数（比如电流表内阻为0），用户可以修改参数。,A测电流V 测电压 测电阻dB 测两节点之间电压增益（dB=20lgVout/Vin）测交流（有效值RMS）-测直流,3.2.1 万用表(Multimeter),Set按钮：设置万用表参数。,电流表内阻(并联)电压表内阻（串联）欧姆表电流测电压增益时的相对电压值电流表测量范围电压表测量范围欧姆表测量范围,3.2.1 万用表(Multimeter),测支路电流、支路电压、端口等效电阻、节点电压增益,3.2.1 万用表(Multimeter),支路电流、支路电压,3.2.1 万用表(Multimeter),节点4与0看进去的等效电阻（V1置零）,3.2.2 函数发生器(Function Generator),产生正弦波、三角波、方波电压信号。可设置：频率、幅值、占空比、直流偏置频率范围很宽：音频至射频,频率：0.001pHz1000THz方波信号的占空比：1%99%Set Rise/Fall Time:方波信号设置上升/下降时间,正极性信号,负极性信号,有效值两倍,曲线颜色与电路中对应导线同色,3.2.3 功率计(Wattmeter),用来测量电路交直流信号的功率、功率因数。电压端子与待测设备并联测量电压 电流端子与待测设备串联测量电流,功率：支路的有功功率功率因数：01,3.2.3 功率计(Wattmeter),功率表应用电路,3.2.4 双踪示波器(Oscilloscope),示波器：测量信号电压幅值和频率，显示波形曲线。双踪：同时测量两路信号。六个端子：A通道正负端、B通道正负端、外触发正负端,图形显示区测量数据显示区三个模块设置时基模块通道模块触发模块,3.2.4 双踪示波器(Oscilloscope),时基模块 Y/T:默认显示方式，波形随时间变化 ADD:A通道信号和B通道信号叠加显示 B/A:A通道信号作为X轴扫描,B/A幅度商为Y轴输出，是B通道信号随A通道信号变化的波形 A/B:B通道信号作为X轴扫描,A/B幅度商为Y轴输出，是A通道信号随B通道信号变化的波形通道模块 AC:电容耦合，滤除信号直流部分，仅显示交流部分 0：接地，没有信号显示 DC:直接耦合，显示直流和交流信号之和,3.2.4 双踪示波器(Oscilloscope),触发模块触发信号：同步X轴时域扫描Edge:触发边沿选择（上升沿、下降沿、A通道、B通道、外部触发）Level:触发电平，信号超过该值示波器才采样显示Type:触发方式 Sing.:单次扫描，触发信号来到后开始一次扫描 Nor.:常态扫描，没有触发信号则没有扫描线 Auto:自动扫描，不管有无触发信号均有扫描线,3.2.4 双踪示波器(Oscilloscope),功能按钮Reverse:显示窗口发色Save：存储示波器数据,格式*.scp,注意：Multisim9之后的示波器可以测量差分信号，早期的版本只能测节点对地电压波形常见问题：时间分辨率调的太小，波形可能向一个方向滑动，也可能出现反相跳动,3.2.5 四通道示波器,4个通道：A、B、C、D单击通道选择钮设置各通道,3.2.6 波特仪(Bode Plotter),测量电路的频响（电压增益、相位偏移）,Mode模式选择：Magnitude:信号增益；Phase:相位偏移Log:对数刻度；Lin:线性刻度；F:终了;I:起始Save:存储数据*.tdm;Set:设置显示分辨率,3.2.6 波特仪(Bode Plotter),设计低通滤波器电路:Tools/Circuit Wizards/Filter Wizard,3.2.6 波特仪(Bode Plotter),3.2.7 失真分析仪（Distortion Analyzer）,测量信号失真程度及信噪比的仪器只有一个输入端子,3.2.8 频谱分析仪,分析信号的频域特性的仪器,3.2.9 网络分析仪,分析双端口网络的仪器,3.2.10 安捷伦示波器,54622D:2通道、16逻辑通道、100MHz带宽,3.2.11 泰克示波器,TDS 2024:4通道、200MHz带宽,3.2.12 测量探针（Measurement Probe）,测量不同节点的电压、频率等参数探针属性设置：右击/Probe properties,内容,=基础篇=第1章 Multisim电路仿真软件简介第2章 仿真基础（放置元件-电路图编辑-仿真-报告）第3章 仿真基础（元器件库、虚拟仪器）第4章 仿真基础（仿真分析方法）,=应用篇=第5章 应用于电路分析第6章 应用于模拟电路第7章 应用于数字电路第8章 应用于单片机电路第9章 FPGA/CPLD仿真第10章 电子系统综合设计,第4章 仿真基础（仿真分析方法）,Mutisim提供了两种电路分析方法：一种是仪表测量，另一种是其提供的仿真分析方法除了对电路测试外，还需研究诸如温度对电路性能的影响、元器件精度对电路性能的影响，某项参数对电路工作指标的影响，这些需要仿真分析完成某些虚拟仪器可以完成仿真分析，如放大电路的频响，可以用仿真分析方法中的交流分析得到结果，也可以用波特仪观测结果,直流工作点分析交流分析瞬态分析傅里叶分析噪声分析噪声系数分析失真分析直流扫描分析灵敏度分析参数扫描分析温度扫描分析极零点分析传递函数分析最坏情况分析蒙特卡洛分析布线宽度分析批处理分析用户自定义分析,菜单Simulate/Analyses,列出所有分析类型,第4章 仿真基础（仿真分析方法）,主工具栏,第4章 仿真基础（仿真分析方法）,第4章 仿真基础（仿真分析方法）,第4章 仿真基础（仿真分析方法）,