mulitism简易教程PPT课件

.,1,第3章元(器)件库与元(器)件编辑,3.1Multisim元(器)件库3.2编辑元件习题,.,2,3.1Multisim元(器)件库,Multisim2001教育版的MultisimDatabase中含有14个元(器)件分类库(即ComponentToolbar)，由这14个元(器)件分类库组成元(器)件工具库(简称元(器)件库)，通常以图3-1所示按钮形式放在工作窗口左边，但也可以任意移动。每个元(器)件分类库中又含有330个元件箱(又称之为Family)，各种仿真元件分门别类地放在这些元件箱中供用户随意调用。,.,3,图3-1元(器)件库,机电元件射频元件控制元件杂元件指示元件模数混合元件数字杂元件CMOS数字电路TTL数字电路模拟集成电路晶体管二极管无源元件电源元件,.,4,3.1.1电源库电源库中共有30个电源器件，有功率电源、各式各样的信号源、受控源以及1个模拟接地端和1个数字电路接地端。Multisim把电源类的器件全部当作虚拟器件，因而不能使用Multisim中的元件编辑工具对其模型及符号等进行修改或重新创建，只能通过自身的属性对话框对其相关参数进行设置。电源库中的元件如图3-2所示。,.,5,图3-2电源库,地线VCC直流源直流电压源交流电压源时钟电压源调频电压源FSK信号源(移频键控)电压控制方波电压源电压控制电压源电流控制电压源脉冲电压源指数电压源分段线性电压源压控分段线性源多项式电压源,数字接地端VDD电压源直流电流源正弦交流电流源调幅电压源调频电流源电压控制正弦波电压源电压控制三角波电压源电压控制电流源电流控制电流源脉冲电流源指数电流源分段线性电流源受控单脉冲非线性相关电压源,.,6,例3.1观察调频电压源的参数设置和输出波形。步骤如下：(1)首先创建图3-3(a)所示的调幅信号源电路，该图中V1为调幅信号源。双击示波器图标，可获得图3-3(b)所示的调幅信号源波形。,.,7,(a),图3-3调幅信号源,.,8,(b),图3-3调幅信号源,.,9,(2)在图3-3(a)中，双击调幅信号源图标，可弹出图3-4所示的属性对话框。,图3-4属性对话框,.,10,3.1.2基本元件库基本元件库中包含现实元件箱22个，虚拟元件箱7个，如图3-5(a)所示。虚拟元件箱中的元件不需要选择，而是直接调用，然后再通过其属性对话框设置其参数值。不过，在选择元件时还是应该尽量到现实元件箱中去选取，这不仅是因为选用现实元件能使仿真更接近于现实情况，还因为现实的元件都有元件封装标准，可将仿真后的电路原理图直接转换成PCB文件。但在选取不到某些参数，或者要进行温度扫描或参数扫描等分析时，就要选用虚拟元件。,.,11,(1)电阻(2)虚拟电阻(3)电容(4)虚拟电容(5)电解电容(6)上拉电阻(7)电感(8)虚拟电感(9)电位器(10)虚拟电位器(11)可变电容(12)虚拟可变电容(13)可变电感(14)虚拟可变电感(15)开关(16)继电器(17)变压器(18)非线性变压器(19)磁芯(20)无芯线圈(21)连接器(22)集成电路插座(23)半导体电阻(24)半导体电容(25)电阻排(26)贴片电阻(27)贴片电容(28)贴片电解电容(29)贴片电感,.,12,其中要说明的是：电位器为可调节电阻。点击电位器按钮，选择一个图3-5(b)所示的可变电阻。可变电阻符号旁所显示的数值(如100K_LIN)指两个固定端子之间的阻值，而百分比(如50%)则表示滑动点下方电阻占总电阻值的百分比。电位器滑动点的移动通过按键盘上的某个字母进行，小写字母表示减小百分比，大写字母表示增大百分比。字母的设定可在该元件属性对话框中进行，AZ之间的任何字母均可。,.,13,例3.2以电容元件为例对现实元件进行编辑。双击现实电容元件图标，可得到图3-6所示的对话框。,.,14,图3-6电容元件对话框,.,15,点击图3-6中的Edit按钮，可得到图3-7所示的对话框。通过该对话框，可以编辑电容元件的标号、引脚和电参数。需要注意的是，不能对交互元件(在Multisim中，将用来显示电路仿真结果的显示器件(如发光二极管等)称为交互元件)进行编辑。,.,16,图3-7编辑参数对话框,.,17,3.1.3二极管库二极管库中包含11个元件箱。(1)普通二极管(2)虚拟二极管(3)PIN二极管(4)稳压二极管(5)发光二极管(6)桥式整流器(7)肖特基整流器(8)晶闸管(8)双向开关二极管(9)双向晶闸管(11)变容二极管,.,18,发光二极管有6种不同颜色，使用时应注意如下两点：(1)该元件有正向电流流过时才产生可见光，其正向压降比普通二极管大。红色LED正向压降约为1.11.2V，绿色LED的正向压降约为1.41.5V。(2)Multisim把发光二极管归类于InteractiveComponent(交互式元件)，不允许对其进行编辑处理。,.,19,3.1.4晶体管库晶体管库中共有33个元件箱，如图3-9所示。其中，17个现实元件箱中存放着Zetex等世界著名晶体管制造厂家的众多晶体管元件模型，这些元件的模型都以Spice格式编写，有较高的精度；另外16个带有绿色背景的元件箱里面存放着16种模拟晶体管。模拟晶体管相当于理想的晶体管，其模型参数都用默认值。通过打开晶体管属性对话框，点击EditModel按钮，可在EditModel对话框中对其模型参数进行修改。,.,20,NPN晶体管(2)虚拟NPN晶体管(3)PNP晶体管(4)虚拟PNP晶体管(5)虚拟四端双极性NPN晶体管(6)虚拟四端双极性PNP晶体管(7)NPN复合晶体管(8)PNP复合晶体管;(9)带偏置电阻的NPN晶体管(10)带偏置电阻的PNP晶体管(11)晶体管阵列(12)IGBT式MOS门控功率开关(13)三端N沟道耗尽型MOS管(14)虚拟三端N沟道耗尽型MOS管(15)三端P沟道耗尽型MOS管(16)虚拟三端P沟道耗尽型MOS管(17)三端N沟道增强型MOS管(18)虚拟三端N沟道增强型MOS管(19)三端P沟道增强型MOS管(20)虚拟三端P沟道增强型MOS管(21)虚拟四端N沟道耗尽型MOS管(22)虚拟四端P沟道耗尽型MOS管(23)虚拟四端N沟道增强型MOS管(24)虚拟四端P沟道增强型MOS管(25)N沟道J型场效应管(26)虚拟N沟道J型场效应管(27)P沟道J型场效应管(28)虚拟P沟道J型场效应管(29)虚拟N沟道砷化镓场效应管(30)虚拟P沟道砷化镓场效应管(31)N沟道功率MOS管(32)P沟道功率MOS管(33)互补功率MOS管,.,21,例3.3以NPN晶体管为例，通过其属性对话框(见图3-10)对其参数进行设置。,图3-10NPN晶体管属性对话框,.,22,在图3-10中的Fault页中，可以对管子开路、短路情况进行设置分析；在Value页中，可以对管子引脚进行编辑。点击图3-10中的EditModel按钮，弹出图3-11所示对话框，通过该对话框可对NPN晶体管的参数进行设置。,.,23,图3-11EditModel按钮对话框,.,24,用例3.3设置的三极管可构成图3-12所示的共射放大电路。双击示波器图标，可获得图3-13所示的输入、输出波形。,.,25,图3-12三极管共射放大电路,.,26,图3-13输入、输出波形,.,27,3.1.5模拟元件库模拟元件库共有9类器件，其中4个是虚拟器件，如图3-14所示。,图3-14模拟元件库,(1)集成运算放大器(2)三端虚拟运放(3)诺顿运放(4)五端虚拟运放(5)宽带运放(6)七端虚拟运放(7)比较器(8)虚拟比较器(9)特殊功能运放,.,28,3.1.6TTL元件库TTL元件库含有74系列和74LS系列的TTL数字集成逻辑器件。74系列是普通型的集成电路，又称标准型74STD，包括7400N7493N。74LS系列是低功耗肖特基型集成电路，包括74LS00N74LS93N。74LS系列元件的功能、引脚可从属性对话框中读取。以74151N八选一数选器为例，如图3-15(a)所示。点击DetailReport项可以得到元件家族的欧美不同符号等更详细的资料，如图3-15(b)所示。,.,29,(a),图3-1574系列元件,.,30,(b),图3-1574系列元件,.,31,使用TTL元件库时应注意如下几点：(1)74STD是标准型，74LS是低功耗肖特基型，使用时应根据具体要求选择。(2)有些器件是复合型结构，如7400N。在同一个封装里存在4个相互独立的二端与非门：A、B、C及D，选用时出现图3-16所示的选择框。这4个二端与非门功能完全一样，可任意选取。(3)若同一个器件有多种封装形式，如74LS138D和74LS138N，则当仅用于仿真分析时可任意选取其一；当要把仿真的结果传送给Ultiboard等软件进行印制版图设计时，要区分选用。,.,32,图3-16二端与非门选择框,.,33,(4)含有TTL数字元件的电路进行Real仿真时，电路窗口中要有数字电源符号和相应的数字接地端，通常VCC=5V。(5)这些器件的逻辑关系可查阅有关器件手册，也可以打开Multisim的帮助文件，从中得到帮助。(6)器件的某些电器参数，如上升延迟时间和下降延迟时间等，可通过点击其属性对话框上的EditModel按钮，从打开的EditModel对话框中读取。,.,34,图3-17CMOS元件库,(1)5V4000系列CMOS逻辑器件；(2)10V4000系列CMOS逻辑器件；(3)15V4000系列CMOS逻辑器件；(5)2V电压TINY系列CMOS逻辑器件；(7)4V电压TINY系列CMOS逻辑器件；(9)6V电压TINY系列CMOS逻辑器件；,(2)2V74HC系列低电压高速CMOS逻辑器件；(4)4V74HC系列低电压高速CMOS逻辑器件(6)6V74HC系列低电压高速CMOS逻辑器件(8)3V电压TINY系列CMOS逻辑器件；(10)5V电压TINY系列CMOS逻辑器件；,3.1.7CMOS元件库,.,35,3.1.8其他数字元件库按照型号存放的TTL和CMOS数字元件会给初学者调用元件带来不便，如按照其功能存放，调用起来将会方便得多。虚拟数字逻辑器件存储器存储器基于VHDL的数字模块基于VerilogHDL的数字模块总线驱动器总线接收器总线驱动接收器下图为其他数字元件库对话框。从该对话框中最左边的ComponentNameList中可以看到，各类功能相同的元件存放在一起，如AND2AND8。,.,36,图3-18其他数字元件库,.,37,3.1.9混合器件库混合器件库中存放着6个元件箱，其中尽管ADC_DAC元件箱没有绿色衬底，但仍属于虚拟元件，如图3-19所示。图3-19中各元件箱从左到右、从上到下依次为：(1)数/模、模/数转换器(2)555定时器(3)模拟开关(4)虚拟模拟开关(5)单稳态触发器(6)锁相环,.,38,3.1.10指示器件库指示器件库中包含8种可用来显示电路仿真结果的显示器件，Multisim称之为交互式元件，如图3-20所示。对于交互式元件，Multisim不允许用户从模型上进行修改，只能在其属性对话框中对某些参数进行设置。,.,39,图3-20指示器件库,图3-20中各元件从左到右、从上到下依次为：(1)电压表(2)电流表(3)电平指示器(4)蜂鸣器(5)灯泡(6)虚拟灯泡(7)数码管(8)条形光柱,.,40,3.1.11其他器件库其他器件库如图3-21所示，该库把不便划归在某一类型元件库中的元件放到一起，故也称之为杂项库。,.,41,(1)晶体振荡器(2)虚拟晶体振荡器(3)光电耦合器(4)虚拟光电耦合器(5)电子管(6)虚拟电子管(7)集成稳压电路(8)基准参考电源(9)电压抑制器(吸收浪涌电压)(10)直流电机(11)开关电源降压转换器(12)开关电源升压转换器(13)开关电源升降压转换器(14)保险丝(15)无损耗传输线类型1(16)无损耗传输线类型2(17)有损耗传输线(18)保险丝网络,.,42,3.1.12控制器件库控制器件库中共有12个常用的控制模块，如图3-22所示。虽然这些控制模块都没有绿色衬底，但仍属于模拟元件，即不能改动其模型，只能在其属性对话框中设置相关参数。图3-22中各控制模块从左到右、从上到下依次为：(1)乘法器(2)除法器(3)传递函数模块(4)电压增益模块(5)电压微分器(6)电压积分器(7)电压磁滞模块(8)电压限幅器(9)电流限幅器模块(10)电压控制限制器(11)电压回转率模块(12)加法模块,.,43,3.1.13射频器件库当信号处于高频率工作状态时，电路中元件的模型要产生质的改变，因此Multisim射频器件库中提供了一些适合高频电路的元件，如图3-23所示。图3-23中各元件从左到右、从上到下依次为：(1)射频电容器(2)射频电感器(3)射频NPN晶体管(4)射频PNP晶体管(5)射频MOSFET(6)隧道二极管(7)传输线,.,44,3.1.14机电类元件库机电类元件库如图3-24所示，该库共包含9个元件箱，主要由一些电工类器件组成。除线性变压器外，都以虚拟元件处理。(1)感测开关(2)开关(3)接触器(4)计时接点(5)线圈与继电器(6)线性变压器(7)保护装置(8)输出设备,.,45,3.2编辑元件,3.2.1编辑仿真器件Multisim2001中为用户提供了多种编辑仿真元件的方法。可以从菜单中编辑元件，也可以从工具栏进入元件编辑。图3-25所示为Multisim的编辑工具栏。,.,46,图3-25Multisim的编辑工具栏,缩小放大仿真开始、结束仿真暂停文件数据传输报告文件表硬件描述语言数据后处理仿真分析仿真控制切换仪表工具条元件编辑切换元件元件在线帮助打印粘贴复制剪切存盘打开已有文件新建电路文件,.,47,点击图3-25中的按钮，即可进入元件编辑，弹出图3-26所示菜单。该菜单各项功能如下：(1)CreateComponent：创建一个新元件；(2)EditComponent：编辑元件；(3)CopyComponent：拷贝元件；(4)DeleteComponent：删除元件；(5)DatabaseManagement：元件库管理。,.,48,图3-26编辑仿真元件菜单,.,49,点击图3-26中的EditComponent后，出现图3-27所示对话框，该对话框用来选取要编辑的已存在于元件库中的仿真元件。图3-27对话框共有3个区，每个区的功能如下：(1)Database区的Name栏用于选择要编辑的元件所属的元件库。(2)Family区的Name栏用于选择要编辑的元件所属的元件箱，右边是该元件箱的按钮图标。(3)Component区中的Name栏用于选择要编辑的元件名称，Manufacturer栏用于描述需要编辑的元件制造厂商的名称，ModelLevel栏用于选择要编辑的元件的模型层次。在Component区右边显示要编辑的元件的图形符号。,.,50,图3-27编辑已存在于元件库中的仿真元件的对话框,.,51,点击图3-27所示对话框中的Edit按钮，得到图3-28所示对话框。该对话框中共有5个翻页标签，各页功能如下：(1)在General页中可对元件名称、制造厂商名称、元件创建日期以及最初编辑该元件的作者进行修改，但是要注意，由于在这里是对原有器件进行修改，因而日期及作者不能修改。(2)打开Symbol页，得到图3-29所示对话框，可以对元件符号进行编辑。在该对话框中点击New按钮，可以进入符号编辑器；点击SelectfromDB按钮，可以从数据库中直接复制一个元件图形符号使用，不用进行任何改动。,.,52,图3-28Edit对话框,.,53,图3-29Symbol页对话框,.,54,(3)打开Model页，得到图3-30所示对话框。该对话框中各栏功能如下：,图3-30Model页对话框,.,55,ModelName栏：原来元件模型的名称；StartModelMaker按钮：启动模型产生器；LoadModelfromFiles按钮：由模型的程序加载；SelectfromDB按钮：从Multisim数据库复制指定元件的模型；Restore按钮：取消对元件模型的改动，恢复到原来的元件模型；ModelData区：显示元件模型的资料；PinMappingTable区：显示元件的引脚数目。,.,56,(4)打开Footprint页，得到图3-31所示对话框。该页主要用于描述有关元件的外型名称，各栏的功能如下：PackageType：根据外型标准确定元件外型名称。StandardFootprint按钮的功能是提供符合PCB标准的外型名称，供用户选择。NumberofPins：元件的引脚数。NumberofSections：元件的包装数。如果不是1，则为复合包装元件。所谓复合包装元件，是指同一个包装体内有多个性能完全一样的器件。SymboltoFootprintPinMappingTable：元件的引脚对照表。,.,57,图3-31Footprint页对话框,.,58,(5)打开ElectronicParameters页，得到图3-32所示对话框。该页主要用于描述元件的电器参数，其中各项功能如下：CommonParameters区：ThermalResistanceJunction：元件内部的热电阻，单位为瓦特或摄氏度。ThermalResistanceCase：元件外壳的热电阻，单位为瓦特或摄氏度。PowerDissipation：元件的耗散功率，单位为瓦特。DeratingKneePoint：元件的折断点的温度，即不正常的工作温度，单位为摄氏度。,.,59,Min.Operating：元件的最低工作点温度，单位为摄氏度。Max.Operating：元件的最高工作点温度，单位为摄氏度。ESDRating：元件可忍受的静电放电量。DeviceSpecificParameters区：存放该元件的特定参数，以便在设计时参考。,.,60,图3-32ElectronicParameters页对话框,.,61,3.2.2创建仿真元件这一节介绍如何创建一个全新的仿真元件。实际中创建一个新元件并不容易，不仅需要一定的元件建模方面的知识，还需要获得所创元件的许多技术参数，有些参数甚至需要元件生产厂家提供。下面介绍创建一个仿真器件的过程。(1)启动图3-26中的CreateComponent命令，进入元件创建向导的第一个对话框，如图3-33所示。,.,62,图3-33元件创建向导对话框,.,63,首先在ComponentName栏内输入所要建立的元件的名称；在ManufacturerName栏内指定该元件的制造厂商的名称；在ComponentType栏内指定该元件的类型，其中包括Analog(模拟元件)、Digital(数字元件)、Verilog-Hdl(用Verilog语言编写的元件)和VHDL(用VHDL语言编写的元件)等4个选项。然后，选中Simulationonly(model)产生元件模型，选中Layoutonly(footprint)产生元件外型。,.,64,(2)完成图3-33中的有关项设定后，点击Next按钮，进入下一个对话框，如图3-34所示。,图3-34定义元件外型对话框,.,65,(3)完成图3-34中各项设定后，点击Next按钮，进入下一个对话框，如图3-35所示。该对话框用于设置元件符号信息。,图3-35设置元件符号信息对话框,.,66,(4)完成图3-35的设置后，点击Next按钮，进入下一个对话框，如图3-36所示。该对话框用于定义元件符号与元件外型的对应关系(必须参照元件的实际资料来定义)。,.,67,图3-36定义元件符号与元件外型的对应关系对话框,.,68,(5)完成图3-36的设置后，点击Next按钮，进入下一个对话框，如图3-37所示。该对话框用于输入元件的模型信息。,.,69,图3-37输入元件的模型信息对话框,.,70,ModelDate区用于显示元件模型，也可以直接在其中定义。右边有3个按钮，分别对应着3种不同的元件模型制作方式，说明如下：点击StartModelMaker按钮，得到图3-38所示的模型产生器对话框。该对话框中提供了16个模拟元件模型产生器，这些模型产生器是为了方便用户专门设计的。选择Bjt后单击Accept按钮，出现图3-39所示的对话框。,.,71,图3-38SelectModelMaker对话框,.,72,图3-39标签页对话框,.,73,在该对话框中，Bjt模型产生器有个标签页，其中有大约数十项需要填写或选择的参数，而且每项都必须填。如此多的参数对用户来说很难从一般元件手册上查找到，因此本书不采用这种模型设计方式。有兴趣的读者可点击帮助按钮，了解此模型的设计过程。点击LoadModelfromFiles：该按钮的功能是由模型程序加载的。模型程序是一种用语言编写的元件模型定义。点击SelectfromDB：该按钮的功能是从数据库复制已有元件模型或相近模型，然后适当修改部分参数。这是一种最常用的方式。点击该按钮后，出现图3-40所示的对话框。,.,74,图3-40SelectfromDB对话框,.,75,在该对话框中，Database区的Name栏用于指定所要复制元件模型的来源(通常是从MultisimMaster数据库中复制元件模型)；Family区的Name栏用于指定所要复制元件模型的名称；Component区的Name栏用于指定所要复制元件模型的名称，Manufacturer栏用于指定该元件的制作厂商的名称，ModelLevel栏用于指定该元件模型的层次。设置完毕后，所选取元件模型的资料将出现在ModelData区，而其元件模板(Template)显示在ModelTemplate区中。最后，点击Select按钮即可将所选取的元件模型复制到所建立的元件中。至此，仿真元件的创建基本完成。,.,76,3.2.3复制、删除仿真元件复制元件的目的是将已经存在的仿真元件，从一个元件库中复制到另一个元件库中，或者从一个元件箱中复制到另一个元件箱中。选中图3-26中的CopyComponent选项，出现图3-41所示的对话框。该对话框用来选取需要复制的元件。选择好所需的元件后，点击Copy按钮，出现一个存放目的地选择对话框，从中选择存放元件的库和元件箱。对教育版用户来说只能将选择好的元件存放在UserDatab