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1、Multisim仿真教程1Multisim 基础Electronics Workbench (EWB)是加拿大是加拿大IIT公司于八十年公司于八十年代末、九十年代初推出的用于电路仿真与设计的代末、九十年代初推出的用于电路仿真与设计的EDA软件，软件，又称为又称为“虚拟电子工作台虚拟电子工作台”。IIT公司从公司从EWB6.0版本开始，将专用于电路仿真与设计模版本开始，将专用于电路仿真与设计模块更名为块更名为MultiSim，大大增强了软件的仿真测试和分析功，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、
2、可靠。精确、可靠。 IIT后被美国国家仪器（后被美国国家仪器（NI，National Instruments）公司）公司收购，软件更名为收购，软件更名为NI Multisim，已经有，已经有Multisim2001、 Multisim7、 、Multisim10、 、 Multisim13。23直流工作点分析直流工作点分析交流分析交流分析暂态分析暂态分析傅立叶分析傅立叶分析噪声分析噪声分析失真分析失真分析直流扫描直流扫描灵敏度分析灵敏度分析一、主要功能参数扫描参数扫描温度扫描温度扫描零零- -极点分析极点分析传输函数分析传输函数分析最坏情况分析最坏情况分析二、主要特点仿真的手段切合实际，选用的
3、元器件和测量仪器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。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。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。各种状态，从而加深对电路原理的理解。4二、主要特点在进行仿真的同时，它还可以存储测试点的所在进行仿真的同时
4、，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。体数据，列出所有被仿真电路的元器件清单等。有多种输入输出接口，与有多种输入输出接口，与SPICE软件兼容，可软件兼容，可相互转换。相互转换。Multisim产生的电路文件还可以直产生的电路文件还可以直接输出至常见的接输出至常见的Protel、Tango、Orcad等印制等印制电路板排版软件。电路板排版软件。5三、Multisim界面介绍6菜单菜单系统系统工具栏工具栏设计设计工具栏工具栏使用中使用中元件列表元件列表元件元件工具栏工具栏仪器仪表仪器仪表工
5、具栏工具栏电路图电路图编辑窗口编辑窗口状态栏状态栏仿真开关仿真开关.com按按钮钮7菜单菜单View：调整视图窗口：调整视图窗口Place：在编辑窗口中放置节点、元器件、总：在编辑窗口中放置节点、元器件、总线、输入线、输入/输出端、文本、子电路等对象输出端、文本、子电路等对象Simulate：提供仿真的各种设备和方法：提供仿真的各种设备和方法Transfer：将所搭电路及分析结果传输给其：将所搭电路及分析结果传输给其他应用程序他应用程序Tools：用于创建、编辑、复制、删除元件：用于创建、编辑、复制、删除元件Options：对程序的运行和界面进行设置：对程序的运行和界面进行设置设计工具栏 8器
6、件按钮，缺省显示。当选择该按钮时，器件按钮，缺省显示。当选择该按钮时，器件选择器显示。器件选择器显示。 器件编辑器按钮，用以调整或增加器件。器件编辑器按钮，用以调整或增加器件。ToolsTools的快捷方式的快捷方式 仪表按钮，用以给电路添加仪表或观察仪表按钮，用以给电路添加仪表或观察仿真结果。仿真结果。 分析按钮，用以选择要进行的分析。分析按钮，用以选择要进行的分析。 仿真按钮，用以开始、暂停或结束仿真。仿真按钮，用以开始、暂停或结束仿真。 9后分析器按钮，用以进行对仿真结果的进后分析器按钮，用以进行对仿真结果的进一步操作。一步操作。VHDL/Verilog按钮，用以使用按钮，用以使用VHD
7、L模型模型进行设计进行设计VHDL：VHSICHardwareDescriptionLanguageVHSIC：VeryHighSpeedIntegratedCircuit 报告按钮，用以打印有关电路的报告报告按钮，用以打印有关电路的报告传输按钮，用以与其它程序通讯，比如与传输按钮，用以与其它程序通讯，比如与Ultiboard通讯；也可以将仿真结果输出到通讯；也可以将仿真结果输出到像像MathCAD和和Excel这样的应用程序。这样的应用程序。10元件工具栏 电源库电源库基本元件库基本元件库二极管库二极管库晶体管库晶体管库模拟元件库模拟元件库TTL元件库元件库COMS元件库元件库其他数字元件库
8、其他数字元件库混合芯片库混合芯片库指示部件库指示部件库其他部件库其他部件库控制部件库控制部件库射频器件库射频器件库机电类元件库机电类元件库 仪器仪表工具栏 从左到右分别是：数字万用表、函数发生器、示波器、波特图仪、字信号发生器、逻辑分析仪、瓦特表、逻辑转换仪、失真分析仪、网络分析仪、频谱分析仪注：电压表和电流表电压表和电流表在指示器件库，而不是仪器库中选择 11操作：操作：设置菜单栏设置菜单栏Option/Preferences中各属性中各属性12四、定制Multisim用户界面选择元件的符号标准选择元件的符号标准ANSI：美国标准：美国标准DIN：欧洲标准。：欧洲标准。13选择元件、节点及选
9、择元件、节点及连接线上所要显示连接线上所要显示的说明文字等的说明文字等设置电路编辑窗口设置电路编辑窗口元器件和背景的颜色元器件和背景的颜色14设置元件的识别、参数值设置元件的识别、参数值与属性、节点序号、引脚与属性、节点序号、引脚名称和原理图文本等文字名称和原理图文本等文字的属性设置的属性设置15选择窗口图纸的选择窗口图纸的缩放比例缩放比例 设置窗口图纸的大小设置窗口图纸的大小设置显示窗口设置显示窗口图纸格式图纸格式16设置导线的宽度设置导线的宽度设置导线的自动设置导线的自动连接方式连接方式 17选择文件自动保存功能选择文件自动保存功能并设定保存时间间隔并设定保存时间间隔 设置存取文件路径设置
10、存取文件路径 设置数字电路的设置数字电路的仿真方式仿真方式 选择选择PCBPCB的接地方式的接地方式 Multisim 元件库 18电源库（电源库（Sources）基本元件库（基本元件库（Basic）二极管库（二极管库（DiodesComponents）晶体管库（晶体管库（TransistorsComponents）模拟元件库（模拟元件库（AnalogComponents）TTL元件库（元件库（TTL）CMOS元件库（元件库（CMOS）其他数字元件库（其他数字元件库（MiscDigitalComponents）混合芯片库（混合芯片库（MixedComponents）指示器件库（指示器件库（In
11、dicatorsComponents）其他器件库（其他器件库（MiscComponents）控制器件库（控制器件库（ControlComponents）射频器件库（射频器件库（RFComponents）机电类器件库（机电类器件库（Elector-MechanicalComponents） 19一、电源库电源库中共有电源库中共有3030个电源器件，分别是：个电源器件，分别是： 接地端接地端 数字接地端数字接地端 VCCVCC电压源电压源 VDDVDD数字电压源数字电压源 直流电压源直流电压源 直流电流源直流电流源 正弦交流电压源正弦交流电压源 正弦交流电流源正弦交流电流源 时钟电压源时钟电压源
12、调幅信号源调幅信号源 调频电压源调频电压源 调频电流源调频电流源 FSKFSK信号源信号源 电压控制正弦波电压源电压控制正弦波电压源 电压控制方波电压源电压控制方波电压源 电压控制三角波电压源电压控制三角波电压源 电压控制电压源电压控制电压源 电压控制电流源电压控制电流源 电流控制电压源电流控制电压源 电流控制电流源电流控制电流源 电流控制电压源电流控制电压源 电流控制电流源电流控制电流源 脉冲电压源脉冲电压源 脉冲电流源图脉冲电流源图 指数电压源指数电压源 指数电流源指数电流源 分段线性电压源分段线性电压源 分段线性电流源分段线性电流源 压控分段电压源压控分段电压源 受控单脉冲受控单脉冲 多
13、项式电源多项式电源 非线性相关电源非线性相关电源201、接地端、接地端利用利用Multisim创建电路时必须接创建电路时必须接“地地”2、直流电压源、直流电压源设置标号设置标号设置显示状态设置显示状态 设置电压幅值设置电压幅值 设置分析类型设置分析类型设置故障设置故障213 3、交流电压源、交流电压源设置最大值设置最大值设置有效值设置有效值设置频率设置频率设置初相位设置初相位224 4、时钟电压源、时钟电压源实质上是一个频率、占空比及幅度皆可调的方波发生器实质上是一个频率、占空比及幅度皆可调的方波发生器 235、受控源、受控源1）VCVS242）VCCS253）CCVS264）CCCS27二、
14、基本元件库 电阻电阻 虚拟电阻虚拟电阻 电容电容 虚拟电容虚拟电容 电解电容电解电容 上拉电容上拉电容 电感电感 虚拟电感虚拟电感 电位器电位器 虚拟电位器虚拟电位器 可变电容可变电容 虚拟可变电容虚拟可变电容 可变电感可变电感 虚拟可变电感虚拟可变电感 开关开关 继电器继电器 变压器变压器 非线性变压器非线性变压器 磁芯磁芯 无芯线圈无芯线圈 连接器连接器 插座插座 半导体电阻半导体电阻 半导体电容半导体电容 封装电阻封装电阻 SMTSMT电阻电阻 SMTSMT电容电容 SMTSMT电解电容电解电容 SMTSMT电感电感 现实元件 虚拟元件281 1、电阻、电阻电阻浏览器电阻浏览器电阻模型分
15、类栏电阻模型分类栏29“GeneralGeneral”页：元件的一般性页：元件的一般性资料，包括元件的名称、制造资料，包括元件的名称、制造商、创建时间、制作者。商、创建时间、制作者。“SymbolSymbol”页：元件的符号。页：元件的符号。“ModelModel”页：元件的模型，页：元件的模型，提供电路仿真时所需要的参数。提供电路仿真时所需要的参数。“FootprintFootprint”页：元件封装，提供页：元件封装，提供给印制电路板设计的原件外形。给印制电路板设计的原件外形。“Electronic ParametersElectronic Parameters”页：页：元件的电气参数，包
16、括元件在元件的电气参数，包括元件在实际使用中应该考虑的参数指标。实际使用中应该考虑的参数指标。“User FieldsUser Fields”页：用户使用信息。页：用户使用信息。编辑电阻元件302 2、虚拟电阻、虚拟电阻313 3、电位器、电位器设定控制键设定控制键设置调节幅度设置调节幅度324、开关、开关“CURRENT_CONTROLLEDSWITCH”（电流控开关）（电流控开关）“SPDT”（单刀双掷开关）（单刀双掷开关）“SPST”（单刀单掷开关）（单刀单掷开关）“TD_SWI”（时间延迟开关）（时间延迟开关）“VOLTAGE_CONTROLLEDSWITCH”（电压控开关）（电压控开
17、关）33设定控制键设定控制键34三、指示器件库 电压表电压表 电流表电流表 探测器探测器 灯泡灯泡 十六进制显示器十六进制显示器 条形光柱条形光柱 蜂鸣器蜂鸣器 设置内阻设置内阻电路类型选择电路类型选择353Multisim 仪器仪表库 数字万用表（数字万用表（Multimeter）函数信号发生器（函数信号发生器（FunctionGenerator）瓦特表（瓦特表（Wattmeter）示波器（示波器（Oscilloscope）波特图仪（波特图仪（BodePlotter）字信号发生器（字信号发生器（WordGenerator）逻辑分析仪（逻辑分析仪（LogicAnalyzer）逻辑转换仪（逻辑转
18、换仪（LogicConverter）失真分析仪（失真分析仪（DistortionAnalyzer）频谱分析仪（频谱分析仪（SpectrumAnalyzer）网络分析仪（网络分析仪（NetworkAnalyzer）36一、数字万用表数字万用表(Multimeter)是一种可以用来测量交(直)流电压、交(直)流电流、电阻及电路中两点之间的分贝损耗，自动调整量程的数字显示的万用表。3738二、函数信号发生器函数信号发生器(Function Generator)是模拟电子技术实验最常用的测试信号源，可提供正弦波、三角波、方波三种不同波形信号。39三、瓦特表瓦特表(Wattmeter)用来测量电路的交(
19、直)流功率和功率因数。40A、B两通道两通道G是接地端是接地端T为触发端为触发端四、示波器双通道示波器(Oscilloscope)是用来显示电压信号波形的形状、大小和频率等参数的仪器。A、B表示两个输入通道，T为外触发信号输入端，当需要外部信号触发示波器采样时才需要，使用外触发信号时示波器一般需要设置为Single或Normal触发模式。41测量数据显示区测量数据显示区在示波器显示区有两个可以任意移动的游标，游标所在示波器显示区有两个可以任意移动的游标，游标所处的位置和所测量的信号幅度值在该区域中显示。其中：处的位置和所测量的信号幅度值在该区域中显示。其中：“T1”、“T2”分别表示两个游标的
20、位置，即信号出分别表示两个游标的位置，即信号出现的时间；现的时间；“VA1”、“VB1”和和“VA2”、“VB2”分别表示两个分别表示两个游标所测得的游标所测得的A通道和通道和B通道信号在测量位置具有的幅通道信号在测量位置具有的幅值。值。42时基控制（时基控制（Timebase）X轴刻度（轴刻度（s/div）：控制示波屏上的横轴，即）：控制示波屏上的横轴，即X轴刻度轴刻度（时间（时间/每格）每格） X轴偏移（轴偏移（Xposition）：控制信号在）：控制信号在X轴的偏移位置轴的偏移位置显示方式：显示方式：Y/T：幅度：幅度/时间时间，横坐标轴为时间轴，纵坐标轴，横坐标轴为时间轴，纵坐标轴为信
21、号幅度为信号幅度Add：A、B通道幅值相加通道幅值相加B/A：B电压电压(纵坐标纵坐标)/A电压电压(横坐标横坐标) A/B：A电压电压/B电压电压43A（B）信号通道控制调节）信号通道控制调节Y轴刻度：设定轴刻度：设定Y轴每一格的电压刻度轴每一格的电压刻度Y轴偏移：控制示波器轴偏移：控制示波器Y轴方向的原点轴方向的原点输入显示方式：输入显示方式：AC方式：仅显示信号的交流成分；方式：仅显示信号的交流成分；0方式：无信号输入；方式：无信号输入；DC方式：显示交流和直流信号之和。方式：显示交流和直流信号之和。44触发控制（触发控制（Trigger）触发方式触发方式Edge：上升沿触发和下降沿触发
22、：上升沿触发和下降沿触发;触发电平大小触发电平大小Level;触发信号选择：触发信号选择：Sing：单脉冲触发；：单脉冲触发；Nor：一般脉冲触发；一般脉冲触发；Auto：触发信号不依赖于外信号；触发信号不依赖于外信号；A、B：A或或B通道的输入信号作为同步通道的输入信号作为同步X轴的时基信号；轴的时基信号；Ext：用示波器图表上用示波器图表上T端连接的信号作为同步端连接的信号作为同步X轴的轴的时基信号。时基信号。 454电路图绘制 例例.在在Multisim中绘制如下中绘制如下RC一阶电路，并用示波器观一阶电路，并用示波器观察电容电压波形与输入信号的波形。察电容电压波形与输入信号的波形。46
23、（一）（一）建立电路文件建立电路文件（二）（二）从元器件库中调有所需的元器件从元器件库中调有所需的元器件（三）（三）电路连接及导线调整电路连接及导线调整（四）为电路增加文本（四）为电路增加文本（五）示波器的连接（五）示波器的连接（六）电路仿真（六）电路仿真4748基于基于Multisim的电路分析的电路分析1电阻电路分析电阻电路分析一一. . 测量节点电压测量节点电压基本操作：基本操作：选用选用“直流工作点分析（直流工作点分析（DCOperatingPointAnalysis）”49（1）Outputvariables：主要作用是选择所要分析的节点电压、：主要作用是选择所要分析的节点电压、电源
24、和电感支路电流。电源和电感支路电流。（2）MiscellaneousOptions：用于设置与仿真相关的其它选项。：用于设置与仿真相关的其它选项。（3）Summary：对分析设置的汇总。：对分析设置的汇总。50例例1.求下图所示电路的节点电压求下图所示电路的节点电压U1、U2。51二二 求戴维宁等效电路求戴维宁等效电路 基本操作：基本操作：1.利用数字万用表测量电路端口的开路电压和短路电流利用数字万用表测量电路端口的开路电压和短路电流2.求解出该二端网络的等效电阻求解出该二端网络的等效电阻3.绘制戴维宁等效模型绘制戴维宁等效模型例例2求下图所示电路的戴维宁等效电路。求下图所示电路的戴维宁等效电
25、路。52Req=16/6.3333添加输入添加输入/ /输出节点输出节点 53三三 验证叠加原理验证叠加原理 例例3测量下图所示电路中的电流测量下图所示电路中的电流I，并验证叠加原理。，并验证叠加原理。电源故障设置电源故障设置 54电源故障设置电源故障设置 552动态电路分析动态电路分析主要目的：主要目的：观察动态电路响应的时域波形。观察动态电路响应的时域波形。主要方法：主要方法：1.利用利用“瞬态分析（瞬态分析（TransientAnalysis）”2.利用示波器利用示波器56瞬态分析（瞬态分析（TransientAnalysis）设置初始条件设置初始条件 设置分析时间设置分析时间 设置计算
26、步长设置计算步长57例例1观察下图所示观察下图所示RC电路的零输入响应电路的零输入响应uc(t)，已知已知uc(0+)=10V。关键：关键：关键：关键：1.设置电容元的初值设置电容元的初值2.设置分析时间设置分析时间1.1.设置电容元的初值设置电容元的初值设置电容元的初值设置电容元的初值1）所选用的电容为现实电容）所选用的电容为现实电容2）所选用的电容为虚拟电容）所选用的电容为虚拟电容582.2.设置分析时间设置分析时间设置分析时间设置分析时间时间常数时间常数工程上认为经过工程上认为经过45，暂态过程结束，故暂态过程结束，故仿真的时间取仿真的时间取00.05s3. .结果显示结果显示结果显示结
27、果显示59例例2已知已知R=1，L=1H，对比分析在电压源作用下，对比分析在电压源作用下RL串联电路的电感电流的阶跃响应和冲激响应。串联电路的电感电流的阶跃响应和冲激响应。关键：关键：关键：关键：恰当地选择和设置激励源恰当地选择和设置激励源1.1.观察阶跃响应观察阶跃响应观察阶跃响应观察阶跃响应60输入激励波形输入激励波形阶跃响应波形阶跃响应波形612.2.观察冲激响应观察冲激响应观察冲激响应观察冲激响应62阶跃响应波形阶跃响应波形冲激响应波形冲激响应波形63例例3在在RLC串联电路中，已知串联电路中，已知L=10mH，R=51，C=2uF，信号源输出频率为信号源输出频率为100Hz、幅值为、
28、幅值为5V的方波信号，利用示的方波信号，利用示波器观察同时观察输入信号和电容电压的波形，此时电路波器观察同时观察输入信号和电容电压的波形，此时电路处于何种状态？当处于何种状态？当R为多少时，电路处于临界阻尼状态？为多少时，电路处于临界阻尼状态？ 关键：关键：关键：关键：1.示波器与电路的连接示波器与电路的连接2.设置示波器连线的颜色设置示波器连线的颜色3.设置示波器面板的各刻度设置示波器面板的各刻度64在响应波形中有振荡现象，电路处于欠阻尼状态在响应波形中有振荡现象，电路处于欠阻尼状态 65临界电阻：临界电阻：当当RR0时，电路处于过阻尼状态时，电路处于过阻尼状态若需要同时观察三种状态，可采用若需要同时观察三种状态，可采用若需要同时观察三种状态，可采用若需要同时观察三种状态，可采用“ “参数扫描方式（参数扫描方式（参数扫描方式（参数扫描方式（ParameterSweepParameterSweep）” ”66参数扫描方式（参数扫描方式（参数扫描方式（参数扫描方式（ParameterSweepParameterSweep）选择扫描的选择扫描的元件和参数元件和参数 选择扫描方式选择扫描方式选择分析类型选择分析类型设置分析参数设置分析参数67
