Multisim10基本操作.ppt

1 内容提要 NIMultisim10仿真软件是电子电路计算机仿真设计与分析的基础 本章介绍了multisim的基本界面与操作方法 multisim的电路创建的基础 multisim的仪器仪表的使用 multisim的电路分析方法 知识要点 multisim的菜单 工具 元器件库 仪器仪表库 分析功能 操作方法 2 NIMultisim10是美国国家仪器公司 NI NationalInstruments 最新推出的Multisim最新版本 目前美国NI公司的EWB的包含有电路仿真设计的模块Multisim PCB设计软件Ultiboard 布线引擎Ultiroute及通信电路分析与设计模块Commsim4个部分 能完成从电路的仿真设计到电路版图生成的全过程 这4个部分相互独立 可以分别使用 Multisim10简介 3 版本有增强专业版 PowerProfessional 专业版 Professional 个人版 Personal 教育版 Education 学生版 Student 和演示版 Demo 等多个版本 各版本的功能和价格有着明显的差异 4 NIMultisim10用软件的方法虚拟电子与电工元器件 虚拟电子与电工仪器和仪表 实现了 软件即元器件 软件即仪器 NIMultisim10是一个原理电路设计 电路功能测试的虚拟仿真软件 NIMultisim10的元器件库提供数千种电路元器件供实验选用 同时也可以新建或扩充已有的元器件库 而且建库所需的元器件参数可以从生产厂商的产品使用手册中查到 因此也很方便的在工程设计中使用 5 NIMultisim10的虚拟测试仪器仪表种类齐全 有一般实验用的通用仪器 如万用表 函数信号发生器 双踪示波器 直流电源 而且还有一般实验室少有或没有的仪器 如波特图仪 字信号发生器 逻辑分析仪 逻辑转换器 失真仪 频谱分析仪和网络分析仪等 NIMultisim10具有较为详细的电路分析功能 可以完成电路的瞬态分析和稳态分析 时域和频域分析 器件的线性和非线性分析 电路的噪声分析和失真分析 离散傅里叶分析 电路零极点分析 交直流灵敏度分析等电路分析方法 以帮助设计人员分析电路的性能 6 NIMultisim10可以设计 测试和演示各种电子电路 包括电工学 模拟电路 数字 电路 射频电路及微控制器和接口电路等 可以对被仿真的电路中的元器件设置各种故障 如开路 短路和不同程度的漏电等 从而观察不同故障情况下的电路工作状况 在进行仿真的同时 软件还可以存储测试点的所有数据 列出被仿真电路的所有元器件清单 以及存储测试仪器的工作状态 显示波形和具体数据等 NIMultisim10还提供了与国内外流行的印刷电路板设计自动化软件Protel及电路仿真软件PSpice之间的文件接口 也能通过Windows的剪贴板把电路图送往文字处理系统中进行编辑排版 支持VHDL和VerilogHDL语言的电路仿真与设计 7 小结 利用NIMultisim10可以实现计算机仿真设计与虚拟实验 与传统的电子电路设计与实验方法相比 具有如下特点 设计与实验可以同步进行 可以边设计边实验 修改调试方便 设计和实验用的元器件及测试仪器仪表齐全 可以完成各种类型的电路设计与实验 可方便地对电路参数进行测试和分析 可直接打印输出实验数据 测试参数 曲线和电路原理图 实验中不消耗实际的元器件 实验所需元器件的种类和数量不受限制 实验成本低 实验速度快 效率高 设计和实验成功的电路可以直接在产品中使用 8 1 1 1基本界面 1 1Multisim10基本界面 点击 开始 程序 NationalInstruments CircuitDesignSuite10 0 multisim 启动multisim10 可以看到如图所示的multisim的主窗口 9 1 1 2Multisim10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 Transfer 文件输出 Tools 工具 Reports 报告 Options 选项 Window 窗口 和Help 帮助 10 1 File 文件 菜单 建立一个新文件打开文件打开示例关闭关闭所有保存保存为保存所有建立一个新项目打开一个新项目保存项目关闭项目项目备份打印打印预览打印选项曾打开文件曾打开项目退出 11 2 Edit 编辑 菜单 撤销重做剪切拷贝粘贴删除全选删除电路中的其他页作为子电路粘贴查找图形顺序分配到层层设置元件旋转表题区位置编辑表题字体对话框注释所选元件属性 12 3 View 窗口 菜单 全屏显示参数列表放大电路缩小电路以100 的比率来显示电路窗口适合窗口显示按比率放大显示窗格显示电路边界显示纸张边界显示或关闭标尺显示或关闭状态栏设计工具箱电子表格视图电路描述框工具注释 图表 13 4 Place 放置 菜单 放置元器件连接点连接线总线连接器从文件中放置分层模块新建分层模块用分层模块来取代新建子电路用子电路取代多页电路合并总线注释放置文字放置图形放置标题信息栏 14 5 Simulate 仿真 菜单 运行暂停仪表仿真交互设置数字仿真设置选择仿真方法电路仿真错误记录 检查数据跟踪装载仿真设置保存仿真设置VHDL仿真观察属性对话框方向观察清除仪器数据全局元件误差对话框设置 15 6 Transfer 文件输出 菜单 转换到Ultiboard转换到其他PCB制版将Multisim数据传给Ultiboard从Ultiboard传入数据导出列表 16 7 Tools 工具 菜单 元件设计向导数据库重新命名 重新编号元件置换元件更新电路元件电气规则检查清除ERC标记符号编辑器标题块编辑描述框编辑对话框编辑标签捕获屏幕区域网络设计资源共享 17 8 Reports 报告 菜单 18 9 Options 选项 菜单 10 Window 窗口 菜单 全局设置操作环境工作表单属性用户命令交互设置 新窗口层叠窗口水平分割排列显示垂直分割排列显示关闭所有窗口窗口对话框当前用户文档名称 19 11 Help 帮助 菜单 1 1 3Multisim10元器件栏 Multisim10提供了13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 20 元器件栏各图标名称及其功能如表所示 21 1 3 4Multisim10仪器仪表栏 Multisim10在仪器仪表栏下提供了17个常用仪器仪表 依次为数字万用表 函数发生器 瓦特表 双通道示波器 四通道示波器 波特图仪 频率计 字信号发生器 逻辑分析仪 逻辑转换器 IV分析仪 失真度仪 频谱分析仪 网络分析仪 Agilent信号发生器 Agilent万用表 Agilent示波器 22 1数字万用表 Multimeter Multisim10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 1 1 4Multisim10仪器仪表使用 23 2函数发生器 FunctionGenerator Multisim10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 24 3瓦特表 Wattmeter Multisim10提供的瓦特表用来测量电路的交流或者直流功率 瓦特表有四个引线端口 电压正极和负极 电流正极和负极 25 4 双通道示波器 Oscilloscope Multisim10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 示波器图标有四个连接点 A通道输入 B通道输入 外触发端T和接地端G 26 示波器的控制面板分为四个部分 1 Timebase 时间基准 Scale 量程 设置显示波形时的X轴时间基准 Xposition X轴位置 设置X轴的起始位置 显示方式设置有四种 Y T方式指的是X轴显示时间 Y轴显示电压值 Add方式指的是X轴显示时间 Y轴显示A通道和B通道电压之和 A B或B A方式指的是X轴和Y轴都显示电压值 27 2 ChannelA 通道A Scale 量程 通道A的Y轴电压刻度设置 Yposition 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 3 ChannelB 通道B 通道B的Y轴量程 起始点 耦合方式等项内容的设置与通道A相同 28 4 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 29 5 四通道示波器 4ChannelOscilloscope 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 30 6 波特图仪 BodePlotter 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 31 波特图仪控制面板分为Magnitude 幅值 或Phase 相位 的选择 Horizontal 横轴 设置 Vertical 纵轴 设置 显示方式的其他控制信号 面板中的F指的是终值 I指的是初值 在波特图仪的面板上 可以直接设置横轴和纵轴的坐标及其参数 例如 构造一阶RC滤波电路 输入端加入正弦波信号源 电路输出端与示波器相连 目的是为了观察不同频率的输入信号经过RC滤波电路后输出信号的变化情况 32 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 33 7 频率计 Frequencycouter 频率计主要用来测量信号的频率 周期 相位 脉冲信号的上升沿和下降沿 频率计的图标 面板以及使用如图所示 使用过程中应注意根据输入信号的幅值调整频率计的Sensitivity 灵敏度 和TriggerLevel 触发电平 34 8 数字信号发生器 WordGenerator 数字信号发生器是一个通用的数字激励源编辑器 可以多种方式产生32位的字符串 在数字电路的测试中应用非常灵活 左侧是控制面板 右侧是字信号发生器的字符窗口 控制面板分为Controls 控制方式 Display 显示方式 Trigger 触发 Frequency 频率 等几个部分 35 9 逻辑分析仪 LogicAnalyzer Multiuse10提供了16路的逻辑分析仪 用来数字信号的高速采集和时序分析 逻辑分析仪的图标如图所示 逻辑分析仪的连接端口有 16路信号输入端 外接时钟端C 时钟限制Q以及触发限制T 面板分上下两个部分 上半部分是显示窗口 下半部分是逻辑分析仪的控制窗口 控制信号有 Stop 停止 Reset 复位 Reverse 反相显示 Clock 时钟 设置和Trigger 触发 设置 36 Clocksetup 时钟设置 对话框 ClockSource 时钟源 选择外触发或内触发 Clockrate 时钟频率 1Hz 100MHz范围内选择 SamplingSetting 取样点设置 Pre triggersamples 触发前取样点 Post triggersamples 触发后取样点 和Thresholdvoltage 开启电压 设置 37 点击Trigger下的Set 设置 按钮时 出现TriggerSetting 触发设置 对话框如图所示 TriggerClockEdge 触发边沿 Positive 上升沿 Negative 下降沿 Both 双向触发 Triggerpatterns 触发模式 由A B C定义触发模式 在TriggerCombination 触发组合 下有21种触发组合可以选择 38 10 逻辑转换器 LogicConverter Multisim10提供了一种虚拟仪器 逻辑转换器 实际中没有这种仪器 逻辑转换器可以在逻辑电路 真值表和逻辑表达式之间进行转换 有8路信号输入端 1路信号输出端 6种转换功能依次是 逻辑电路转换为真值表 真值表转换为逻辑表达式 真值表转换为最简逻辑表达式 逻辑表达式转换为真值表 逻辑表达式转换为逻辑电路 逻辑表达式转换为与非门电路 39 11 IV分析仪 IVAnalyzer IV分析仪专门用来分析晶体管的伏安特性曲线 如二极管 NPN管 PNP管 NMOS管 PMOS管等器件 IV分析仪相当于实验室的晶体管图示仪 需要将晶体管与连接电路完全断开 才能进行IV分析仪的连接和测试 IV分析仪有三个连接点 实现与晶体管的连接 IV分析仪面板左侧是伏安特性曲线显示窗口 右侧是功能选择 40 12 失真度仪 DistortionAnalyzer 失真度仪专门用来测量电路的信号失真度 失真度仪提供的频率范围为20Hz 100kHz 面板最上方给出测量失真度的提示信息和测量值 FundamentalFreq 分析频率 处可以设置分析频率值 选择分析THD 总谐波失真 或SINAD 信噪比 单击Set按钮 打开设置窗口如图所示 由于THD的定义有所不同 可以设置THD的分析选项 41 13 频谱分析仪 SpectrumAnalyzer SpanControl用来控制频率范围 选择SetSpan的频率范围由Frequency区域决定 选择ZeroSpan的频率范围由Frequency区域设定的中心频率决定 选择FullSpan的频率范围为1KHz 4GHz 用来分析信号的频域特性 其频域分析范围的上限为4GHz 42 Frequency用来设定频率 Span设定频率范围 Start设定起始频率 Center设定中心频率 End设定终止频率 Amplitude用来设定幅值单位 有三种选择 dB dBm Lin Db 10log10V dBm 20log10 V 0 775 Lin为线性表示 ResolutionFreq 用来设定频率分辨的最小谱线间隔 简称频率分辨率 43 14 网络分析仪 NetworkAnalyzer 网络分析仪主要用来测量双端口网络的特性 如衰减器 放大器 混频器 功率分配器等 Multisim10提供的网络分析仪可以测量电路的S参数 并计算出H Y Z参数 44 Mode提供分析模式 Measurement测量模式 RFCharacterizer射频特性分析 MatchNetDesigner电路设计模式 Graph用来选择要分析的参数及模式 可选择的参数有S参数 H参数 Y参数 Z参数等 模式选择有Smith 史密斯模式 Mag Ph 增益 相位频率响应 波特图 Polar 极化图 Re Im 实部 虚部 Trace用来选择需要显示的参数 45 Marker用来提供数据显示窗口的三种显示模式 Re Im为直角坐标模式 Mag Ph Degs 为极坐标模式 dBMag Ph Deg 为分贝极坐标模式 Settings用来提供数据管理 Load读取专用格式数据文件 Save存储专用格式数据文件 Exp输出数据至文本文件 Print打印数据 SimulationSet按钮用来设置不同分析模式下的参数 46 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 47 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15MHz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 48 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 49 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 50 1 2元器件基本操作 1 元器件的选用 选用元器件时 首先在元器件库栏中用鼠标点击包含该元器件的图标 打开该元器件库 然后从选中的元器件库对话框中 如图所示电容库对话框 用鼠标点击将该元器件 然后点击 OK 即可 用鼠标拖曳该元器件到电路工作区的适当地方即可 51 2 选中元器件对某一个元器件 只需用左键单击它即可 对于多个元器件 可用 CTRL 鼠标左键单击 依次选中 如果要同时选中一组相邻的元器件 可用鼠标在电路窗口中的适当位置拖曳 画出一个矩形框 侧该矩形框中的所有元器件同时被选中 要取消某一个元器件的选中状态 可在该元器件上再次单击一次 或用 CTRL 单击 用于取消被选中的一组元器件的某几个 若在电路窗口的空白处单击则取消所有元器件的选中状态 52 3 旋转和翻转常用的元器件编辑功能有 90Clockwise 顺时针旋转90 90CounterCW 逆时针旋转90 FlipHorizontal 水平翻转 FlipVertical 垂直翻转 ComponentProperties 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 原始图像顺时针旋转90 逆时针旋转90 水平翻转垂直翻转 53 4 复制和删除可使用编辑菜单Edit Copy Edit Paste或快捷菜单中的CTRL C CTRL V相关命令实现元器件的复制和粘贴操作 Edit Delete删除操作 用鼠标右键单击所选元器件可打开快捷菜单 5 元器件方位的调整若移动一个元器件 只需用鼠标拖曳该元件就可以 若移动一组 须用前述方法先选中这些元器件 然后用鼠标左键拖曳其中的一个 则所有被选中的元器件将一起移动 元器件被移动后 与其相连接的导线会自动重新排列 另外还可以使用键盘上的箭头键使被选中的元器件作微小的位移 54 6 元器件标签 编号 数值 模型参数的设置 在选中元器件后 双击该元器件 或者选择菜单命令Edit Properties 元器件特性 会弹出相关的对话框 可供输入数据 器件特性对话框具有多种选项可供设置 包括Label 标识 Display 显示 Value 数值 Fault 故障设置 Pins 引脚端 Variant 变量 等内容 55 1 3导线的操作1 连接与删除在屏幕上使鼠标箭头指向某元器件的引脚 出现一个小黑点时 用鼠标左键单击 即可有该引脚上拖曳一根导线 将此线拖曳到另一元器件的引脚 出现小黑点时 再单击鼠标左键 即可实现两个元器件引脚之间的互连 导线的走向及排列方式有系统自动完成 注意 每个小黑点 连接点 有4个方向可以引出线 导线选择的方向不同会引起导线的走向及排列的方式的差异 对于二端子元器件 还可直接拖放到某根导线上实现插入连接 拆除连线可在该导线上单击鼠标右键 在弹出的菜单上选择Delete命令来完成 56 2 改变导线的颜色 在复杂的电路中 可以将导线设置为不同的颜色 要改变导线的颜色 用鼠标指向该导线 点击右键可以出现菜单 选择ChangeColor选项 出现颜色选择框 然后选择合适的颜色即可 3 在导线中插入元器件 将元器件直接拖曳放置在导线上 然后释放即可插入元器件在电路中 57 4 连接点 的使用 连接点 是一个小圆点 点击PlaceJunction可以放置节点 一个 连接点 最多可以连接来自四个方向的导线 可以直接将 连接点 插入连线中 5 节点编号 在连接电路时 multisim自动为每个节点分配一个编号 是否显示节点编号可由Options SheetProperties对话框的Circuit选项设置 选择RefDes选项 可以选择是否显示连接线的节点编号 58 1 4文本基本编辑 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 59 1 5图纸标题栏编辑 单击Place TitleBlock命令 在打开对话框的查找范围处指向Multisim Titleblocks目录 在该目录下选择一个 tb7图纸标题栏文件 放在电路工作区 用鼠标指向文字块 单击鼠标右键 在弹出的菜单中选择ModifyTitleBlockData命令 如下图所示 60 1 6Multisim的分析功能1 基本功能分析 1 DC 直流 工作点分析计算DC工作点并报告每个工作点的电压 在进行DC工作点分析时 电路中的数字器件对地将成高阻态 2 AC 交流 频率分析在给定的频率范围内 计算电路中任意点的小信号增益及相位频率的变化关系 可用线性或对数 十倍频或二倍频 坐标 并以一定的分辨率完成上述频率扫描分析 3 瞬态分析在给定的起始与终止时间内 计算电路中任意节点上电压随时间的变化关系 61 4 傅立叶积分在给定的频率范围内 对电路的瞬态进行傅立叶分析 计算出该瞬态响应的DC分量 激波分量以及各次谐波分量的幅值及相位 5 噪声分析对指定的电路电路分析节点 输入早声源以及扫描频率范围 计算所有电阻与半导体器件所贡献的噪声的均方根值 6 失真分析对给定的任意节点以及扫频范围 扫频类型 线性或对数 与分辨率 计算总的小信号稳态谐波失真与复调失真 62 2 种高级分析功能 1 灵明度分析包括DC 直流 分析和AC 交流 两种灵敏度分析 用于对元件的某个感兴趣的参数 计算由该参数的变化而引起的DC或AC电压与电流的变化灵敏度 2 参数扫描分析对给定的元件及其要变化的参数和扫描范围 类型 线性或对数 与分辨力 计算电路的DC AC或瞬态响应 从而可以看出各个参数对着些性能的影响程度 3 温度扫描分析对给定的温度变化范围 扫描类型 线性或对数 与分辨率 计算电路的计算电路的DC AC或瞬态响应 从而可以看出温度对着些性能的影响程度 63 4 零极点分析对给定的输入与输出极点 以及分析类型 增益或抗的传递函数 输入或输出阻抗 计算交流小信号传递函数的零 极点 从而可以获得有关电路稳定性的信息 5 传递函数分析对给定的输入源与输入节点 计算电路的DC小信号传递函数以及输入 输出阻抗和DC增益 6 最坏情况分析当电路中所有元件的参数在其容差范围内改变时 计算苏引起的DC AC或瞬态响应变化的最大方差 所谓 坏情况 是指元件参数的容差设置为最大值 最小值或最大上升或下降值 7 蒙特卡罗分析在给定的容差范围内 计算当元件参数随机地变化时 对电路的DC AC或瞬态响应的影响 可以对元件参数容差的随机分布函数进行选择 使分析结果更符合实际情况 通过该分析可以预计由于制造过程中元件的误差 而导致所设计的电路不合格的概率