Multisim 模拟电路仿真模拟电路仿真 1 Multisim 用户界面及基本操作用户界面及基本操作 1.1 Multisim 用户界面用户界面 在众多的 EDA 仿真软件中，Multisim 软件界面友好、功能强大、易学易用，受到电类设计开发人员 的青睐Multisim 用软件方法虚拟电子元器件及仪器仪表，将元器件和仪器集合为一体，是原理图设计、 电路测试的虚拟仿真软件 Multisim 来源于加拿大图像交互技术公司（Interactive Image Technologies，简称 IIT 公司）推出的以 Windows 为基础的仿真工具，原名 EWB IIT 公司于 1988 年推出一个用于电子电路仿真和设计的 EDA 工具软件 Electronics Work Bench（电 子工作台，简称 EWB） ，以界面形象直观、操作方便、分析功能强大、易学易用而得到迅速推广使用 1996 年 IIT 推出了 EWB5.0 版本，在 EWB5.x 版本之后，从 EWB6.0 版本开始，IIT 对 EWB 进行了 较大变动，名称改为 Multisim（多功能仿真软件） IIT 后被美国国家仪器（NI，National Instruments）公司收购，软件更名为 NI Multisim，Multisim 经 历了多个版本的升级， 已经有 Multisim2001、 Multisim7、 Multisim8、 Multisim9 、 Multisim10、 Multisim11、 Multisim12 等版本，9 版本之后增加了单片机和 LabVIEW 虚拟仪器的仿真和应用。
下面以 Multisim12 为例介绍其基本操作图 1-1 是 Multisim12 的用户界面，包括菜单栏、标准工具 栏、主工具栏、虚拟仪器工具栏、元器件工具栏、仿真按钮、状态栏、电路图编辑区等组成部分 图 1-1 Multisim12 用户界面 菜单栏与 Windows 应用程序相似，如图 1-2 所示 图 1-2 Multisim 菜单栏 其中，Options 菜单下的 Global Preferences 和 Sheet Properties 可进行个性化界面设置，Multisim12 提供两套电气元器件符号标准： ANSI：美国国家标准学会，美国标准，默认为该标准，本章采用默认设置； DIN：德国国家标准学会，欧洲标准，与中国符号标准一致 工具栏是标准的 Windows 应用程序风格 标准工具栏： 视图工具栏： 图 1-3 是主工具栏及按钮名称，图 1-4 是元器件工具栏及按钮名称，图 1-5 是虚拟仪器工具栏及仪 器名称 图 1-3 Multisim 主工具栏 图 1-4 Multisim 元器件工具栏 图 1-5 Multisim 虚拟仪器工具栏 项目管理器位于 Multisim12 工作界面的左半部分，电路以分层的形式展示，主要用于层次电路的显 示，3 个标签为： Hierarchy：对不同电路的分层显示，单击“新建”按钮将生成 Circuit2 电路； Visibility：设置是否显示电路的各种参数标识，如集成电路的引脚名； Project View：显示同一电路的不同页。
1.2 Multisim 仿真基本操作仿真基本操作 Multisim12 仿真的基本步骤为： 1. 建立电路文件 2. 放置元器件和仪表 3. 元器件编辑 4. 连线和进一步调整 5. 电路仿真 6. 输出分析结果 具体方式如下： 1.2.11.2.1 建立电路文件建立电路文件 具体建立电路文件的方法有： 打开 Multisim12 时自动打开空白电路文件 Circuit1，保存时可以重新命名 菜单 File/New 工具栏 New 按钮 快捷键 Ctrl+N 1.2.2 放置元器件和仪表放置元器件和仪表 Multisim12 的元件数据库有：主元件库（Master Database） ，用户元件库（User Database） ，合作元件 库（Corporate Database） ，后两个库由用户或合作人创建. 放置元器件的方法有： 菜单 Place Component 元件工具栏：Place/Component 在绘图区右击，利用弹出菜单放置 快捷键 Ctrl+W 放置仪表可以点击虚拟仪器工具栏相应按钮，或者使用菜单方式。
以晶体管单管共射放大电路放置+12V 电源为例，点击元器件工具栏放置电源按钮（Place Source） ， 得到如图 1-6 所示界面 图 1-6 放置电源 修改电压值为 12V，如图 1-7 所示 图 1-7 修改电压源的电压值 同理，放置接地端和电阻，如图 1-8 所示 图 1-8 放置接地端（左图）和电阻（右图） 图 1-9 为放置了元器件和仪器仪表的效果图，其中左下角是函数信号发生器，右上角是双通道示波 器 图 1-9 放置元器件和仪器仪表 1.2.3 元器件编辑元器件编辑 （1）元器件参数设置 双击元器件，弹出相关对话框，选项卡包括： Label：标签，Refdes 编号，由系统自动分配，可以修改，但须保证编号唯一性 Display：显示 Value：数值 Fault：故障设置，Leakage 漏电；Short 短路；Open 开路；None 无故障（默认） Pins：引脚，各引脚编号、类型、电气状态 （2）元器件向导（Component Wizard） 对特殊要求，可以用元器件向导编辑自己的元器件，一般是在已有元器件基础上进行编辑和修改。
方法是： 菜单 Tools/ Component Wizard， 按照规定步骤编辑， 用元器件向导编辑生成的元器件放置在 User Database（用户数据库）中 1.2.4 连线和进一步调整连线和进一步调整 连线： （1）自动连线：在连接两个元件时，首先鼠标指向一个元件的端点使其出现一个小圆点，按下鼠标左 键并拖曳出一根导线， 拉住导线并指向另一个元件的端点使其出现一个小圆点， 按下鼠标左键确定终点， 则导线连接完成当导线连接后呈现丁字交叉时，系统自动在交叉点放节点（Junction） ； （2）手动连线：在连接两个元件时，首先鼠标指向一个元件的端点使其出现一个小圆点，按下鼠标左 键并拖曳出一根导线，单击起始引脚，鼠标指针变为“十”字形后，在需要拐弯处单击，可以固定连线 的拐弯点，从而设定连线路径； （3）关于交叉点，Multisim12 默认丁字交叉为导通，十字交叉为不导通，对于十字交叉而希望导通的情 况，可以分段连线，即先连接起点到交叉点，然后连接交叉点到终点；也可以在已有连线上增加一个节 点（Junction） ，从该节点引出新的连线，添加节点可以使用菜单 Place/Junction，或者使用快捷键 Ctrl+J。
进一步调整： （1）调整位置：单击选定元件，移动至合适位置； （2）改变标号：双击进入属性对话框更改； （3） 显示节点编号以方便仿真结果输出： 菜单 Options/Sheet Properties/Circuit/Net Names， 选择 Show All； （4）导线和节点删除：鼠标指针放在导线上，单击右键/Delete，或者左键点击选中，按键盘 Delete 键 图 1-10 是连线和调整后的电路图，图 1-11 是显示节点编号后的电路图 图 13.1-10 连线和调整后的电路图 （a）显示节点编号对话框 （b）显示节点编号后的电路图 图 1-11 电路图的节点编号显示 1.2.5 电路仿真电路仿真 基本方法： 按下仿真开关，电路开始工作，Multisim 界面的状态栏右端出现仿真状态指示； 双击虚拟仪器，进行仪器设置，获得仿真结果 图 1-12 是示波器界面，双击示波器，进行仪器设置，可以点击 Reverse 按钮将其背景反色，使用两 个测量标尺，显示区给出对应时间及该时间的电压波形幅值，也可以用测量标尺测量信号周期。
图 1-12 示波器界面（右图为点击 Reverse 按钮将背景反色） 1.2.6 输出分析结果输出分析结果 使用菜单命令 Simulate/Analyses，以上述单管共射放大电路的静态工作点分析为例，步骤如下： 菜单 Simulate/Analyses/DC Operating Point 选择输出节点 1、4、5，点击 ADD、Simulate 图 1-13 静态工作点分析 2 差差分分放大电路仿真放大电路仿真 直接耦合是多级放大的重要级间连接方式，对直流信号、变化缓慢的信号只能用直接耦合，但随之 而来的是零点漂移问题，影响电路的稳定，解决这个问题的一个办法是采用差动放大电路，在电子设备 中常用差动放大电路放大差摸信号，抑制温度变化、电源电压波动等引起的共模信号 图 2-1 是差动放大电路仿真电路，是由两个相同的共射放大电路组成的，当开关 J1 拨向左侧时，构 成了一个典型的差动放大电路，调零电位器 Rw 用来调节 T1、T2 管的静态工作点，使得输入信号为 0 时，双端输出电压（即电阻 RL上的电压）为 0 当开关 S 拨向右侧时，构成了一个具有恒流源的差动放大电路，用恒流源代替射极电阻 Re，可以进一步提高抑制共模信号的能力。
差动放大电路的输入信号既可以是交流信号，也可以是直流信号图 2-1 中，输入信号由函数发生 器提供，函数发生器（Function Generator）可以产生正弦波、三角波、矩形波电压信号，可设置的参数 有：频率、幅值、占空比、直流偏置，频率范围很宽（0.001pHz~1000THz） 差动放大电路需要一正一负两个电压源，实际中不存在负的电压源，将正极接地，则电压源的负极 可以提供负的电压，因此，按照图中的接法可以提供正负电压源 差动放大电路有两个输入端和两个输出端，因此电路组态有双入双出、双入单出、单入双出、单入 单出 4 种，凡是双端输出，差摸电压放大倍数与单管情况下相同，凡是单端输出，差摸电压放大倍数为 单管情况下的一半 图 2-1 差动放大电路仿真电路 2.1 差分放大电路性能测试差分放大电路性能测试 2.1.1 绘制仿真电路绘制仿真电路 1） 打开 Multisim12 软件， 画出如图 2-1 所示电路 具体步骤为： 单击 “” 分类图标， 打开 Select Component” 窗口，选择需要的电阻、电容、晶体管、电源等元件，放置到仿真工作区各元件所在位置如下。
电阻： （Group）Basic→(Family) RESISTOR 电位器： （Group）Basic→(Family) POTENTIONMETER 晶体管： （Group）Transistors→(Family) BJT_NPN→(Component) 2N3903 单刀双掷开关： （Group）Basic→(Family) SWTTCH→(Component) SPDT 电源 Vcc： （Group）Sourses→(Family) POWER_SOURSES→(Component) VCC 电源 Vee： （Group）Sourses→(Family) POWER_SOURSES→(Component) VEE 地 GND： （Group）Sourses→(Family) POWER_SOURSES→(Component) GROUND 2）找到主页面竖排虚拟仪器图标“” ，单击选择需要的虚拟仪器，信号发生器（Function Generator） 双通道示波器（Double Channel Oscilloscope）等，调整。