随着时代的发展.docx
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1、第1章 Multisim 7概述随着时代的发展,计算机技术在电子电路设计中发挥着越来越大的作用。20世纪80年代后期,出现了一批优秀的电子设计自动化(Electronic Design Automation,EDA)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(Interactive Image Technologies)具有代表性的EDA软件Multisim 7的特点、安装步骤和用户界面。1.1 EWB与Multisim 7Electronics Workbench(简称EWB)是加拿大IIT公司于20世纪80年代末推出的电子线路仿真软
2、件。它可以对模拟、数字和模拟/数字混合电路进行仿真,克服了传统电子产品的设计受实验室客观条件限制的局限性,用虚拟的元件搭建各种电路,用虚拟的仪表进行各种参数和性能指标的测试。因此,在电子工程设计和高校电子类教学领域中得到广泛应用。与其他电路仿真软件相比,EWB具有以下特点:1系统集成度高,界面直观,操作方便EWB软件把电路图的创建、电路的测试分析和仿真结果等内容都集成到一个电路窗口中。整个操作界面就像一个实验平台。创建电路所需的元器件、仿真电路所需的测试仪器均可以直接从电路窗口中选取,并且虚拟的元器件、仪器与实物外形非常相似,仪器的操作开关、按键同实际仪器也极为相似。因此,该软件易学易用。2具
3、备模拟、数字及模拟/数字混合电路的仿真在电路窗口中既可以对模拟或数字电路进行仿真,还可以对模拟/数字混合电路进行仿真。3提供较为丰富的元器件库EWB的元器件库提供了数千种类型的元器件及各类元器件的理想参数。用户还可以根据需要修改元件参数或创建新元件。4电路分析手段完备EWB除了用7种常用的测试仪表来对仿真电路进行测试之外,还提供了电路的直流工作点分析、瞬态分析、傅里叶分析、噪声分析和失真分析等14种常用的分析方法。这些分析方法基本能满足一般电子电路的分析和设计要求。5输出方式灵活对电路进行仿真时,它可以储存测试点的数据、测试仪器的工作状态、显示的波形以及电路元件的统计清单等内容。6兼容性好EW
4、B的元件库与SPICE的元件库完全兼容,电路文件可以直接输出到常见印刷电路板设计软件中,如Protel、OrCAD等。随着技术的发展,EWB软件也在进行不断升级,国内常见的升级版本有EWB 4.0 、EWB 5.0;发展到5.x版本以后,IIT公司对EWB进行较大的变动,软件名称也变为Multisim V6;到了2001年,该软件又升级为Multisim 2001,允许用户自定义元器件的属性,可以把一个子电路当作一个元件使用,并且开设了EdaPARTS.com网站,为用户提供元器件模型的扩充和技术支持;2003年,IIT公司又对Multisim 2001进行了较大的改进,升级为Multisim
5、 7,增加了3D元件以及安捷伦的万用表、示波器、函数信号发生器等仿实物的虚拟仪表,使得虚拟电子工作平台更加接近实际的实验平台。具体来讲,Multisim 7具有以下特点:1用户界面直观Multisim 7沿袭了EWB界面的特点,提供了一个灵活的、直观的工作界面来创建和定位电路。Multisim 7(教育版)考虑到学生的特点,允许教师根据自身需要、课程内容和学生水平设置软件的用户界面,以创建具有个性化的菜单、工具栏和快捷键。还可以使用密码来控制学生所接触的功能、仪器和分析项目。2种类繁多的元件和模型Multisim 7提供的元件库拥有13 000个元件。尽管元件库很大,但由于元件被分为不同的“系
6、列”,所以可以方便地找到所需要的元件。Multisim 7元件库含有所有的标准器件及当今最先进的数字集成电路。数据库中的每一个器件都有具体的符号、仿真模型和封装,用于电路图的建立、仿真和印刷电路板的制作。Multisim 7还含有大量的交互元件、指示元件、虚拟元件、额定元件和三维立体元件。交互元件可以在仿真过程中改变元器件的参数,避免为改变元器件参数而停止仿真,节省了时间,也使仿真的结果能直观反映元件参数的变化;指示元件可以通过改变外观来表示电平大小,给用户一个实时视觉反馈;虚拟元件的数值可以任意改变,有利于说明某一概念或理论观点;额定元件通过“熔断”来加强用户对所设计的参数超出标准的理解;3
7、D元件的外观与实际元件非常相似,有助于理解电路原理图与实际电路之间的关系。除了Multisim 7软件自带的主元件库外,用户还可以建立“公司元件库”,有助于一个团队的使用,简化仿真实验室的练习和工程设计。Multisim 7与其他软件相比,能提供更多方法向元件库中添加个人建立的元件模型。3元件放置迅速和连线简捷方便在虚拟电子工作平台上建立电路的仿真,相对比较费时的步骤是放置元件和连线,Multisim 7可以使学生几乎不需要指导就可以轻易地完成元件的放置。元件的连接也非常简单,只需单击源引脚和目的引脚就可以完成元件的连接。当元件移动和旋转时,Multisim 7仍可以保持它们的连接。连线可以任
8、意拖动和微调。4进行SPICE仿真对电子电路进行SPICE(Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis)仿真可以快速了解电路的功能和性能。Multisim 7为模拟、数字以及模拟/数字混合电路提供了快速并且精确的仿真。Multisim 7的核心是基于使用带XSPICE扩展的伯克利SPICE的强大的工业标准SPICE引擎来加强数字仿真的。Multisim 7的界面对最为陌生的用户来说都是非常直观的。这使用户运用SPICE的功能而不必去担心SPICE复杂的句法。5虚拟仪器Multisim 7提供了逻辑分析仪、安捷伦仪器、波特图仪、失真分析
9、仪、频率计数器、函数信号发生器、数字万用表、网络分析仪、频谱分析仪、瓦特表和字信号发生器等18种虚拟仪器,其功能与实际仪表相同。特别是安捷伦的54622D示波器、34401A数字万用表和33120A信号发生器,它们的面板与实际仪表完全相同,各旋钮和按键的功能也与实际一样。通过这些虚拟器件,免去昂贵的仪表费用,用户们可以毫无风险地接触所有仪器,掌握常用仪表的使用。6强大的电路分析功能Multisim 7除了提供虚拟仪表,为了更好地掌握电路的性能,还提供了直流工作点分析、交流分析、敏感度分析、3dB点分析、批处理分析、直流扫描分析、失真分析、傅里叶分析、模型参数扫描分析、蒙特卡罗分析、噪声分析、噪
10、声系数分析、温度扫描分析、传输函数分析、用户自定义分析和最坏情况分析等19种分析,这些分析在现实中有可能是无法实现的。7强大的作图功能Multisim 7提供了强大的作图功能,可将仿真分析结果进行显示、调节、储存、打印和输出。使用作图器还可以对仿真结果进行测量、设置标记、重建坐标系以及添加网格。所有显示的图形都可以被微软Excel、Mathsoft Mathcad以及LABVIEW等软件调用。8后处理器利用后处理器,可以对仿真结果和波形进行传统的数学和工程运算。如算术运算、三角运算、代数运算、布尔代数运算、矢量运算和复杂的数学函数运算。9RF电路的仿真大多数SPICE模型在进行高频仿真时,SP
11、ICE仿真的结果与实际电路测试结果相差较大,因此对射频电路的仿真是不准确的。Multisim 7提供了专门用于射频电路仿真的元件模型库和仪表,以此搭建射频电路并进行实验,提高了射频电路仿真的准确性。10HDL仿真 利用MultiHDL 模块(需另外单独安装),Multisim 7还可以进行HDL(Hardware Description Language,硬件描述语言)仿真。在MultiHDL环境下,可以编写与IEEE标准兼容的VHDL或Verilog HDL程序,该软件环境具有完整的设计入口、高度自动化的项目管理、强大的仿真功能、高级的波形显示和综合调试功能。针对不同用户的需要,Multis
12、im 7发行了增强专业版(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也有明显的不同,本书以Multisim 7教育版为例,系统地介绍Multisim 7的主要功能以及在电路分析、模拟电子线路、脉冲与数字电路、高频电子线路等电子技术课程中的应用。1.2 Multisim 7的安装Multisim 7 教育版的安装可分为单机用户版和网络版安装。单机用户版用于在一台没有联网的计算机上安装Multisim 7。网络版则用于在网络或者几台独立的计算机
13、上安装Multisim 7。安装的步骤与一般的Windows软件不同,安装Multisim 7一般需要3个阶段,下面以单机用户版为例来说明Multisim 7的安装过程。安装Multisim 7的第一个阶段为升级Windows系统文件。首先在Windows系统下,将Multisim 7的系统光盘放入光驱内,系统将自动启动安装程序。安装程序的启动画面如图1-1所示。图1-1中的右下角为安装程序检查系统是否可以安装Multisim 7的过程。检查完成后,先后出现程序安装说明、版权声明、系统升级等对话框,最后出现如图1-2所示的“系统文件更新完成”对话框。 图1-1 Multisim 7软件安装的启
14、动画面 图1-2 “系统文件更新完成”对话框图1-2所示的对话框提示是否需要重新启动计算机以进行下一阶段的安装。根据笔者经验,不需要重新启动计算机,也可以进行Multisim 7软件的第二个阶段的安装。第二阶段为正式安装Multisim 7的系统程序。与大多数应用软件的安装不同,重新开机后不能自行启动安装程序,需要单击Windows“开始”菜单中的“程序”级联菜单中的Startup下的Continue Setup命令,安装程序重新启动。出现安装界面、简要安装说明及版权声明等对话框,只要单击其中的Next或者Yes按钮即可。随后出现如图1-3所示的User Information对话框。在图1-
15、3所示的Name文本框中输入用户姓名,在Company文本框中输入所属的公司或者单位名称,在Serial文本框中输入软件的序列号,该序列号可以在软件包装盒上找到(包括两个字母以及18个阿拉伯数字,两个字母反映所用软件的版本,如ed表示教育版,en表示教育网络版,pp表示增强专业版)。单击Next按钮,如果序列号正确,将出现“序列号验证”对话框。单击“确定”按钮继续进行下一步操作。随后出现如图1-4所示的Enter Information对话框,要求输入功能码(Feature Code)。这里要求输入的功能码不是每个版本都有,如教育版就没有,用户可以忽略此项,直接单击Next按钮跳过。当所有文件
16、复制完成后,Multisim 7安装的主要过程已经完成。之后,安装程序将询问是否安装加拿大IIT公司的另一个仿真软件Commsim(演示版),如图1-5所示。Commsim是与SystemView、Matlab相似的一种系统仿真软件。如果需要安装Commsim,单击“是”按钮,程序将自动进行安装。如果在图1-5中单击“否”按钮,将出现程序说明窗口,阅读完成后将其关闭。此时,安装程序出现如图1-6所示的最后一个对话框。单击Finish按钮,则程序安装的第二阶段结束。完成第二阶段的安装之后,就可以使用Multisim 7软件。但有时间限制,只能使用15天,过期就不能打开Multisim 7软件。要
17、想不受时间限制长期使用下去,还必须输入一个交付码(Release Code),来激活Multisim 7,该过程也就是Multisim 7安装的第三阶段,具体安装过程如下。在Windows桌面,单击“开始”菜单中“程序”下的Multisim 7中的Multisim 7命令,将出现图1-7所示的Multisim 7启动画面。 图1-3 User Information对话框 图1-4 Enter Information对话框 图1-5 询问是否安装Commsim软件 图1-6 程序安装结束对话框图1-7 Multisim 7的启动画面Serial Number(序列号)随软件一起提供,并在程序安
18、装的第一过程已经输入。Signature(特征号)由Multisim 7仿真软件与所安装的计算机结合自行产生,所安装的计算机不同,特征号也不同。请记录购买Multisim 7随盘带的序列号和安装计算机的特征号,从软件代理商或网上付款以获取交付码时要用。Enter release code按钮是在获取了交付码后用来输入交付码的。第一次安装Multisim 7时,由于还没有获取交付码,所以Multisim 7启动画面的右上角显示一行文字“You have 15 days left”,以提示未获取交付码的用户还可以使用的天数,以后每过一天,可使用的天数自动减少一天。单击Continue按钮,就可以进
19、入Multisim 7的用户界面。获取交付码后,单击Enter release code按钮进入如图1-8所示的“交付码填写”对话框,填写正确的交付码。若15天后,还没有获取交付码,单击Continue按钮将会自动退出Multisim 7。图1-8 “交付码填写”对话框登录Electronics Workbench网站,获取交付码。其网址是WWW.ElectronicsW,主页如图1-9所示。注意,Electronics Workbench网站的网页界面是不定期更换的,特别是软件升级时,都将更新网页界面。图1-9 Electronics Workbench的网站主页单击Product Regi
20、stration图标,出现如图1-10所示的网页。单击该网页中TO REGISTER YOUR SOFTWARE文字下的multiSIM图标,即可进入Multisim 7的注册页面,进行注册、付款。用户收到交付码后,启动Multisim 7软件,在图1-8所示的交付码填写对话框中,填写收到的交付码。再单击Accept按钮,就可进入Multisim 7用户界面。获取了交付码的Multisim 7软件, Multisim 7的启动画面就没有Enter release code和Continue按钮,也没有“You have 15 days left”等文字提示,而是“Multisim 7 Educ
21、ation”。图1-10 Product Online Registration网页1.3 Multisim 7用户界面 图1-11 Multisim 7用户界面本节将系统地介绍Multisim 7用户界面的基本操作和命令。单击Windows“开始”菜单中“程序”下的Multisim 7,弹出如图1-11所示的Multisim 7用户界面。Multisim 7用户界面主要由菜单栏(Menu Bar)、标准工具栏(Standard toolbar)、使用的元件列表(In Use list)、仿真开关(Simulation Switch)、图形注释工具栏(Graphic Annotation To
22、olbar)、项目栏(Project Bar)、元件工具栏(Component Toolbar)、虚拟工具栏(Virtual Toolbar)、电路窗口(Circuit Windows)、仪表工具栏(Instruments Toolbar)、电路标签(Circuit Tab)、状态栏(Status Bar)和电路元件属性视窗(Spreadsheet View)等组成。下面分别对上述各部分内容进行介绍。1.3.1 菜单栏与其他Windows应用程序相似,Multisim 7软件的菜单栏提供了绝大多数的功能命令。菜单栏从左向右依次是文件菜单(File)、编辑菜单(Edit)、窗口显示菜单(View
23、)、放置菜单(Place)、仿真菜单(Simulate)、文件输出菜单(Transfer)、工具菜单(Tools)、报告菜单(Reports)、选项菜单(Options)、窗口菜单(Window)和帮助菜单(Help)共11个主菜单。1. File菜单:文件菜单用于Multisim 7所创建电路文件的管理,其命令与Windows下的其他应用软件基本相同,在此不再赘述。2. Edit菜单:主要对电路窗口中的电路或元件进行删除、复制或选择等操作。其中Undo、Redo、Cut、Copy、Paste、Delete、Find和Select All等命令与其他应用软件基本相同,在此不再赘述。其余命令的主
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