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,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,电路分析与模拟电路仿真实验,国,家 级 实 验 教 学 示 范 中 心,计算机科学与工程学院实验中心,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,仿真实验课程简介,本实验,课程,是首次开出，针对计算机学院未进行电子技术实验课程的学习，开出仿真实验，以便帮助同学能更好理解理论知识。,开设目的：,依托实验环境，运用,MultiSim,软件进行电子电路分析设计，完成对电路学习的仿真实验训练，帮助学生更易理解所学知识，有条件的情况下可以进行实际电路搭建测试，达到理论与实践相结合的目的。,（电子工程学院电子实验中心有开放实验室）,仿真实验课程简介本实验课程是首次开出，针对计算机学院未进行电,开设内容：,基尔霍夫定律的验证，叠加定理；一阶电路的状态观察及测试；,RLC,元件的电压电流相位关系的测试；单级放大器的设计；基本运算放大器的设计。,考核方法：,每次实验签到，仿真结果须当场老师检查通过并签字；,结合实验中心管理系统,提交每次实验报告。,开设内容：,Multisim,仿真软件环境练习,Multisim 仿真软件环境练习,一,.,实验目的,1.,熟悉并掌握,Multisim,仿真软件的使用,2.,掌握各种常用电路元器件的逻辑符号,3.,设计电路并仿真验证,KCL,、,KVL,定律和叠加定理,一. 实验目的1. 熟悉并掌握Multisim仿真软件的,二、,multisim,软件介绍,Multisim 10,是基于,PC,机平台的电子设计软件，支持模拟和数字混合电路的分析和设计，把电路的输入、仿真和分析紧密地结合起来，实现了交互式的设计和仿真。,Multisim 10,提供了功能更强大的电子仿真设计界面，能进行包括微控制器件、射频、,PSPICE,、,VHDL,等方面的各种电子电路的虚拟仿真，提供了更为方便的电路图和文件管理功能。,二、 multisim 软件介绍Multisim 10是基于,6,2.1.1,基本界面,2.1 Multisim 10,基本操作,状态栏,数据表格栏栏,仿真工作平台,虚拟仪器工具栏,设计管理窗口,菜单栏,元件工具栏,标准工具栏,使用中元件列表,仿真开关,62.1.1 基本界面2.1 Multisim 10基本操作,7,2.1.2,文件基本操作,与,Windows,常用的文件操作一样，,Multisim10,中也有：,New-,新建文件、,Open-,打开文件、,Save-,保存文件、,Save As-,另存文件、,Print-,打印文件、,Print Setup-,打印设置和,Exit-,退出等相关的文件操作。,以上这些操作可以在菜单栏,File,子菜单下选择命令，也可以应用快捷键或工具栏的图标进行快捷操作。,72.1.2 文件基本操作 与Windows常,8,常用的元器件编辑功能有：,90 Clockwise-,顺时针旋转,90,、,90 CounterCW-,逆时针旋转,90,、,Flip Horizontal-,水平翻转、,Flip Vertical-,垂直翻转、,Component Properties-,元件属性等。这些操作可以在菜单栏,Edit,子菜单下选择命令，也可以应用快捷键进行快捷操作。其中，,元器件的旋转效果如下图所示。,原始图像 顺时针旋转,90,逆时针旋转,90,水平翻转 垂直翻转,2.1.3,元器件基本操作,8 常用的元器件编辑功能有：90 Clockw,9,2.1.4,文本基本编辑,对文字注释方式有两种：直接在电路工作区输入文字或者在文本描述框输入文字，两种操作方式有所不同。,1.,电路工作区输入文字,单击,Place / Text,命令或使用,Ctrl+T,快捷操作，然后用鼠标单击需要输入文字的位置，输入需要的文字。用鼠标指向文字块，单击鼠标右键，在弹出的菜单中选择,Color,命令，选择需要的颜色。双击文字块，可以随时修改输入的文字。,92.1.4 文本基本编辑 对文字注释方式有两种：直,10,2.,文本描述框输入文字,利用文本描述框输入文字不占用电路窗口，可以对电路的功能、 实用说明等进行详细的说明，可以根据需要修改文字的大小和字体。单击,View/ Circuit Description Box,命令或使用快捷操作,Ctrl+D,，打开电路文本描述框，在其中输入需要说明的文字，可以保存和打印输入的文本。,102. 文本描述框输入文字,11,2.2.1,元器件,1.,选择元器件,在元器件栏中单击要选择的元器件库图标，打开该元器件库。在屏幕出现的元器件库对话框中选择所需的元器件，常用元器件库有,13,个：信号源库、基本元件库、二极管库、晶体管库、模拟器件库、,TTL,数字集成电路库、,CMOS,数字集成电路库、其他数字器件库、混合器件库、指示器件库、其他器件库、射频器件库、机电器件库等。,2.2 Multisim 10,电路创建,112.2.1 元器件1. 选择元器件2.2 Multisi,12,2.,选中元器件,鼠标点击元器件，可选中该元器件。,3.,元器件操作,选中元器件，单击鼠标右键，在菜单中出现下列操作命令：,命令名称,功能注释,Cut,剪贴所选对象到剪贴板,Copy,复制所选对象到剪贴板,Paste,粘贴剪贴板中的内容到工作区中,Delete,删除所选对象,Filp Horizontal,将选中对象水平翻转,Filp Vertical,将选中对象垂直翻转,90 Clockwise,将选中对象顺时针旋转,90,o,90 CounterCW,将选中对象逆时针旋转,90,o,Bus Vector Connect,显示总线向量连接器对话框,Replace by Hierarchical Block,用层次电路模块替换,Replace by Subcircuit,用子电路模块替换,Replace Components,用新元件替换当前元件,Edit Symbol/Title Block,编辑当前元件的符号或标题块,Change Color,改变所选对象的颜色,Font,字体设置,Reverse Probe Direction,为选中的仪器探针或电流探针设置反极性,Properties,打开所选元件或仪器的属性对话框,122. 选中元器件 鼠标点击元器件，可选中该元器件。3,13,4.,元器件特性参数,双击该元器件，在弹出的元器件特性对话框中，可以设置或编辑元器件的各种特性参数。元器件不同每个选项下将对应不同的参数。,例如：,NPN,三极管的选项为：,Label -,标识,Display -,显示,Value -,数值,Fault -,故障,134. 元器件特性参数,14,2.2.2,电路图,选择菜单,OptionsSheet Properties,选项,选项,，出现如图所示的对话框，每个选项下又有各自不同的对话内容，用于设置与电路显示方式相关的选项。,142.2.2 电路图 选择菜单Options,15,1. Circuit,选项,a,Component,（元器件子选项组）,Labels,：是否显示元器件的标注。,RefDes,：是否显示元器件的序号。,Values,：是否显示元器件的参数。,Initial Conditions,：是否显示元器件的初始条件。,Tolerance,：是否显示公差。,Variant data,：是否显示变量数据。,Attributes,：是否显示元器件的属性。,Symbol pin names,：是否显示符号引脚名称。,footprint pin names,：是否显示封装引脚名称。,b,Net Name,（网络名称子选项组）,Show All,：是否全部显示网络名称。,Use Net-Specific Setting,：是否特殊设置网络名称显示。,Hide All,：是否全部隐藏网络名称。,c,Bus Entry,（总线子选项组）,Show labels,：是否显示总线标识。,Color,（颜色选项组）,通过下拉菜单可改变电路仿真工作区的颜色。,151. Circuit选项aComponent（元器件子,16,2. Workspace,选项,Workspace,选项有三个栏目。,Show,栏目实现电路工作区显示方式的控制；,Sheet size,栏目实现图纸大小和方向的设置；,Zoom level,栏目实现电路工作区显示比例的控制。,3. Wiring,选项,Wiring,选项有两个栏目。,Wire width,栏目设置连接线的线宽；,Autowire,栏目控制自动连线的方式。,16 2. Workspace选项 Work,17,4. Miscellaneous,选项,Miscellaneous,选项控制文件备份方式等。其中，,Auto-backup,选择自动备份的时间；,Circuit Default Path,选择电路存盘的路径；,Digital Simulation Setting,选择数字仿真的两种状态：,Idea,理想仿真和,Real,真实状态仿真，前者可以获得较高的仿真速度，后者获得更为精确的仿真结果。,174. Miscellaneous选项 M,18,2.3.1 Multisim 10,菜单栏,11,个菜单栏包括了该软件的所有操作命令。从左至右为：,File,（文件）、,Edit,（编辑）、,View,（窗口）、,Place,（放置）、,Simulate,（仿真）、,MCU,（微控制器）,、,Transfer,（文件输出）、,Tools,（工具）、,Reports,（报告）、,Options,（选项）、,Window,（窗口）和,Help,（帮助）。,2.3 Multisim 10,操作界面,182.3.1 Multisim 10菜单栏,19,1. File,（文件）菜单,建立新的,Multisim,电路图文件,打开以存在的,Multisim,电路图文件,打开,Multisim,电路图例子,关闭当前电路图文件,关闭所有已打开的文件,保存当前电路图文件,保存当前电路图另存为其他文件名,保存所有已打开的电路图文件,打开已存在的工程项目文件,关闭当前工程项目文件,建立一个新的工程项目文件,保存当前工程项目文件,版本控制,打印,打印预览,打印选项设置,最近打开的电路图文件,最近打开的工程项目文件,退出并关闭,Multisim,程序,191. File（文件）菜单建立新的Multisim电路图,20,2. Edit,（编辑）菜单,撤销最近一次操作,重复最近一次操作,剪贴所选内容,复制所选内容,粘贴所选内容,删除所选内容,选中当前全部电路图,删除多页面电路文件中的某一页电路文件,查找电路图中的元器件,改变电路图中所选元器件和注释的叠放次序,将剪贴板中的电路图作为一个子电路放到指定位置上,图形注释选项,指定所选的层为注释层,层设置,对元器件进行旋转、翻转操作,设置电路图标题栏位置,编辑元器件符号或标题栏,字体设置,表单编辑,打开属性对话框,编辑与电路有关的问题,202. Edit（编辑）菜单撤销最近一次操作重复最近一次操,21,3. View,（窗口）菜单,全屏显示电路窗口,显示子电路或者分层电路的父节点,放大电路窗口,缩小电路窗口,放大所选区域,显示栅格,显示电路边界,显示图纸边界,显示标尺,显示或隐藏仿真结果的图表,显示状态栏,显示完整电路图,按所设倍率放大,以所选电路部份为中心进行放大,显示设计管理窗口,显示数据表格栏,显示或隐藏电路窗口的描述窗口,显示或隐藏工具栏,注释、探针显示,213. View（窗口）菜单全屏显示电路窗口显示子电路或者,22,4. Place,（放置）菜单,选择并放置元器件,放置节点,放置连线,放置总线,放置连接器,从文件获取层次电路,建立一个新的子电路,用一个子电路代替所选电路,放置一个标题栏,产生多层电路,建立一个新的层次电路模块,用层次电路模块替代所选电路,合并总线矢量,放置总线矢量连接,放置提示注释,放置文本,放置线、折线、矩形、椭圆、多边形等图形,224. Place（放置）菜单 选择并放置元器件放置节点放,23,5. Simulate,（仿真）菜单,运行当前电路的仿真,暂停当前电路的仿真,停止当前电路的仿真,在当前电路窗口中放置各种仪表,对与瞬态分析相关的仪表进行默认设置,对当前电路进行各种分析,对电路分析进行后处理,仿真错误记录,/,审计追踪,探针极性反向,显示,XSpice,命令行窗口,在电路仿真时对数字元件的精度和速度进行选择,仪器测量结果清零,加载仿真设置,保存仿真设置,自动设置电路故障选项,运行,VHDL,仿真,探针属性设置,允许误差,235. Simulate（仿真）菜单运行当前电路的仿真暂停,24,6. Transfer,（文件输出）菜单,传送到,Ultiboard 10,传送到,Ultiboard 9,或更早版本,导出到其他,PCB,制图软件,将,Multisim 10,中的元件注释改变传送到,Ultiboard 10,将,Multisim 10,中的元件注释改变传送到,Ultiboard 9,或更早版本,将,Ultiboard 10,中的元件注释改变传送到,Multisim 10,对,Ultiboard,电路中所选元件以高亮显示,将电路图文件导出为,Spicewang,网表文件（*,.cir,）,246. Transfer（文件输出）菜单传送到Ultibo,25,7. Tools,（工具）菜单,创建元件向导,对元件库进行管理、保存、转换和合并,变更管理,为,555,定时器、运算放大电路等提供设计向导,清除电气规则检查标记,为元器件重命名、编号,设置动态变更,对电路未连接点标识或者删除标识,元器件替换,更新电路元器件,更新层次电路和子电路模块,电气规则检查,符号编辑器,标题栏编辑器,电路图截图,电路描述编辑器,编辑标签,257. Tools（工具）菜单创建元件向导对元件库进行管理,2.3.3 Multisim 10,元器件栏,Multisim 10,提供了,18,个元器件库，用鼠标左健单击元器件库栏目下的图标即可打开该元器件库，元器件栏如图所示，各图标名称及其功能如表所示。,2.3.3 Multisim 10元器件栏 M,27,元器件栏各图标名称及其功能如表所示：,27元器件栏各图标名称及其功能如表所示：,28,2.3.4 Multisim 10,仪器仪表栏,Multisim 10,在仪器仪表栏下提供了,21,个,Agilent,信号发生器、常用仪器仪表，依次为数字万用表、函数发生器、失真度仪、瓦特表、双通道示波器、频率计、,Agilent,函数发生器、波特图仪、,IV,分析仪、 字信号发生器、逻辑转换器、逻辑分析仪、,Agilent,示波器,、,Agilent,万用表、四通道示波器、频谱分析仪、网络分析仪、,Tektronix,示波器、动态测量探头、,LaBVIEW,、电流探针。,）,282.3.4 Multisim 10仪器仪表栏,29,2.4.1,数字万用表（,Multimeter,）,Multisim 10,提供的万用表外观和操作与实际的万用表相似，可以测电流,A,、电压,V,、电阻,和分贝值,db,，测直流或交流信号。万用表有正极和负极两个引线端 。,2.4 Multisim 10,仪器仪表使用,292.4.1 数字万用表（Multimeter）,30,2.4.2,函数发生器（,Function Generator,）,Multisim 10,提供的函数发生器可以产生正弦波、三角波和矩形波，信号频率可在,1Hz,到,999MHz,范围内调整。信号的幅值以及占空比等参数也可以根据需要进行调节。信号发生器有三个引线端口：负极、正极和公共端。,波形参数输入,302.4.2 函数发生器（Function Generat,31,2.4.4,双通道示波器（,Oscilloscope,）,Multisim 10,提供的双通道示波器与实际的示波器外观和基本操作基本相同，该示波器可以观察一路或两路信号波形的形状，分析被测周期信号的幅值和频率，时间基准可在秒直至纳秒范围内调节。示波器图标有六个连接点：,A,通道输入、,B,通道输入、外触发端,T,和三个接地端。,312.4.4 双通道示波器（Oscilloscope）,Time base,（时间基准）,Channel A,（通道,A,）,Scale,（量程）：通道,A,的,Y,轴电压刻度设置。,Y position,（,Y,轴位置）：设置,Y,轴的起始点位置，起始点为,0,表明,Y,轴和,X,轴重合，起始点为正值表明,Y,轴原点位置向上移，否则向下移。,触发耦合方式：,AC,（交流耦合）、,0,（,0,耦合）或,DC,（直流耦合），交流耦合只显示交流分量，直流耦合显示直流和交流之和，,0,耦合，在,Y,轴设置的原点处显示一条直线。,Tigger,（触发）,触发方式主要用来设置,X,轴的触发信号、触发电平及边沿等。,Edge,（边沿）：设置被测信号开始的边沿，设置先显示上升沿或下降沿。,Level,（电平）：设置触发信号的电平，使触发信号在某一电平时启动扫描。,触发信号选择：,Auto,（自动）、通道,A,和通道,B,表明用项应的通道信号作为触发信号；,ext,为外触发；,Sing,为单脉冲触发；,Nor,为一般脉冲触发。,Time base（时间基准）Channel A（通道A）T,33,2.4.5,四通道示波器（,4 Channel Oscilloscope,）,四通道示波器与双通道示波器的使用方法和参数调整方式完全一样，只是多了一个通道控制器旋钮 ，当旋钮拨到某个通道位置，才能对该通道的,Y,轴进行调整。,332.4.5 四通道示波器（4 Channel Oscil,34,2.4.6,波特图仪（,Bode Plotter,）,利用波特图仪可以方便地测量和显示电路的频率响应，波特图仪适合于分析滤波电路或电路的频率特性，特别易于观察截止频率。需要连接两路信号，一路是电路输入信号，另一路是电路输出信号，需要在电路的输入端接交流信号。,342.4.6 波特图仪（Bode Plotter）,35,调整纵轴幅值测试范围的初值,I,和终值,F,，调整相频特性纵轴相位范围的初值,I,和终值,F,。,打开仿真开关，点击幅频特性在波特图观察窗口可以看到幅频特性曲线；点击相频特性可以在波特图观察窗口显示相频特性曲线 。,幅频特性曲线,相频特性曲线,35 调整纵轴幅值测试范围的初值I和终值F，调整,36,2.4.15,仿真,Agilent,仪器,仿真,Agilent,仪器有三种：,Agilent,信号发生器、,Agilent,万用表、,Agilent,示波器。这三种仪器与真实仪器的面板，按钮、旋钮操作方式完全相同，使用起来更加真实。,362.4.15 仿真Agilent仪器 仿真,37,1. Agilent,信号发生器,Agilent,信号发生器的型号是,33120A,，其图标和面板如图所示，这是一个高性能,15 MHz,的综合信号发生器。,Agilent,信号发生器有两个连接端，上方是信号输出端，下方是接地端。单击最左侧的电源按钮，即可按照要求输出信号。,371. Agilent信号发生器 Agile,38,2. Agilent,万用表,Agilent,万用表的型号是,34401A,，其图标和面板如图所示，这是一个高性能,6,位半的数字万用表。,Agilent,万用表有五个连接端，应注意面板的提示信息连接。单击最左侧的电源按钮，即可使用万用表，实现对各种电类参数的测量。,382. Agilent万用表,39,3. Agilent,示波器,Agilent,示波器的型号是,54622D,，图标和面板如图所示，这是一个,2,模拟通道、,16,个逻辑通道、,100-MHz,的宽带示波器。,Agilent,示波器下方的,18,个连接端是信号输入端，右侧是外接触发信号端、接地端。单击电源按钮，即可使用示波器，实现各种波形的测量。,393. Agilent示波器,40,2.4.16 Tektronix Simulated Oscilloscope,（泰克示波器）,Multisim 10,提供的,Tektronix TDS 2024,是一个,4,通道,200MHz,带宽的示波器，绝大多数的,Tektronix TDS 2024,用户手册中提到的功能都能在该仿真虚拟仪器中使用，示波器图标和面板如图,1.6.55,所示。该示波器共有,7,个连接点，从左至右依次为,P,（探针公共端，内置,1kHz,测试信号），,G,（接地端），,1,、,2,、,3,、,4,（模拟信号输入通道,1,4,）和,T,（触发端）。其面板和操作方法和普通示波器相类似。,402.4.16 Tektronix Simulated O,三、实验内容,参考电路如图所示,三、实验内容参考电路如图所示,验证,KCL,的实验数据记录,实验内容,I,1,I,2,I,3,I,理论计算值,仿真数据,验证KCL的实验数据记录 I1I2I3I理论计算值,验证KVL定律,验证KVL定律,回路,1,（,FADEF）,实,验项目,实验内容,U,FA,U,AD,U,DE,U,EF,U,1,理论计算值,仿真数据,回路,2,(BADCB),实验项目,实验内容,U,BA,U,AD,U,DC,U,CB,U,2,理论计算值,仿真数据,验证,KVL,的实验数据记录,回路1 实验项目UFAUADUDEU,叠加定理的验证,R,1,R,3,R,2,u,1s,u,2s,+,+,-,-,i,1,i,2,i,3,R,1,R,3,R,2,u,1s,+,-,i,1,i,2,i,3,R,1,R,3,R,2,u,2s,+,-,i,1,i,2,i,3,叠加定理的验证R1R3R2u1su2s+-i1i2i3R,实验操作注意事项：,电流测试需要将电流表串联进测试电路中。,独立电源单独作用时，其他独立源置零。,方式：去掉独立源，用短路线代替。,叠加定理实验内容：建议选取,R,1,=510,R,2,= 1k,R,3,=750,U,S1,=5V,U,S2,=8V,参数,I,R1,I,R2,I,R3,U,R1,U,R2,U,R3,U,S1,单独作用,U,S2,单独作用,共同作用时的测量值,验证叠加定理,实验操作注意事项：参数IR1IR2IR3UR1UR2UR3U,
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