Multisim仿真基础篇.ppt

Multisim电路仿真快速入门,之基础篇,1,前言,EDA(ElectronicDesignAutomation，电子设计自动化)技术集计算机技术、电子技术、信号处理技术于一体，是现代电子工程领域的一门新技术，EDA技术极大地推动了电子工业的发展，是当今业界的技术热点，是现代电子工业不可缺少的一项技术。,2,前言,广义EDA半导体工艺设计自动化可编程器件设计自动化电子系统设计自动化印刷电路板设计自动化仿真与测试、故障诊断自动化形式验证自动化统称为EDA工程。,3,前言,狭义EDA以大规模可编程逻辑器件（PLD）为设计载体，以硬件描述语言（HDL）为系统逻辑描述的主要表达方式，以计算机、大规模可编程器件的开发软件及实验开发系统为设计工具，自动完成“用软件的方式设计硬件”：逻辑编译、逻辑化简、逻辑分割、逻辑综合及优化、布局布线、逻辑仿真，直至完成对于特定目标芯片的适配编译、逻辑映射、编程下载等工作，最终形成集成电子系统或专用集成芯片的一门多学科融合的新技术。,4,前言,EDA软件代表电子系统设计的技术潮流，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。,5,内容,=基础篇=第1章Multisim电路仿真软件简介第2章仿真基础（放置元件-电路图编辑-仿真-报告）第3章仿真基础（元器件库、虚拟仪器）第4章仿真基础（仿真分析方法）,=应用篇=第5章应用于电路分析第6章应用于模拟电路第7章应用于数字电路第8章应用于单片机电路第9章FPGA/CPLD仿真第10章电子系统综合设计,6,内容,=基础篇=第1章Multisim电路仿真软件简介第2章仿真基础（放置元件-电路图编辑-仿真-报告）第3章仿真基础（元器件库、虚拟仪器）第4章仿真基础（仿真分析方法）,=应用篇=第5章应用于电路分析第6章应用于模拟电路第7章应用于数字电路第8章应用于单片机电路第9章FPGA/CPLD仿真第10章电子系统综合设计,7,第1章Multisim电路仿真软件简介,1.1历史和现状1.2Multisim能干什么1.3特点和优势1.4网络资源1.5操作界面,8,1.1历史和现状,Multisim来源于加拿大图像交互技术公司（InteractiveImageTechnologies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ElectronicsWorkBench（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)，专用于电路级仿真。IIT后被美国国家仪器（NI，NationalInstruments）公司收购，软件更名为NIMultisim，已经有Multisim2001、Multisim7、Multisim8、Multisim9、Multisim10。,9,1.1历史和现状,Multisim系列软件的组成：Multisim：电路仿真设计模块Ultiboard：PCB设计软件Ultiroute：布线引擎Commsim：通信电路分析与设计模块4个部分相互独立，可以分别使用。Multisim系列软件能完成从电路的仿真设计到电路板图生成的全过程。4个模块均有增强专业版（PowerProfessional）、专业版（Professional）、个人版（Personal）、教育版（Education）、学生版（Student）和演示版（Demo），各版本的功能和价格有明显差异。,10,1.2Multisim能干什么,Multisim经历了多个版本的升级，9版本之后增加了单片机和LabVIEW虚拟仪器的仿真和应用，可以进行的仿真和设计的领域：电路分析模拟电子电路数字电子电路模拟数字混合电路射频电路FPGA/CPLD综合，VHDL/Verilog仿真电力电子电路PLC（ProgrammableLogicControl）控制电路单片机应用电路,11,1.3特点和优势,优势：操作界面直观易用大量元器件库，3D元件库；虚拟仪器表种仪类齐全，分析方法完备，多达20余种可调用LabVIEW虚拟仪器（自定义）强大的Help功能，包括软件本身的操作说明、各种元器件功能说明。,12,1.4网络资源,NI官方网站ElectronicsWorkbench公司官方网站软件下载：教育版（30天评估版）学生版（购买或者教师申请）ADI版（只有模拟元器件，免费）,13,1.5操作界面,以Multisim10（教育版）为例,14,Multisim10用户界面,15,菜单栏,标准工具栏,元器件工具栏,设计工具箱,虚拟仪器工具栏,状态栏,电路原理图工作区,仿真开关,主工具栏,16,1.5操作界面,菜单栏与Windows应用程序相似,打开新建保存文件,编辑操作,显示查看,放置元器件节点导线,仿真分析,与PCB软件数据传送,元器件修改,产生报告,用户设置,浏览功能,单片机仿真,帮助,17,1.5操作界面,标准工具栏,视图工具栏,主工具栏,帮助现用元器件列表修改Ultiboard注释文件创建Ultiboard注释文件虚拟实验板电气规则检测后处理器图形记录仪元器件编辑数据库管理器电子表格检视窗设计工具箱,18,1.5操作界面,元器件工具栏,放置总线放置模块单片机模块机电元器件高频元器件高级外围电路杂项元器件放置功率元件显示模块混合元器件其它数字器件CMOS元器件TTL元器件运算放大器放置晶体管放置二极管基本元器件放置电源,19,1.5操作界面,虚拟仪器工具栏,测量探针LabVIEW虚拟仪器Tektronix示波器Agilent示波器Agilent数字万用表Agilent函数发生器网络分析仪频谱分析仪矢量分析仪伏案特性分析仪逻辑转换仪逻辑分析仪字信号发生器数字频率极伯德图仪四通道示波器示波器功率表函数发生器万用表,20,1.5操作界面,设计工作箱,位于基本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ProjectView：显示同一电路的不同页,21,Options菜单下的GlobalPreferences和SheetProperties可进行个性化界面设置,1.5操作界面,22,1.5操作界面,两套电气元器件符号标准ANSI:美国国家标准学会，美国标准DIN:德国国家标准学会，欧洲标准,23,内容,=基础篇=第1章Multisim电路仿真软件简介第2章仿真基础（放置元件-电路图编辑-仿真-报告）第3章仿真基础（元器件库、虚拟仪器）第4章仿真基础（仿真分析方法）,=应用篇=第5章应用于电路分析第6章应用于模拟电路第7章应用于数字电路第8章应用于单片机电路第9章FPGA/CPLD仿真第10章电子系统综合设计,24,第2章仿真基础,2.1建立电路文件2.2放置元器件和仪表2.3元器件编辑2.4连线和进一步调整2.5电路仿真2.6输出分析结果,25,2.1建立电路文件,打开Multisim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,26,2.2放置元器件和仪表,3个层次的元件数据库：主元件库（MasterDatabase）,用户元件库（UserDatabase），合作元件库（CorporateDatabase）,后两个库由用户或合作人创建，新安装的Multisim这两个数据库是空的菜单PlaceComponent元件工具栏：PlaceComponent绘图区右击利用弹出菜单快捷键Ctrl+W,27,2.2放置元器件和仪表,以晶体管单管共射放大电路为例放置+12V电源：PlaceSource,28,2.2放置元器件和仪表,放置+12V电源：修改电压值为12V,29,2.2放置元器件和仪表,放置电阻：PlaceBasic,30,2.2放置元器件和仪表,放置电容,31,2.2放置元器件和仪表,放置NPN晶体管,32,2.2放置元器件和仪表,放置接地端,33,2.2放置元器件和仪表,放置仪表：函数信号发生器（仪表工具栏）,34,2.2放置元器件和仪表,信号发生器设置双击函数信号发生器图标弹出参数设置对话框,35,2.2放置元器件和仪表,放置仪表：双通道示波器（仪表工具栏）,36,2.3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,37,2.3元器件编辑,2.元器件向导（ComponentWizard）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。菜单Tools/ComponentWizard，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UserDatabase(用户数据库)中。,38,2.4连线和进一步调整,连线：1.自动连线：单击起始引脚鼠标指针变为十字形，移动鼠标至目标引脚或导线单击；2.手动连线：在需要拐弯处单击固定拐点；3.元器件与导线连接系统自动在交叉点放节点；4.交叉点：默认丁字交叉为导通，十字交叉为不导通，可分段连线，起点到交叉点，交叉点到终点；5.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，菜单Place/Junction/快捷键Ctrl+J。,39,2.4连线和进一步调整,40,2.4连线和进一步调整,进一步调整：1.调整位置：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：Options/SheetProperties/Circuit/NetNames:ShowAll4.导线和节点删除：右击/Delete,41,2.4连线和进一步调整,42,2.4连线和进一步调整,显示节点编号,43,2.4连线和进一步调整,44,2.5电路仿真,按下仿真开关，电路开始工作双击示波器，调整示波器横坐标和纵坐标,45,2.5电路仿真,点击Reverse按钮可将背景反色,46,2.5电路仿真,读出放大倍数和相位关系、波形失真情况,47,2.5电路仿真,测周期使用两个标尺，显示区给出对应时间及该时间的波形幅值,48,2.6输出分析结果,菜单Simulate/Analyses/DCOperatingPoint选择输出节点1、4、5，点击ADD/Simulate,49,2.6输出分析结果,静态工作点分析结果:,50,内容,=基础篇=第1章Multisim电路仿真软件简介第2章仿真基础（放置元件-电路图编辑-仿真-报告）第3章仿真基础（元器件库、虚拟仪器）第4章仿真基础（仿真分析方法）,=应用篇=第5章应用于电路分析第6章应用于模拟电路第7章应用于数字电路第8章应用于单片机电路第9章FPGA/CPLD仿真第10章电子系统综合设计,51,第3章仿真基础,3.1元器件库3.2虚拟仪器,Multisim之所以应用广泛，主要原因是其提供了功能齐全的元器件库和虚拟仪器。,52,3.1元器件库,分级存放体系，Database数据库Group类别Family系列,53,电源库、基本元器件库、二极管库、晶体管库、集成运放库、TTL库、CMOS库、指示器库、机电元件库、射频元件库、PLC元器件库、单片机元器件库。,54,3.1元器件库,1.电源库,2.基本元器件库,55,3.1元器件库,3.二极管库,4.三极管库,56,5.运算放大器库,3.1元器件库,57,3.1元器件库,6.TTL元器件库,58,3.1元器件库,7.CMOS元器件库,59,8.其它数字器件库,3.1元器件库,60,3.1元器件库,9.混合元器件库,61,3.1元器件库,10.指示元器件库,62,3.1元器件库,11.电力元器件库,63,3.1元器件库,12.杂项元器件库,64,3.1元器件库,13.高级外设模块库,65,3.1元器件库,14.射频元器件库,66,3.1元器件库,15.机电元器件库,67,3.1元器件库,16.单片机模块库,68,3.2虚拟仪器,模拟类：万用表、示波器、信号发生器、伏安特性测试仪数字类：字信号发生器、逻辑分析仪、逻辑转换器频率类：频谱仪、数字频率计高频类：端口网络分析仪实际仪器：Agilent信号发生器、Agilent示波器、Tektronix示波器LabVIEW虚拟仪器测量探针,69,3.2.1万用表(Multimeter),测量交直流电压、交直流电流、电阻、电路中两个节点之间的分贝损耗。不需用户设置量程，参数默认为理想参数（比如电流表内阻为0），用户可以修改参数。,A测电流V测电压测电阻dB测两节点之间电压增益（dB=20lgVout/Vin）测交流（有效值RMS）-测直流,70,3.2.1万用表(Multimeter),Set按钮：设置万用表参数。,电流表内阻(并联)电压表内阻（串联）欧姆表电流测电压增益时的相对电压值电流表测量范围电压表测量范围欧姆表测量范围,71,3.2.1万用表(Multimeter),测支路电流、支路电压、端口等效电阻、节点电压增益,72,3.2.1万用表(Multimeter),支路电流、支路电压,73,3.2.1万用表(Multimeter),节点4与0看进去的等效电阻（V1置零）,74,3.2.2函数发生器(FunctionGenerator),产生正弦波、三角波、方波电压信号。可设置：频率、幅值、占空比、直流偏置频率范围很宽：音频至射频,频率：0.001pHz1000THz方波信号的占空比：1%99%SetRise/FallTime:方波信号设置上升/下降时间,正极性信号,负极性信号,有效值两倍,75,曲线颜色与电路中对应导线同色,76,3.2.3功率计(Wattmeter),用来测量电路交直流信号的功率、功率因数。电压端子与待测设备并联测量电压电流端子与待测设备串联测量电流,功率：支路的有功功率功率因数：01,77,3.2.3功率计(Wattmeter),功率表应用电路,78,3.2.4双踪示波器(Oscilloscope),示波器：测量信号电压幅值和频率，显示波形曲线。双踪：同时测量两路信号。六个端子：A通道正负端、B通道正负端、外触发正负端,图形显示区测量数据显示区三个模块设置时基模块通道模块触发模块,79,3.2.4双踪示波器(Oscilloscope),时基模块Y/T:默认显示方式，波形随时间变化ADD:A通道信号和B通道信号叠加显示B/A:A通道信号作为X轴扫描,B/A幅度商为Y轴输出，是B通道信号随A通道信号变化的波形A/B:B通道信号作为X轴扫描,A/B幅度商为Y轴输出，是A通道信号随B通道信号变化的波形通道模块AC:电容耦合，滤除信号直流部分，仅显示交流部分0：接地，没有信号显示DC:直接耦合，显示直流和交流信号之和,80,3.2.4双踪示波器(Oscilloscope),触发模块触发信号：同步X轴时域扫描Edge:触发边沿选择（上升沿、下降沿、A通道、B通道、外部触发）Level:触发电平，信号超过该值示波器才采样显示Type:触发方式Sing.:单次扫描，触发信号来到后开始一次扫描Nor.:常态扫描，没有触发信号则没有扫描线Auto:自动扫描，不管有无触发信号均有扫描线,81,3.2.4双踪示波器(Oscilloscope),功能按钮Reverse:显示窗口发色Save：存储示波器数据,格式*.scp,注意：Multisim9之后的示波器可以测量差分信号，早期的版本只能测节点对地电压波形常见问题：时间分辨率调的太小，波形可能向一个方向滑动，也可能出现反相跳动,82,3.2.5波特仪(BodePlotter),测量电路的