1、Multisim電路仿真電路仿真 快速入門快速入門前言lEDA(Electronic Design Automation，電子設計自動化)技術集計算機技術、電子技術、信號處理技術于一體，是現代電子工程領域的一門新技術lEDA技術極大地推動了電子工業的發展，是現代電子工業不可缺少的一項技術前言l廣義廣義EDAu半導體工藝設計自動化u可編程器件設計自動化u電子系統設計自動化u印刷電路板設計自動化u仿真與測試、故障診斷自動化u形式驗證自動化 前言l狹義EDA 以大規模可編程邏輯器件（PLD）為設計載體，以硬件描述語言（HDL）為系統邏輯描述的主要表達方式，以計算機、大規模可編程器件的開發軟件及實驗開

2、發系統為設計工具，自動完成“用軟件的方式設計硬件”前言 lEDA軟件代表電子系統設計的技術潮流，在眾多的EDA仿真軟件中，Multisim軟件界面友好、功能強大、易學易用，受到電類設計開發人員的青睞。lMultisim用軟件方法虛擬電子元器件及儀器儀表，將元器件和儀器集合為一體，是原理圖設計、電路測試的虛擬仿真軟件。一、Multisim電路仿真軟件簡介1 歷史和現狀歷史和現狀2 Multisim能干什么能干什么3 特點和優勢特點和優勢4 網絡資源網絡資源5 操作界面操作界面1 歷史和現狀lMultisim來源于來源于加拿大圖像交互技術公司（加拿大圖像交互技術公司（Interactive Ima

3、ge Technologies簡稱簡稱IIT公司公司)推出的以推出的以Windows為基礎為基礎的仿真工具，原名的仿真工具，原名EWB。lIIT公司于公司于1988年推出一個用于電子電路仿真和設計的年推出一個用于電子電路仿真和設計的EDA工具軟件工具軟件Electronics Work Bench（電子工作臺，簡稱（電子工作臺，簡稱EWB），以界面形象直觀、操作方便、分析功能強大、易），以界面形象直觀、操作方便、分析功能強大、易學易用而得到迅速推廣使用。學易用而得到迅速推廣使用。l1996年年IIT推出了推出了EWB5.0版本，在版本，在EWB5.x版本之后，從版本之后，從EWB6.0版本開始

4、，版本開始，IIT對對EWB進行了較大變動，名稱改為進行了較大變動，名稱改為Multisim(多功能仿真軟件多功能仿真軟件)，專用于電路級仿真。，專用于電路級仿真。lIIT后被美國國家儀器（后被美國國家儀器（NI，National Instruments）公司收）公司收購，軟件更名為購，軟件更名為NI Multisim，已經有，已經有Multisim2001、 Multisim7、 Multisim8、Multisim9 、Multisim10。1 歷史和現狀 Multisim系列軟件的組成：lMultisim： 電路仿真設計模塊lUltiboard：PCB設計軟件lUltiroute： 布線

5、引擎lCommsim：通信電路分析與設計模塊 4個部分相互獨立，可以分別使用。Multisim系列軟件能完成從電路的仿真設計到電路板圖生成的全過程。 4個模塊均有增強專業版（Power Professional）、專業版（Professional）、個人版（Personal）、教育版（Education）、學生版（Student）和演示版（Demo），各版本的功能和價格有明顯差異。2 Multisim能干什么 Multisim經歷了多個版本的升級，9版本之后增加了單片機和LabVIEW虛擬儀器的仿真和應用u電路分析u模擬電子電路u數字電子電路u模數混合電路u射頻電路uDSP/FPGA/CPLD

6、u電力電子電路uPLC控制電路u單片機電路3 特點和優勢優勢：優勢：l操作界面直觀易用l大量元器件庫，3D元件庫；l虛擬儀器表種儀類齊全，l分析方法完備l可調用LabVIEW虛擬儀器（自定義）l強大的Help 功能，包括軟件本身的操作說明、各種元器件功能說明。4 網絡資源lNI官方網站 http:/lElectronics Workbench公司官方網站 http:/軟件下載：軟件下載：教育版（教育版（30天評估版）天評估版）學生版（購買或者教師申請）學生版（購買或者教師申請）ADI版（只有模擬元器件，免費）版（只有模擬元器件，免費）5 操作界面l以以Multisim10（教育版）為例（教育版

7、）為例Multisim10用戶界面菜單欄菜單欄元器件工具欄元器件工具欄狀態欄狀態欄仿真開關仿真開關主工具欄主工具欄電路圖編輯區電路圖編輯區項目項目管理管理器器虛虛擬擬儀儀器器工工具具欄欄標準工標準工具欄具欄l菜單欄與菜單欄與Windows應用程序相似應用程序相似打打開開新新建建保保存存文文件件編編輯輯操操作作顯顯示示查查看看放放置置元元器器件件節節點點導導線線仿仿真真分分析析與與P PC CB B軟軟件件數數據據傳傳送送元元器器件件修修改改產產生生報報告告用用戶戶設設置置瀏瀏覽覽功功能能單單片片機機仿仿真真幫幫助助l標準工具欄標準工具欄l視圖工具欄視圖工具欄l主工具欄主工具欄幫助幫助現用元器件

8、列表現用元器件列表修改修改UltiboardUltiboard注釋文件注釋文件創建創建UltiboardUltiboard注釋文件注釋文件虛擬實驗板虛擬實驗板電氣規則檢測電氣規則檢測后處理器后處理器圖形記錄儀圖形記錄儀元器件編輯元器件編輯數據庫管理器數據庫管理器電子表格檢視窗電子表格檢視窗設計工具箱設計工具箱l元器件工具欄元器件工具欄放置總線放置總線放置模塊放置模塊單片機模塊單片機模塊機電元器件機電元器件高頻元器件高頻元器件高級外圍電路高級外圍電路雜項元器件雜項元器件放置功率元件放置功率元件顯示模塊顯示模塊混合元器件混合元器件其它數字器件其它數字器件CMOSCMOS元器件元器件TTLTTL元器

9、件元器件運算放大器運算放大器放置晶體管放置晶體管放置二極管放置二極管基本元器件基本元器件放置電源放置電源l虛擬儀器工具欄虛擬儀器工具欄測量探針測量探針LabVIEWLabVIEW虛擬儀器虛擬儀器TektronixTektronix示波器示波器AgilentAgilent示波器示波器AgilentAgilent數字萬用表數字萬用表AgilentAgilent函數發生器函數發生器網絡分析儀網絡分析儀頻譜分析儀頻譜分析儀矢量分析儀矢量分析儀伏案特性分析儀伏案特性分析儀邏輯轉換儀邏輯轉換儀邏輯分析儀邏輯分析儀字信號發生器字信號發生器數字頻率極數字頻率極伯德圖儀伯德圖儀四通道示波器四通道示波器示波器示波

10、器功率表功率表函數發生器函數發生器萬用表萬用表l項目管理器項目管理器l 位于基本工作界面的左半部分位于基本工作界面的左半部分l 電路以分層的形式展示，主要電路以分層的形式展示，主要用于層次電路的顯示用于層次電路的顯示lHierarchyHierarchy：對不同電路的分層：對不同電路的分層顯示，單擊顯示，單擊“新建新建”按鈕將生成按鈕將生成Circuit2Circuit2電路電路lVisibilityVisibility：設置是否顯示電路：設置是否顯示電路的各種參數標識，如集成電路的的各種參數標識，如集成電路的引腳名引腳名lProject ViewProject View：顯示同一電路的：顯示

11、同一電路的不同頁不同頁lOptions菜單下的菜單下的Global Preferences和和Sheet Properties可進行個性化界面設置可進行個性化界面設置兩套電氣元器件符號標準兩套電氣元器件符號標準lANSI:ANSI:美國國家標準學會，美國標準美國國家標準學會，美國標準 lDIN:DIN:德國國家標準學會，歐洲標準德國國家標準學會，歐洲標準二、 仿真基礎1 建立電路文件建立電路文件2 放置元器件和儀表放置元器件和儀表3 元器件編輯元器件編輯4 連線和進一步調整連線和進一步調整5 電路仿真電路仿真6 輸出分析結果輸出分析結果1 建立電路文件l打開Multisim時自動打開空白電路文

12、件Circuit1，保存時可以重新命名l菜單File/Newl工具欄New按鈕l快捷鍵Ctrl+N2 放置元器件和儀表l元件數據庫：主元件庫（Master Database）,用戶元件庫（User Database），合作元件庫（Corporate Database）,后兩個庫由用戶或合作人創建，新安裝的Multisim這兩個數據庫是空的l菜單Place Componentl元件工具欄：PlaceComponentl繪圖區右擊利用彈出菜單l快捷鍵Ctrl+W2 放置元器件和儀表l以晶體管單管共射放大電路為例以晶體管單管共射放大電路為例l放置放置+12V電源：電源：Place Source2.

13、放置元器件和儀表l放置放置+12V電源：修改電壓值為電源：修改電壓值為12V2 放置元器件和儀表l放置電阻：放置電阻：Place Basic2 放置元器件和儀表l放置電容放置電容2 放置元器件和儀表放置放置NPN晶體管晶體管2 放置元器件和儀表放置接地端放置接地端2 放置元器件和儀表放置儀表：函數信號發生器（儀表工具欄）放置儀表：函數信號發生器（儀表工具欄）2 放置元器件和儀表l信號發生器設置信號發生器設置 雙擊函數信號發生器圖標彈出參數設置對話框雙擊函數信號發生器圖標彈出參數設置對話框2 放置元器件和儀表放置儀表：雙通道示波器（儀表工具欄）放置儀表：雙通道示波器（儀表工具欄）3 元器件編輯1

14、. 1. 元器件參數設置雙擊元器件，彈出相關對話框uLabel：標簽，Refdes編號，由系統自動分配，可以修改，但須保證編號唯一性uDisplay：顯示uValue：數值uFault：故障設置，Leakage漏電；Short短路；Open開路；None無故障（默認）uPins：引腳，各引腳編號、類型、電氣狀態3 元器件編輯2. 元器件向導（Component Wizard） 對特殊要求，可以用元器件向導編輯自己的元器件，一般是在已有元器件基礎上進行編輯和修改。 菜單Tools/ Component Wizard，按照規定步驟編輯 用元器件向導編輯生成的元器件放置在User Database(

15、用戶數據庫)中。4 連線和進一步調整連線：1.自動連線：單擊起始引腳鼠標指針變為十字形，移動鼠標至目標引腳或導線單擊；2.手動連線：在需要拐彎處單擊固定拐點；3.元器件與導線連接系統自動在交叉點放節點；4.交叉點：默認丁字交叉為導通，十字交叉為不導通，可分段連線，起點到交叉點，交叉點到終點；5.可以在已有連線上增加一個節點（Junction），從該節點引出新的連線，菜單Place/Junction/快捷鍵Ctrl+J。4 連線和進一步調整4 連線和進一步調整進一步調整：1.調整位置：選定元件，移動至合適位置；2.改變標號：雙擊進入屬性對話框更改；3.顯示節點編號以方便仿真結果輸出：Option

16、s/Sheet Properties/Circuit/Net Names:Show All4.導線和節點刪除：右擊/Delete4 連線和進一步調整4 連線和進一步調整顯示節點編號顯示節點編號4 連線和進一步調整5 電路仿真l按下仿真開關，電路開始工作按下仿真開關，電路開始工作l雙擊示波器，調整示波器橫坐標和縱坐標雙擊示波器，調整示波器橫坐標和縱坐標5 電路仿真l點擊點擊Reverse按鈕可將背景反色按鈕可將背景反色5 電路仿真l測周期 使用兩個標尺，顯示區給出對應時間及該時間的波形幅值6 輸出分析結果l菜單菜單Simulate/Analyses/DC Operating Pointl選擇輸出

17、節點選擇輸出節點1、4、5，點擊，點擊ADD、Simulate靜態工作點分析結果: 三、 仿真基礎1 元器件庫元器件庫2 虛擬儀器虛擬儀器 MultisimMultisim之所以應用廣泛，主要原因是其提供之所以應用廣泛，主要原因是其提供了功能齊全的元器件庫和虛擬儀器。了功能齊全的元器件庫和虛擬儀器。1 元器件庫l分級存放體系，分級存放體系，Database 數據庫Group 類別Family 系列 電源庫、基本元器件庫、二極管庫、晶體管庫、模擬器件庫、TTL庫、CMOS庫、單片機元器件庫、外圍設備庫、混合數字器件庫、混合庫、指示器庫、機電元件庫、射頻元件庫。1.電源庫SourceSource庫

18、：包括電源、信庫：包括電源、信號電壓源、信號電流源、號電壓源、信號電流源、受控電壓源、受控電流源、受控電壓源、受控電流源、函數控制器件。函數控制器件。 2.基本元器件庫BASICBASIC庫：包含基礎元庫：包含基礎元件，如電阻、電容、電件，如電阻、電容、電感、二極管、三極管、感、二極管、三極管、開關等；開關等； 3.二極管庫DiodesDiodes庫：二極管庫，庫：二極管庫，包含普通二極管、齊納包含普通二極管、齊納二極管、二極管橋、變二極管、二極管橋、變容二極管、容二極管、PINPIN二極管、二極管、發光二極管等。發光二極管等。 4.三極管庫TransisitorTransisitor庫：三極

19、庫：三極管庫，包含管庫，包含NPNNPN、PNPPNP、達林頓管、達林頓管、IGBTIGBT、MOSMOS管、場管、場效應管、可控硅等；效應管、可控硅等； 5.模擬器件庫AnalogAnalog庫：模擬器件庫，包括運放、濾波器、比較器、模擬庫：模擬器件庫，包括運放、濾波器、比較器、模擬開關等模擬器件開關等模擬器件 6.TTL元器件庫TTLTTL庫：包含庫：包含TTLTTL型數字電路型數字電路 如如7400 74047400 7404等門等門BJTBJT電路。電路。 7.CMOS元器件庫COMSCOMS庫：庫：COMSCOMS型數字電路，如型數字電路，如74HC0074HC00、74HC0474

20、HC04等等MOSMOS管電路。管電路。 8.單片機（微控制器）模塊庫MCU ModelMCU Model： MCUMCU模型，模型，MultisimMultisim的單片機模型比較少，的單片機模型比較少，只有只有MCS51MCS51、PIC16PIC16模型和模型和ROMROM、RAM RAM 9.混合數字器件庫MIXC DigitalMIXC Digital：混合數字器件庫，包含：混合數字器件庫，包含DSPDSP、CPLDCPLD、FPGAFPGA、PLDPLD、單片機、單片機- -微控制器、存儲器件、一些接口電路等數字器件微控制器、存儲器件、一些接口電路等數字器件 10.混合元器件庫Mi

21、xedMixed：混合庫，包含定時器、：混合庫，包含定時器、AC/DAAC/DA轉換芯片、模轉換芯片、模擬開關、震蕩器等擬開關、震蕩器等 11.指示元器件庫IndicatorsIndicators：指示器庫，包含電壓表、電流表、探針、蜂鳴器、燈、：指示器庫，包含電壓表、電流表、探針、蜂鳴器、燈、數碼管等數碼管等12. 電力元器件庫PowerPower：電源庫，包含保險絲、穩壓器、電壓抑制、隔離電：電源庫，包含保險絲、穩壓器、電壓抑制、隔離電源等源等 13.雜項元器件庫MiscMisc：混合庫，包含晶振、電子管、濾波器、：混合庫，包含晶振、電子管、濾波器、MOSMOS驅動等驅動等 14.高級外設

22、模塊庫Advance PeriphearlsAdvance Periphearls庫：外圍器件庫，包含鍵盤、庫：外圍器件庫，包含鍵盤、LCDLCD和一個顯示終端的模型。和一個顯示終端的模型。 15.射頻元器件庫RFRF：RFRF庫，包含一些庫，包含一些RFRF器件，如高頻電容電感、器件，如高頻電容電感、高頻三極管等高頻三極管等 16.電子機械器件庫Elector MechinicalElector Mechinical：電子機械器件庫，包含傳感開關、機：電子機械器件庫，包含傳感開關、機械開關、繼電器、電機等。械開關、繼電器、電機等。2 虛擬儀器u模擬類：萬用表、示波器、信號發生器、伏安特性測試

23、儀u數字類：字信號發生器、邏輯分析儀、邏輯轉換器u頻率類：頻譜儀、數字頻率計u高頻類：端口網絡分析儀u實際儀器：Agilent信號發生器、 Agilent示波器、Tektronix示波器uLabVIEW虛擬儀器u測量探針1 萬用表(Multimeter) 測量交直流電壓、交直流電流、電阻、電路中測量交直流電壓、交直流電流、電阻、電路中兩個節點之間的分貝損耗。兩個節點之間的分貝損耗。 不需用戶設置量程，參數默認為理想參數（比不需用戶設置量程，參數默認為理想參數（比如電流表內阻為如電流表內阻為0 0），用戶可以修改參數。），用戶可以修改參數。AA測電流測電流V V 測電壓測電壓 測電阻測電阻dB

24、dB 測兩節點之間電壓增測兩節點之間電壓增益（益（dB=20lgVout/VindB=20lgVout/Vin） 測交流（有效值測交流（有效值RMSRMS）- - 測直流測直流1 萬用表(Multimeter)SetSet按鈕：設置萬用表參數。按鈕：設置萬用表參數。電流表內阻電流表內阻( (并聯并聯) )電壓表內阻（串聯）電壓表內阻（串聯）歐姆表電流歐姆表電流測電壓增益時的相對電壓值測電壓增益時的相對電壓值電流表測量范圍電流表測量范圍電壓表測量范圍電壓表測量范圍歐姆表測量范圍歐姆表測量范圍1 萬用表(Multimeter)l測支路電流、支路電壓、端口等效電阻、節點電壓增益1 萬用表(Multi

25、meter)l支路電流、支路電壓支路電流、支路電壓1 萬用表(Multimeter)l節點節點4與與0看進去的等效電阻（看進去的等效電阻（V1置零）置零）2 函數發生器(Function Generator) 產生正弦波、三角波、方波電壓信號。產生正弦波、三角波、方波電壓信號。可設置：頻率、幅值、占空比、直流偏置可設置：頻率、幅值、占空比、直流偏置頻率范圍很寬：音頻至射頻頻率范圍很寬：音頻至射頻頻率：頻率：0.001pHz1000THz0.001pHz1000THz方波信號的占空比：方波信號的占空比：1%99%1%99%Set Rise/Fall Time: Set Rise/Fall Tim

26、e: 方波信號方波信號設置上升設置上升/ /下降時間下降時間正極性信號正極性信號負極性信號負極性信號有效值兩倍有效值兩倍曲線顏色與電路曲線顏色與電路中對應導線同色中對應導線同色3 功率計(Wattmeter)u 用來測量電路交直流信號的功率、功率因數。用來測量電路交直流信號的功率、功率因數。u 電壓端子與待測設備并聯測量電壓電壓端子與待測設備并聯測量電壓u 電流端子與待測設備串聯測量電流電流端子與待測設備串聯測量電流功率：支路的有功功率功率：支路的有功功率功率因數：功率因數：01013 功率計(Wattmeter)l功率表應用電路功率表應用電路4 雙蹤示波器(Oscilloscope)示波器：

27、測量信號電壓幅值和頻率，顯示波形曲線。雙蹤：同時測量兩路信號。六個端子：A通道正負端、B通道正負端、外觸發正負端l圖形顯示區圖形顯示區l測量數據顯示區測量數據顯示區l三個模塊設置三個模塊設置u時基模塊時基模塊u通道模塊通道模塊u觸發模塊觸發模塊4 雙蹤示波器(Oscilloscope)u時基模塊時基模塊 Y/T: Y/T: 默認顯示方式，波形隨時間變化默認顯示方式，波形隨時間變化 ADD: AADD: A通道信號和通道信號和B B通道信號疊加顯示通道信號疊加顯示 B/A: AB/A: A通道信號作為通道信號作為X X軸掃描軸掃描,B/A,B/A幅度商為幅度商為Y Y軸輸出，是軸輸出，是B B通

28、通道信號隨道信號隨A A通道信號變化的波形通道信號變化的波形 A/B : BA/B : B通道信號作為通道信號作為X X軸掃描軸掃描,A/B,A/B幅度商為幅度商為Y Y軸輸出，是軸輸出，是A A通通道信號隨道信號隨B B通道信號變化的波形通道信號變化的波形u通道模塊通道模塊 AC: AC: 電容耦合，濾除信號直流部分，僅顯示交流部分電容耦合，濾除信號直流部分，僅顯示交流部分 0 0：接地，沒有信號顯示：接地，沒有信號顯示 DC: DC: 直接耦合，顯示直流和交流信號之和直接耦合，顯示直流和交流信號之和4 雙蹤示波器(Oscilloscope)u觸發模塊觸發模塊觸發信號：同步觸發信號：同步X

29、X軸時域掃描軸時域掃描Edge: Edge: 觸發邊沿選擇（上升沿、下降沿、觸發邊沿選擇（上升沿、下降沿、A A通道、通道、B B通道、通道、外部觸發）外部觸發）Level: Level: 觸發電平，信號超過該值示波器才采樣顯示觸發電平，信號超過該值示波器才采樣顯示Type: Type: 觸發方式觸發方式 Sing.: Sing.: 單次掃描，觸發信號來到后開始一次掃描單次掃描，觸發信號來到后開始一次掃描 Nor.: Nor.: 常態掃描，沒有觸發信號則沒有掃描線常態掃描，沒有觸發信號則沒有掃描線 Auto: Auto: 自動掃描，不管有無觸發信號均有掃描線自動掃描，不管有無觸發信號均有掃描線

30、4 雙蹤示波器(Oscilloscope)l功能按鈕功能按鈕uReverse: 顯示窗口發色uSave：存儲示波器數據,格式*.scp注意：注意： Multisim9Multisim9之后的示波器可以測量差分信號，早期之后的示波器可以測量差分信號，早期的版本只能測節點對地電壓波形的版本只能測節點對地電壓波形常見問題：常見問題： 時間分辨率調的太小，波形可能向一個方向滑動，時間分辨率調的太小，波形可能向一個方向滑動，也可能出現反相跳動也可能出現反相跳動5 四通道示波器l4個通道：個通道：A、B、C、Dl單擊通道選擇鈕設置各通道單擊通道選擇鈕設置各通道6 波特儀(Bode Plotter)測量電路

31、的頻響（電壓增益、相位偏移）ModeMode模式選擇：模式選擇：Magnitude:Magnitude:信號增益；信號增益； Phase: Phase: 相位偏移相位偏移Log:Log:對數刻度；對數刻度；Lin:Lin:線性刻度；線性刻度；F: F:終了終了; I:; I:起始起始Save: Save: 存儲數據存儲數據* *.tdm; Set: .tdm; Set: 設置顯示分辨率設置顯示分辨率6 波特儀(Bode Plotter)設計低通濾波器電路:Tools/Circuit Wizards/Filter Wizard6 波特儀(Bode Plotter)7 失真分析儀（Distortion Analyzer）l測量信號失真程度及信噪比的儀器測量信號失真程度及信噪比的儀器l只有一個輸入端子只有一個輸入端子8 頻譜分析儀l分析信號的頻域特性的儀器分析信號的頻域特性的儀器9 網絡分析儀l分析雙端口網絡的儀器分析雙端口網絡的儀器10 安捷倫示波器l54622D: 2通道、通道、16邏輯通道、邏輯通道、100MHz帶寬帶寬11 泰克示波器lTDS 2024: