电子系统实验指导书一.docx

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电子系统实验指导书一

《电子技术》仿真实验指导书

杨静编

南京工业大学

电气工程与控制科学学院

2017、5

实验一：

Multisim基础实验

一、实验目的

1、熟悉multisim软件的使用方法

2、使用Multisim10软件完成简单电路仿真，进行虚拟电子实验。

二、虚拟实验仪器及器材

双踪示波器信号发生器交流毫伏表数字万用表

三、实验原理

1、Multisim简介

ElectronicsWorkbench（EWB）是加拿大IIT公司于八十年代末、九十年代初推出的用于电路仿真与设计的EDA软件，又称为“虚拟电子工作台”。

IIT公司从EWB6.0版本开始，将专用于电路仿真与设计模块更名为MultiSim（意为“万能仿真”），大大增强了软件的仿真测试和分析功能，大大扩充了元件库中的仿真元件数量，使仿真设计更精确、可靠。

2、Multisim的主要特点

Multisim仿真的手段切合实际，选用的元器件和测量仪器与实际情况非常接近；并且界面可视、直观。

绘制电路图所需的元器件、仪器、仪表以图标形式出现，选取方便，并可扩充元件库。

可以对电路中的元器件设置故障，如开路、短路和不同程度的漏电等，针对不同故障观察电路的各种状态，从而加深对电路原理的理解。

在进行仿真的同时，它还可以存储测试点的所有数据、测试仪器的工作状态、显示波形和具体数据，列出所有被仿真电路的元器件清单等。

它有多种输入输出接口，与SPICE软件兼容，可相互转换。

Multisim产生的电路文件还可以直接输出至常见的Protel、Tango、Orcad等印制电路板排版软件。

3、Multisim10的界面

Multisim10打开后的界面如下图所示，主要有菜单栏，工具栏，缩放栏，设计栏，仿真栏，工程栏，元件栏，仪器栏，电路图编辑窗口等部分组成。

Multisim软件以图形界面为主，采用菜单、工具栏和热键相结合的方式，具有一般Windows应用软件的界面风格，用户可以根据自己的习惯和熟悉程度自如使用。

菜单栏位于界面的上方，通过菜单可以对Multisim的所有功能进行操作。

不难看出菜单中有一些与大多数Windows平台上的应用软件一致的功能选项，如文件、编辑、视图、帮助等。

此外，还有一些EDA软件专用的选项，如放置、仿真、转换等。

文件菜单：

包含了对文件和项目的基本操作以及打印等命令。

编辑菜单：

提供了类似于图形编辑软件的基本编辑功能，用于对电路图进行编辑。

视图菜单：

可以决定使用软件时的视图，对一些工具栏和窗口进行控制。

放置菜单：

可以放置元器件、连接点、总线等，用来输入电路图。

仿真菜单：

用来执行仿真分析命令，可以设置仪表的预置值及数字仿真参数等。

转换菜单：

可以完成Multisim对其它EDA软件需要的文件格式的输出，如将所设计的电路图转换为Ultiboard（Multisim中的电路板设计软件）的文件格式等。

工具菜单：

主要针对元器件的编辑与管理的命令，可以完成新建、编辑、复制、删除元器件等操作。

选项菜单：

可以对软件的运行环境进行定制和设置，如编辑标题栏、设置操作环境等。

帮助菜单：

提供了对Multisim的在线帮助和辅助说明。

4.Multisim界面工具栏介绍

Multisim10提供了多种工具栏，用户可以通过视图菜单中的选项方便地将工具栏打开或关闭。

通过工具栏，用户可以方便直接地使用软件的各项功能。

标准工具栏包含了常见的文件操作和编辑操作。

用户可以通过视图工具栏方便地调整所编辑电路的视图大小。

主要工具栏集中了Multisim10.0的核心操作，从而使电路设计更加方便。

仿真开关用于控制仿真过程：

仿真启动/停止开关和仿真暂停开关。

Multisim10.0的元件工具栏包括16种元件分类库，每个元件库放置同一类型的元件，元件工具栏还包

括放置层次电路和总线的命令。

元件工具栏从左到右的模块分别为：

电源库、基本元件库、二极管库、晶

体管库、模拟器件库、TTL器件库、CMOS元件库、杂合类数字元件库、混合元件库、功率元件库、杂合类

元件库、高级外围元件库、RF射频元件库、机电类元件库、微处理模块元件库、层次化模块和总线模块。

其中，层次化模块是将已有的电路作为一个子模块加到当前电路中。

仪器工具栏集中了Multisim为用户提供的所有虚拟仪器仪表，用户可以通过按钮选择自己需要的仪器

对电路进行观测。

仪器工具栏从左到右分别为：

数字万用表、函数信号发生器、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、伏安特性分析仪、失真分析仪、频谱分析仪、网络分析仪、安捷伦函数发生器、安捷伦示波器、泰克示波器、测量探针、LabVIEW虚拟仪器和电流探针。

5.设计工具箱

设计工具箱用来管理原理图的不同组成元素。

设计工具箱由3个不同的选项卡组成，分别为层次选项卡、可见选项卡和项目视图选项卡，如下图所示。

下面介绍个选项卡的功能：

1“层次”选项卡：

该选项卡包括了所设计的个层化电路，页面上方的5个按钮从左到右为：

新建原理图、打开原理图、保存、关闭当前电路图和（对当前电路、层次化电路和多页电路）重命名； 

2“可见”选项卡：

由用户决定工作空间的当前选项卡面显示哪些层； 

3“项目视图”选项卡：

显示所建立的工程，包括原理图文件、PCB文件、仿真文件等。

6.Multisim10常用元件库

（1）放置信号源

点击“放置信号源”按钮，弹出对话框中的“系列”栏如下图所示：

选中“电源（POWER_SOURCES）”，其“元件”栏下内容如下图所示：

选中“信号电压源（SIGNAL_VOLTAGE_SOURCES）”，其“元件”栏下内容如下图所示：

选中“信号电流源（SIGNAL_CURRENT_SOURCES）”，其“元件”栏下内容如下图所示：

选中“控制函数块（CONTROL_FUNCTION_BLOCKS）”，其“元件”栏下内容如下图所示：

选中“电压控源（CONTROLLED_VOLTAGE_SOURCES）”，其“元件”栏下内容如下图所示：

选中“电流控源（CONTROLLED_CURRENT_SOURCES）”，其“元件”栏下内容如下图所示：

（2）放置模拟元件

点击“放置模拟元件”按钮，弹出对话框中“系列”栏如下图所示。

（3）放置基础元件

点击“放置基础元件”按钮，弹出对话框中“系列”栏如下图所示。

选中“基本虚拟元件库（BASIC_VIRTUAL）”，其“元件”栏中如下图所示。

选中“额定虚拟元件（RATED_VIRTUAL）”，其“元件”栏中如下图所示。

选中“三维虚拟元件（3D_VIRTUAL）”，其“元件”栏中如下图所示。

（4）放置三极管

点击“放置三极管”按钮，弹出对话框的“系列”栏如下图所示。

（5）放置二极管

点击“放置二极管”按钮，弹出对话框的“系列”栏如下图所示。

（6）放置晶体管－晶体管逻辑（TTL）

点击“放置晶体管-晶体管逻辑（TTL）”按钮，弹出对话框的“系列”栏如下图所示。

（7）放置互补金属氧化物半导体（CMOS）

点击“放置互补金属氧化物半导体（CMOS）”按钮，弹出对话框的“系列”栏如下图所示。

（8）放置机电元件

点击“放置机电元件”按钮，弹出对话框的“系列”栏如下图所示。

（9）放置指示器

点击“放置指示器”按钮，弹出对话框的“系列”栏如下图所示。

（10） 放置杂项元件

点击“放置杂项元件”按钮，弹出对话框的“系列”栏如下图所示。

（11） 放置杂项数字电路

点击“放置杂项数字电路”按钮，弹出对话框的“系列”栏如下图所示。

（12）  放置混合杂项元件

点击“放置混合杂项元件”按钮，弹出对话框的“系列”栏如下图所示。

（13）放置射频元件

点击“放置射频元件”按钮，弹出对话框的“系列”栏如下图所示。

四、实验内容

1、一个简单电路

（1）创建原理图文件

打开Multisim10设计环境，选择“文件”→“新建”→“原理图”命令。

即弹出一个新的电路图

编辑窗口，工程栏同时出现一个新的名称。

单击“保存”，将该文件命名，保存到指定文件夹下。

（2）绘制原理图

在绘制电路图之前，需要先熟悉一下元件栏和仪器栏的内容，直接把鼠标放到元件栏和仪器栏相应的位置，系统会自动弹出元件或仪表的类型。

（3）放置电源

点击元件工具栏的放置信号源选项，出现如下图所示的对话框。

1数据库”选项，选择“主数据库”；

2“组”选项里选择“sources”；

3“系列”选项里选择“POWER_SOURCES”；

4“元件”选项里，选择“DC_POWER”；

5右边的“符号”、“功能”等对话框里，会根据所选项目，列出相应的说明。

6选择好电源符号后，点击“确定”按钮，移动鼠标到电路编辑窗口，选择放置位置后，点击鼠标左键即可将电源符号放置于电路编辑窗口中，放置完成后，还会弹出元件选择对话框，单击“确定”可以继续放置，点击“关闭”可以取消放置。

7默认放置的电源符号显示的是12V，双击该电源符号，出现如下所示的属性对话框，在该对话框里，可以更改该元件的属性。

将电压改为3，也可以更改元件的序号、引脚等属性。

（4）放置电阻

点击“放置基础元件”

1“数据库”选项，选择“主数据库”；

2“组”选项里选择“Basic”；

3“系列”选项里选择“RESISTOR”；

4“元件”选项里，选择“20K”；

5右边的“符号”、“功能”等对话框里，会根据所选项目，列出相应的说明；

6按上述方法，再放置一个10K的电阻和一个100K的可调电阻。

放置完毕后，如下图。

（5）放置电压表

在仪器工具栏选择“万用表”，将鼠标移动到电路编辑窗口内，这时我们可以看到，鼠标上跟随着一个万用表的简易图形符号。

点击鼠标左键，将电压表放置在合适位置。

电压表的属性同样可以双击鼠标左键进行查看和修改。

所有元件放置好后，如下图所示：

（6）连线

所有元件放置好后就进入连线步骤了。

将鼠标移动到电源的正极，当鼠标指针变成

时，表示导线已经和正极连接起来了，单击鼠标将该连接点固定，然后移动鼠标到电阻R1的一端，出现小红点后，表示正确连接到R1了，单击鼠标左键固定，这样一根导线就连接好了。

如下图所示。

如果想要删除这根导线，将鼠标移动到该导线的任意位置，点击鼠标右键，选择“删除”即可将该导线删除。

或者选中导线，直接按键盘上的“delete”键删除。

按照前面第三步的方法，放置一个公共地线，然后如下图所示，将各连线连接好。

注意：

在电路图的绘制中，公共地线是必须的。

（7）仿真

电路连接完毕，检查无误后，就可以进行仿真了。

点击仿真栏中的绿色开始按钮

。

电路进入仿真状态。

双击图中的万用表符号，即可弹出如下图的对话框，在这里显示了电阻R2上的电压。

根据电路图可知，R2上的电压值应等于：

（3.0*10*1000）/（（10+20+50）*1000）=0.375V，经验证电压表显示的电压正确。

关闭仿真，改变R2的阻值，按照前述的步骤再次观察R2上的电压值，会发现随着R2阻值的变化，其上的电压值也随之变化。

2、二极管的特性分析与验证

（1）建立电路图

函数信号发生器，顾名思义，函数信号发生器是一个可以发生各种信号的仪器。

它的信号是根据函数值来变化的，它可以产生幅值、频率、占空比都可调的波形，可以是正弦波、三角波、方波等。

这里我们利用函数发生器来产生电路的输入信号。

仿真前应设置好函数信号发生器的幅值，频率、占空比、偏移量以及波形型式。

示波器的两个通道一路用来检测信号发生器波形，另一路用来监视信号经过二极管后的波形变化情况。

（2）打开仿真，双击示波器查看示波器两个通道的波形。

在信号经过二极管前，是完整的正弦波，经过二极管后，正弦波的负半周消失了。

这样就证明了二极管的单向导电性。

我们可以试着把信号发生器的波形改为三角波、矩形波，然后再观察输出效果。

可以得出同样的结论：

二极管正向偏置时，电流通过，反向偏置时，电流截至。

（3）将在电路中将二极管反过来安装，然后观察仿真效果。

3、三极管的电流放大特性

（1）创建并绘制电路图。

采用共射极放大电路接法。

基极和集电极分别连接电流表。

另外注意，基极和集电极的电压是不一样的。

（2）打开仿真，双击两个万用表（注意选择电流档）。

连接在基极的电流表和连接在集电极的电流表显示的电流值差别很大。

这既说明了：

在基极用一个很小的电流，就可以在集电极获得比较大的电流。

从而验证了三极管的电流放大特性。

五、实验报告内容与要求

1、根据实验内容进行练习，验证相关实验内容中的定理和元件特性，掌握Multisim软件的使用方法。

2、设计一个简单电路，用Multisim进行仿真，记录过程和结果。