Multisim14仿真设计流程

1、Multisim 14仿真设计流程用一个案例（模拟小信号放大及数字计数电路）来演示 Multisim 仿真大体流程，这个案例来自 Multisim 软件自带 Samples，Multsim 也有对应的入门文档（Getting Started）。只要用户安装了 Multsim 软件，就会有这样的一个工程在软件里，这样就不需要再四处搜索案例来学习。执行菜单【File】【Open samples】即可弹出“打开文件”对话框，从中找到“Getting Started” 下的“Getting Started Final”（Final 为最终完成的仿真文件）打开即可。此案例的难度与复杂度都不高，因为过于复

2、杂的电路会让 Multisim 仿真初学者精力过于分散，难以从宏观上把握 Multisim 电路仿真设计流程。在这个案例中，我们对于 Multisim 软件的使用操作（如调用元器件、连接元器件、编辑参数、运行仿真）都会做尽量详细的描述，以期达到尽快让新手熟悉 Multisim 目的，这也是为更简要阐述后续案例打基础。本书在行文时描述的 Multisim 步骤操作，均使用菜单方式，事实上，大多数操作可以直接使用工具栏上的快捷按钮，读者可自行熟悉，执行的结果与菜单操作都是一致的1 电路原理我们将要完成的仿真电路如下图所示：2一切不以原理为基础的仿真都是耍流氓，所以这里我们简要阐述一下原理：以 U4

3、-741 运算放大器为核心构成的同相比例放大器，对来自 V1 的交流信号进行放大（其中，R4 为可调电阻，可对放大倍数进行调整）。放大后的信号，一路送入示波器进行观测，另一路作为时钟脉冲信号送入 U2-74LS190N（可预置同步 BCD 十进制加减法计数器）进行计数，计数结果输出为十进制，经 U3-74LS47N（BCD-七段数码管译码器）译码后驱动七段数码管进行数字显示。另外 U2-74LS190N 配置为加法器，同时将行波时钟输出第 13 脚（RCO）驱动发光二极管。左下区域有两个单刀双掷开关进行计数控制，S1 接到 U2 的第 4 脚（CTEN）计数使能控制引脚，低有效，当 S1 切换

4、到接地（GND）时，计数才开始，否则计数停止；S2 接到 U2 的第 11 脚（LOAD），也是低有效，当 S2 切换到接地（GND）时，就把预置数（ABCD）赋给（QAQBQCQD），这里电路配置的（ABCD）都是接地（GND），因此相当于 S2 开关为清零功能。右上区域还有三个旁路电路，左侧的插座与仿真没有关系。1.1 新建仿真文件1、首先我们打开 Multsim 软件，如下图所示，默认有一个名为 Design1 的空白文件已经打开在工作台（WorkSpace）中。2、这个名为“Design1”的文件是没有保存的，我们先将其保存起来，并将其重新命名。执行菜单【 File】【Save as】

5、即可弹出如下图所示的“另存为”对话框，选择合适的路径，并将其命名为“MyGettingStarted”，最后点击“保存”即可33、此时的主界面应如下图所示：可以看到之前为“Design1”的地方都已经被我们刚刚取的名称“MyGettingStarted”替换掉了41.2 放置元器件仿真文件新建完成后，下一步应该将电路相关的元器件从器件库中调出来，这个案例涉及的器件有点多，请读者耐心点。下表为本电路中所有元器件在库中的位置，熟悉 Multisim 软件的读者可以直接根据表中信息进行查找并调出相应的元器件。标识符与元器件组系列（RefDes and Component）（Grop）（Family）

6、LED1 LED_blueDiodesLEDVCCGND - DGNDSourcesPOWER_SOURCESGRROUNDU1-SEVEN_SEG_DECIMAL_IndicatorsHEX_DISPLAYCOM_A_BLUEU2 74LS190NTTL74LSU3 74LS47NR1- 200BasicRESISTORR2 8Line_IsolatedBasicRPACKR3 1kBasicRESISTORR4 50kBasicRESISTORS1,S2 - SPDTBasicSWITCHU4 - 741AnalogOPAMPV1 AC_VOLTAGESourcesSIGNAL_VOLTA

7、GE_SOURCESC1 1uFC2 10nFBasicCAP_ELECTROLITC3 100uFJ1 HDR1X4ConnectorsHEADERS_TEST如果是 Multisim 软件新手，可以一步步往下阅读：1、执行菜单【Place】【Component】即可打开“选择元器件”（Select a Component）对话框。首先 如 下 图 所 示 选 择 “ Indicators ” 组 下 “ HEX_DISPLAY ” 系 列 中 的“SEVEN_SEG_DECIMAL_COM_A_BLUE”，再点击 OK 按钮即可。52、此时元器件在光标上呈现为虚线等待用户确定放置的位置。在

8、此过程中，如果元器件有必要进行旋转或镜像等操作，可以使用通用的【Ctrl+R】、【Ctrl+X】、【Ctrl+Y】等快捷键3、将光标移动到工作台的合适位置，再左键点击即可放置此元器件，可以看到，此元器件的标识符是 U1。4、我们继续放置“计数器电路”的其它元器件，如下图所示：6789排阻默认值为 1k 欧姆，我们双击排阻元器件，即可弹出如下所示的对话框，将 Value 值改为 180 即可105、放置元器件的顺序不同时，元器件标记符可能有所不同，但这不会对仿真产生影响。完成后应如下图所示VCCVCC5.0V5.0VLED1R1200R2U2U3CAU1A B C D E F G H15AQA3

9、7AOA1312112BQBBOB106211CQCCOC97610DQDDOD9OE4315CTENLTOF11514LOADRBIOG5134U/DRCOBI/RBO1214MAX/MINCLK74LS47N74LS190NGND1806、放置计数控制部分的元器件如下图所示VCC115.0VS1Key = SpaceS2Key = SpaceGND7、放置“模拟运算放大器”部分的元器件如下图所示：12VCC5.0V751327414V1R30.2Vpk1kHz 1k0°13U46R450k50 %Key=A8、放置“旁路电容”部分的元器件如下图所示：14VCCVCC5.0V5.0

10、VC1C2C31µF10nF100µFGND9、放置“插座”部分的元器件如下图所示：15VCCJ15.0VHDR1X4GND1.3 连接电路所有的元器件都有用来连接其它元器件或仪器的引脚，与其它原理图或 PCB 设计工具不同的是，连接操作不需要特殊的工具，只要你的光标放在元器件的某个引脚上方，光标就会变成十字准线，再点击-移动-点击操作即可完成引脚的连接操作了。1、将光标移动到电阻 R2 的下侧引脚上，此时光标将会变成上图所示的十字准线，点击后（放开）即有一根线粘在十字准线上，再移到 U2 的第 13 脚上再点击一下，此两个引脚之间的连接即完成了，如下图所示：R2200U2

11、15AQA312BQB106CQC97DQD4 CTEN11 LOAD5 U/DRCO 1314 CLKMAX/MIN 1274LS190N162、同理，将其它部分连接好，连接好后的“数字计数器”部分如下图所示：VCCVCC5.0V5.0VLED1CAU1R1A B C D E F G H200R2U2U315AQA37AOA1312112BQBBOB106211CQCCOC97610DQDDOD94OE315CTENLTOF11514LOADRBIOG5134U/DRCOBI/RBO1214MAX/MINCLK74LS47N74LS190NGND1803、最终连接好的电路如下图所示：VCCV

12、CC5.0VJ15.0V7513HDR1X42GND7414V1R3.2Vpk1k1kHz0°VCC5.0VS1Key = SpaceS2Key = SpaceGNDVCCVCCU45.0V5.0VC1C2C361µF10nF100µFGNDR450k 50 %VCCVCCKey=A5.0V5.0VLED1CAU1R1A B C D E F G H200R2U2U315AQA37AOA1312112BQBBOB106211CQCCOC97610DQDDOD9OE4315CTENLTOF11514LOADRBIOG5134U/DRCOBI/RBO1214MAX/MI

13、NCLK74LS47N74LS190NGND1801.4 仿真电路设计仿真可以提前发现设计中的错误，节省时间与成本。这里我们首先对上步中的电路进行完善工作。171、设置单刀双掷开关 S1、S2 切换的快捷键。这一步并不是必须的，在电路仿真进行时，你可以用鼠标点击开关进行位置的切换，也可以提前设置好快捷键。双击 S1，在弹出的如下对话框中 Value 页表项设置 Key for toggle 值，表示按下此按键时，此开关将进行切换2、同理，将 S2 设置切换按键为“L”，此时应如下图所示：3、添加示波器观察信号。执行【Simulate】【Instruments】【Oscilloscope】即可添

14、加示虚拟示波器，与放置其元器件一样，再如下图所示连接两个通道的信号即可：184、一切都已经准备就绪，执行菜单【Simulate】【Run】即可开启电路的仿真了。双击上一步中添加的示波器，即可弹出如下图所示的窗口我们将其做适当的调整，如下图所示：19其中，红色是 AC 交流信号源，峰峰值 200mV，频率为 1KHz，蓝色为直流输出，但是很明显，已经出现饱和失真与截止失真了。注意：下面我们对电路图进行了一些修改，并不是为了说明 Samples 是错误的，而是通过仿真结果找出后续其它应用可能遇到的问题，从而达到进一步理解 Multisim 仿真的目的。波峰被削去了，是因为放大倍数过大，导致输出饱和

15、。我们将可调电阻 R4 调小，再观察一下输出，可以看到波峰已经正常了20波谷被削去了，是因为没有运放直流偏置，有两种办法可以解决：第一种，将 V1 交流信号源的电压偏置设置为 2.5V，同时将 100uF 电容与 R3 串联；21第二，我们可以用三个分压电阻与一个 10uF 隔离电容设置运放的直流中点偏置，同样，我们也必须将 100uF 电容与 R3 串联，如下所示：C510µFV1.2Vpk1kHz0°R5VCC22k5.0VR7751100k32741R6422kR31kC4100µFU46R450k15 %Key=A两种方法的结果都是一样的，如下图所示：225、下面进行 AC 扫描分析。也就是交流小信号分