1、multisim7a基本操作项目9 Multisim7基本功能与操作Multisim7是一个优秀的电工电子技术仿真软件,既可以完成电路设计和版图绘制,也可以创建工作平台进行仿真实验。Multisim7软件功能完善,操作界面友好,分析数据准确,易学易用,灵活简便,因此,在教学、科研和工程设计等领域得到广泛地应用。9.1 Multisim7概述随着时代的发展,仿真技术在电路分析和电子设计中发挥着越来越大的作用。EDA技术(Electronic Design Automation 电子设计自动化)是电工、电子和信息技术发展的卓越成果。EDA的发展与应用引发了一场电路研究和电子设计的技术革命。Mult
2、isim是加拿大Electronics Workbench公司研发的EDA系列产品,广泛地应用于电路分析和电子技术的教学和科研中。Multisim7是2003年开发的版本,仿真功能十分强大,几乎可以100%地仿出真实电路的结果。Multisim7(以下简称Multisim)以SPICE(Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis)为核心,为用户提供了良好的操作平台、强大的元器件库、精度很高的仪表库、电路图编辑器和波形产生与分析器,并提供了较为全面的分析功能,如交流分析、直流扫描分析、瞬态分析等19种功能,此外还提供了原理图输入接口、数
3、字电路和模拟电路的仿真、VHDL/Verilog设计接口与仿真、FPGA/CPLG综合与设计、RF设计和后处理等功能。Multisim系统结构框图,如图12-1所示。图12-1 Multisim系统结构框图从系统结构图中可以看出,Multisim把电路图创建、测试分析和仿真结果等项目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和测试仪器均可直接从窗口中选取,灵活地搭建各种电路,并可随时进行设置和修改。9.2 Multisim7的基本功能Multisim7提供了全集成化的工作环境以及电路设计、仿真实验、参数测试和电路分析等强大功能,虚拟的工作平台非常接近真实的实验环
4、境。简言之,Multisim7具有以下基本功能:1、系统集成度高,界面直观,操作简便。Multisim提供了一个互动式的工作平台,可以灵活直观地进行电路设计和仿真实验。2、庞大的元器件库,种类繁多的元器件。Multisim提供了庞大的元器件库,品种齐全,数量众多,系列分类,查找方便。为便于创建电路,大多数元器件均提供虚拟和现实两种形式。此外还提供了众多的三维立体元件,使电路仿真效果更为逼真。3、元件定位迅速,连线简捷方便。创建电路,只要选中元件,用鼠标拖出,就可以轻易地完成元件的定位。元件的连接也非常简单,只需单击源引脚和目的引脚就自动完成元件的连接。同时,连线也可以任意拖动和调整。4、准确、
5、快速地执行仿真实验。Multisim的核心是对电工、电子电路进行SPICE仿真,可以快速、准确、直观地测试电路的参数和性能。5、仪器仪表齐全,精度高。Multisim提供了数字万用表、示波器、逻辑分析仪、波特图仪、函数信号发生器和瓦特表等18种虚拟仪器。仪表外观、面板布置、按键功能和操作方法等与实际仪表基本相同,可以毫无风险地进行使用。6、强大的分析功能。Multisim还提供了直流工作点分析、交流分析、直流扫描分析和傅里叶分析等多种分析功能,为电路实验带来了极大的便利。7、快捷的作图功能。Multisim具有快捷的作图功能,可增删网格,设置标记,建立文本,还可对分析结果进行保存、输出和打印。
6、8、后处理功能。利用后处理器,可以对仿真结果和波形进行数学运算、工程运算、矢量运算和复杂的函数运算。9、射频电路仿真功能。Multisim提供了专门用于射频电路仿真的元件库和仪表,以此搭建射频电路并进行仿真实验。10、HDL仿真功能。Multisim还可以进行HDL(Hardwar Description Language,硬件描述语言 )仿真,具有完整的设计入口、自动项目管理、高级波形显示等功能,可执行综合仿真实验。9.3 Multisim7的操作界面Multisim系统如同一个真实的实验工作台,台上摆放着各种仪器仪表和元器件,可根据实验要求,创建电路、放置仪表和元器件、连接线路,进行调试和
7、分析。下面对系统的各部分加以介绍1、基本界面双击桌面上的Multisim7快捷键图标,便会弹出如图12-2所示的基本界面。基本界面最上方是菜单栏,共11项;菜单栏下方左面为系统工具栏,共11项;中间为设计工具栏,共8项;右面是使用中的元件列表(In Use List)和帮助按钮;最右角为仿真开关。基本界面的左侧为元件工具栏;中间部分为电路工作区,或称Workspace,相当于工作平台;右侧为仪表工具栏,共有17种仪器仪表。基本界面的下方为状态栏,状态栏显示当前电路名称、有关操作状态以及鼠标所指条目的信息等。新产生的电路文件以Multisim7默认的名称Circuit 1来命名。图12-2 Mu
8、ltisim 7基本界面2、菜单栏Multisim7的菜单栏与Windows系统极其相似,如图12-3所示。从左至右依次是:File(文件)、Edit(编辑)、View(窗口显示)、Place(放置)、Simulate(仿真)、Transfer(文件输出)、Tools (工具)、Reports(报告)、Options(选项)、Window(视窗)和Help(帮助),共11个主菜单。图12-3 菜单栏3、标准工具栏如图12-4所示。该工具栏为基本操作按钮,从左至右依次是:新建、打开、保存、剪切、复制、粘贴、打印、放大、缩小、100放大、全屏显示、项目栏、电路元件属性视窗、数据库管理、创建元件、仿
9、真启动、图表、分析、后处理、使用元件列表和帮助按钮。图12-4 标准工具栏4、仿真开关如图12-5所示。主要用于仿真控制。图9.5 仿真开关5、图形注释工具栏如图12-6所示。该工具栏主要用于在基本界面中放置各种图形,从左至右依次是:文本、直线、折线、矩形、椭圆、圆弧、多边形和图片。图12-6 图形注释工具栏6、元件工具栏如图12-7所示。元件工具栏通常在基本界面的左边。也可以用鼠标将工具栏拖至界面的上方,呈水平状。从左至右依次是:电源库(Source)、基本元件库(Basic)、二极管库(Diode)、晶体管库(Transistor)、模拟元件库(Analog)、TTL元件库(TTL)、CM
10、OS元件库(CMOS)、数字元件库(Miscellaneous Digital)、混合元件库(Mixed)、指示元件库(1ndicator)、其他元件库(Miscellaneous)、射频元件库(RF)、机电类元件库(Electromechanical)、放置分层模块、放置总线、登录WWWElectronics W和wwwEDA网站等。图12-7 元件工具栏7、虚拟元件工具栏如图12-8所示。虚拟元件工具栏带有蓝绿色的标识,从左至右依次是:电源元件工具栏(Power Source ComponentsBar)、信号源元件工具栏(Signal Source ComponentsBar)、基本元件
11、工具栏(Basic Components Bar)、二极管元件工具栏(Diodes Components Bar)、晶体管元件工具栏(Transistors Components Bar)、模拟元件工具栏(Analog Components Bar)、其他元件工具栏 (Miscellaneous Components Bar)、额定元件工具栏(Rated Components Bar)、3D元件工具栏(3D Components Bar)和测量元件工具栏(Measurement Components Bar),共计10个工具栏。图12-8 虚拟工具栏8、仪表工具栏如图12-9所示。仪表工具栏通
12、常位于基本界面的右边,也可以用鼠标将工具栏拖至界面的上方,呈水平状。从左至右依次是:数字万用表(Multimeter)、函数信号发生器(Function Generation)、瓦特表(Wattmeter)、双踪示波器(Oscilloscope)、4通道示波器(4 Channel Oscilloscope)、波特图仪(Bode Plotter)、频率计数器(Frequency Counter)、字信号发生器(Word Generator)、逻辑分析仪(Logic Analyzer)、逻辑转换器(Logic Converter)、IV分析仪(1V-Analysis)、失真分析仪(Distorti
13、on Analyzer)、频谱分析仪(Spectrum Analyzer)、网络分析仪(Network Analyzer)、安捷伦函数信号发生器(Agilent Function Generation)、安捷伦数字万用表(Agilent Multimeter)、安捷伦示波器(Agilent Oscilloscope)和动态测量探针(Dynamic Measurement Probe)。图12-9 仪表工具栏9.4 Multisim7的文件操作1、文件操作Multisim7的文件操作与Windows系统极其相似,主要是:新建(New)、打开(Open)、保存(Save)、另存(Save As)、
14、打印(Print)、打印设置(Print Setup)和退出(Exit)等操作,这些操作既可以在菜单栏File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。(1)新建文件单击File/New命令,或使用CtrlN快捷操作,就会打开一个空白的用户界面,并在窗口中自动建立一个名为“Circuit l”的电路文件。电路的颜色、规格、连线、标准和模式等,均可预先设置或进行修改。(2)打开文件单击Open命令,或单击工具栏中“Open”图标,或使用CtrlO快捷操作,均可打开文件,窗口会弹出一个“打开”电路文件的对话框,选择已经建立的电路文件。(3)保存文件单击Save命令/或单击工具栏中“保
15、存图标”/或使用CtrlS快捷操作,即可保存文件,窗口会弹出一个“保存电路文件”的对话框,选择已经建立的电路文件,文件的扩展名为.ms7。(4)另存文件单击Save As命令/或单击工具栏中“另存图标”,即可另存文件,窗口会弹出一个“另存电路文件”的对话框,可以进行文件的换名保存,文件的扩展名也为.ms7。(5)打印文件单击Print命令/或单击工具栏中“打印图标”/或使用CtrlP快捷操作,打印机即可以打印文件。(6)打印机设置单击Print setup命令,可以进行打印机的设置。(7)退出单击Exit命令,关闭电路,退出系统。如果电路曾做过修改,退出之前,系统会提醒用户是否需要存盘。2、元
16、器件操作创建电路最基本的操作是元器件选择、设置、旋转和移动,这些操作可以在菜单栏Edit子菜单下选择命令,也可以使用快捷键,具体方法如下:(1)元器件库常用元器件库共有13个,即电源库、基本元件库、二极管库、晶体管库、模拟元件库、TTL元件库、CMOS元件库、数字元件库、混合元件库、指示元件库、其他元件库、射频元件库和机电类元件库等。虚拟元件栏带有蓝绿色的标识,共10个工具栏,即电源、信号源、基本元件、二极管、晶体管、模拟元件、其他元件、额定元件、3D元件和测量元件。(2)元器件选择操作 在元器件栏中单击要选择的元器件库图标,打开元器件库,便会弹出一个对话框,选中所需的元件,单击OK,元件便会
17、跟随鼠标移动到操作窗口。 打开虚拟工具栏(蓝色标识),选中所需的元件,用鼠标将元件拖放到窗口。(3)元器件被选中后,可对其进行设置、复制、移动、删除和旋转等操作。元器件被选中出现四个黑色小方块后,对准标识区,单击鼠标右键,便会弹出一个菜单,可以执行剪切、复制、粘贴、删除命令;还可以执行水平翻转、垂直翻转、顺时针90和逆时针90旋转。(4)元器件设置元器件选中后,双击该元件或选择菜单Edit下的Properties(特性)命令,会弹出一个对话框,可以对该元件进行设置和编辑。3、文本操作在电路设计时,经常需要添加文本,文本注释有两种方式:(1)文字说明单击Place/Place Text(放置文本
18、)命令,再单击所要放置文本的位置,即可在文本描述框中输入要放置的文字,文本描述框会随着文字的多少进行缩放。用鼠标右击文字说明处,可以复制、粘贴、剪切和删除文字。(2)电路描述单击View/Circuit Description Box(电路描述窗)命令,弹出一个所示的电路描述窗,在其中可输入说明文字,还可插入图片、声音和视频。通过单击ViewCircuit Description Box命令,可随时打开、关闭或修改电路描述窗。描述窗不受空间限制,可以对电路的功能进行详细的描述。4、设置节点号(1)设置节点号单击Options/Preferences(参数设定)命令,便会弹出一个“Prefere
19、nces”对话框,如图12-11所示。单击Circuit(电路)/Show(显示)选项,可进行电路和元件参数的设置,也可以进行电路节点号的显示或隐藏设置。(2)修改节点号在创建电路过程中,会自动为每个节点添加一个序号,为了使序号符合需要,经常需要修改节点号,方法是:双击电路的连线,会弹出一个“Node”(节点)对话框,通过对Node name选项修改节点号。5、图纸标题栏编辑单击Place/Title Block命令,便会弹出一个对话框,如图12-10所示。在对话框中指向Multisim/Title blocks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
20、,单击鼠标右键,在弹出的菜单中选择Modify Title Block Data命令,会弹出一个对话框,可以对其中的各项栏目进行修改。图12-10 标题栏对话框9.5 电路创建方法电路创建的操作步骤是:操作界面设置、元器件选用、连线、仪器仪表调用和文本格式变换等。1、操作界面设置单击Options/Preferences命令,便会弹出一个“Preferences”对话框,如图12-11所示。该对话框共有8个选项卡,每个选项卡又包含若干个功能选项,通过这些功能选项可对电路进行设置。具体选项如下:(1)Circuit(电路)选项卡如图12-11所示,主要功能: Show显示功能用于窗口内电路图和元
21、件参数的设置,可以选择显示或隐藏(/Hide)电路中元器件的标识、参考序号、节点编号、元件量值和元件属性等。 Color配色功能设置窗口内电路图的颜色,在左侧下拉菜单中可选预定的几种配色方案。也可以自定义配色方案,通过该区右侧的五个按钮,对电路图的背景、导线、有源器件、无源器件和虚拟器件进行颜色配置。图12-11 “Preferences”对话框(2)Workspace (工作区)选项卡如图12-12所示,主要功能: 设置图纸尺寸、方向、纸张边界、标题栏等。 设置栅格显示、显示窗口的缩放比例。图12-12 Workspace选项卡(3)Wiring (连线)选项卡主要用于设置电路导线的宽度和连
22、接方式。Wire width项为电路导线宽度设置,Autowire项为控制自动连线方式。控制方式是:Autowire on connection 选择是否自动连线。Autowire on move 选择此项,移动元件时,连接线会自动保持垂直/水平走线。(4)Component Bin(元器件)选项卡如图12-13所示,主要功能: 选择元器件放置形式,单个放置或连续放置,通常选单个放置。 选择元器件的符号标准,ANSI为美国标准,DIN为欧洲标准。我国的电气符号与欧洲标准相近,选DIN标准。图12-13 Component Bin选项卡(5)Font (字体、字型和字号)选项卡主要用于设置元器件
23、的参考序号、大小、标识、引脚、节点、属性和电路图等所用文本的字体,其设置方法与Windows操作系统相似。(6)Miscellaneous (综合)选项卡主要用于设置电路备份、存储路径、数字电路仿真速度等参数。其中Auto backup(自动备份)可以自动备份时间等参数;Circuit Default Path选择电路存盘路径;Digital Simulation Setting 选择数字仿真的两种状态:理想仿真(Idea)和真实仿真(Real)。理想仿真可以获得较高的仿真速度,真实仿真可以获得精确的结果。(7)Rule Check选项卡主要用于电路规则检查,创建检查报告,指出电路连接的错误等
24、。(8)PCB选项卡主要用于电路板的制作,如接地选择、印刷电路板层数的设置等。2、元器件选取创建电路的第一步是选取元器件,元器件共分两大类:一类是真实元件,另一类是虚拟元件,背景为绿色的是虚拟元件,操作方法是:(1)选取虚拟元器件单击虚拟元件库中某个元件,用鼠标拖放到工作区。如想改变元件参数,可双击该元件,弹出属性对话框,如图12-14所示,可进行Label(标号)、Value(标称值)、Display(显示方式)和Fault(故障模拟)等设置。 图12-14 电源属性设置对话框(2)选取真实元器件单击真实元件库中的某个元件,弹出如图12-15所示的对话框。选中需要的标称值元件后,单击OK按钮
25、,在工作区放置元件。也可单击Place/Component命令,或使用快捷方式Ctrl+W,就会打开一个“Select a Component”对话框,如图12-15所示。此对话框主要包括以下几个部分: Database下拉列表框,单击该框可看到三个选项,选Multisim Master (Multisim主元器件库),通常为默认设置。 Group下拉列表框,单击该框后会出现14种元件族,如基本元件、电源、二极管、晶体管等元器件。选取元器件的操作顺序是:先确定主元器件库,然后确定元件族,最后确定元件系列号。例如,拟选取一个5.1的电阻,首先在Group框中选择Basic,然后选Resistor
26、,最后选取5.1Ohm的电阻。图12-15“Select a Component”对话框(3)搜索所需的元件如果知道所需元器件类型的某些信息,利用搜索引擎,可以快捷地选取元件。具体方法是:在“Select a Component”对话框中,填入所需要的元件参数,单击Search按钮,可以自动进行查找。(4)放置三维立体元件单击虚拟元件库的3D图标,可以选择3D元件,如图12-16所示。图12-16 3D元件库图标3、元器件定位与调整在对元器件进行定位、移动、旋转、删除和参数设置时,应先选中该元件,方法是:(1)选中某一个元件,可用鼠标左键单击该元件;选中多个元件,可在按住键的同时,依次单击要选
27、的元件;选中某一区域的元件,可在工作区中拖拽出一个矩形区,该区内的所有元件同时被选中。(2)被选中的单个或多个元件的图标、标号和标称值,可同时进行移动定位。(3)为了使电路元件的布局排列合理,可对元件进行旋转或翻转。将光标移到元件上,单击鼠标右键,会弹出一个元件调整对话框。单击相应菜单,可执行旋转或翻转功能。(4)电位器、可变电容、可变电感和开关等可调元件,可通过键盘上的按键进行控制。以电位器为例,双击该电位器,弹出电位器设置对话框,如图12-17所示。Key选项用于设置控制键,按“a”减小阻值,按“A”增大阻值,Decrease表示递减,Increase表示递增,变换通过键进行变换。Incr
28、ement用于每次调整的百分比,通常设置为1-5。图12-17 电位器设置对话框4、元器件连接元器件的连接主要有三种方式:自动连线、手动连线和混合连线。(1)自动连线将鼠标移动到需要连线的引脚,鼠标就会变成一个中间有黑点的十字,单击该引脚,移动鼠标,就会随着鼠标的移动产生一条线路,并自动绕过中间的元件。将鼠标指向终点元件引脚,就会自动将两个引脚连接起来,自动产生连线。若此时单击鼠标右键或按Esc键,就会终止此次连线。(2)手动连线当电路图比较复杂时,一般采用手动连线或混合连线。首先采用自动连线,若对自动连线结果不满意,则穿插手动连线。若需在某一位置人为地改变连线的走向,则可单击鼠标左键,即每单
29、击一次鼠标左键就可以改变一次连线走向。直至连线达到满意为止。(3)修改连线连线接好后,想进行局部调整,可单击该连线,连线上出现很多拖动点,鼠标变成双箭头,拖动箭头进行任意修改。单击连线,按键,可删除连线。(4)连线颜色为了便于读图或观察波形,可将电路中的某些连线或仪表连线设置为不同颜色。用鼠标右击要改变颜色的连线,会弹出一个对话框,如图12-18所示。单击Color项,在打开的颜色框中,选择所需要的颜色,单击OK按钮,完成颜色设置。图12-18 Colors 设置对话框(5)节点放置单击Place/Junction(放置节点)命令,或在电路窗口上单击鼠标右键,就会弹出一个对话框,选中Place
30、 Junction命令,就会在鼠标箭头处出现一个黑点(即节点),并随着鼠标的移动而移动,移到适当位置,单击鼠标左键,便可放置节点。单击节点,按键,可删除。9.6 电路创建实例下面就以图12-19所示的直流电路为例,简要介绍电路创建与测试过程。步骤1 设置操作界面启动Multisim7工作界面,单击“新建”图标,创建一个新的电路文件。选择菜单Options/Preferences命令,进行电路工作界面设置。如Circuit选项,可以选择元器件的标识、参考序号、节点编号、元件量值和元件属性等。Workspace选项,可以设置图纸的尺寸、方向等。Component Bin选项,选择元器件的符号标准为
31、DIN标准。图12-19 直流电路步骤2 放置元器件创建一个直流电路,如图12-19所示。单击虚拟元件库(蓝绿色图标),从基本元件库中选取电阻,从电源库中选取直流电压源和接地,从测量仪表库中选取电流表和电压表。并将所选中的元器件和仪表拖放到工作区。如想改变元件参数,可双击该元件,弹出属性设置对话框,进行Label(标号)和Value(标称值)的修改。步骤3 布置元器件依次将元器件和仪表放置到电路工作区后,可通过移动、旋转、复制、粘贴和删除等操作。对元件进行有序调整,合理布置,使电路整齐划一、顺行通畅。步骤4 电路连接元件连接有手动连线、自动连线和混合连线三种方式。操作方法是:将鼠标箭头指向第一个元件的引脚上,鼠标会变成一个黑点字,单击该引脚,然后移动鼠标到下一个元件引脚,再次单击该引脚,就会产生一条连线。若此时单击鼠标右键或按Esc键,就会中止此次连接。步骤5 元器件参数设置电路连接完成后,需要对元器件和仪表的编号和标称值等进行修改或调整。操作方法是:鼠标箭头对准需要调整的元器件,双击该元件,弹出一个元件属性对话框,可对元件重新设置和调整。如:从电源库中选取的电压源标注为,标称值为
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