《电子电路仿真》-绪论

绪论这种仿真实验是在计算机上虚拟出一个元器件种类齐备、先进的电子工作台，一方面可以克服实验室各种条件的限制;另一方面又可以针对不同目的(验证、测试、设计、纠错和创新等)进行训练，培养学生分析、应用和创新的能力。与传统的实验方式相比，采用电子工作台进行电子线路的分析和设计，突出了实验教学以学生为中心的开放模式。上一页下一页返回绪论电子电路的设计一般要经过设计方案提出、方案验证和修改3个阶段，有时甚至需要经历多次反复。传统的手工设计电子电路，一般是根据经验和成熟的电路数据来预定电路参数，采用简化的电路和器件模型估算电路特性，通过搭建试验电路加以验证，这种方法费用高、效率低。随着计算机的发展，某些特殊类型的电路可以通过计算机来完成电路设计，用计算机仿真代替搭建试验电路可以大大减轻方案验证阶段的工作量，并能保存仿真中产生的各种数据，为整机检测提供参考数据，还可保存大量的单元电路、元器件的模型参数，采用仿真软件能满足整个产品设计及验证过程的自动化。完成电路设计后，可生成工程制造所需的各种数据和报表文件。上一页下一页返回绪论二、Multisim2001的仿真功能(1)仿真环境直观，操作界面简洁明了，操作方便。(2)增强专业版的仿真库提供近16000个仿真元件，分别有实际元件和虚拟元件，其中实际元件的基本参数完全和实际产品一致，虚拟元件的参数可以方便地更改。(3)提供大量的激励源(信号源)和数学模型元件，方便各种分析的需要。(4)提供各种能发亮的指示元件和发声元件，可用键盘控制电路中的开关、电位器调节、电感器调节和电容器调节，使仿真过程更为形象。上一页下一页返回绪论(5)提供各种常用的仪器仪表，增加仿真结果的直观度，并允许多个仪表同时调用和重复调用，且仪表均具有存储功能。(6)提供了射频元件，可以进行射频电路的仿真，许多软件不具备这项功能。(7)提供了机电元件，可以进行自动控制电路的仿真，这也是许多软件所不具备的。(8)除了仪表仿真方式以外，还具有波形仿真的方式，这和Protel99SE类似。上一页下一页返回绪论三、Multisim2001的优点Multisim2001(前身是EWB)最突出的特点是用户界面友好，尤其是其直观的虚拟仪表是Multisim2001的一大特色。Multisim所包含的虚拟仪表有:示波器、万用表、函数发生器、波特图仪、失真度分析仪、频谱分析仪、逻辑分析仪、网络分析仪等。而通常一个普通实验室是无法完全提供这些设备的。这些仪器的使用使仿真分析的操作更符合平时实验的习惯。上一页下一页返回绪论1.系统高度集成、界面直观、操作方便Multisim2001将原理图的创建、电路的测试分析和结果的图表显示等全部集成到同一个电路窗口中。整个操作界面就像一个实验工作台，有存放仿真件箱，有存放测试仪表的仪器库，还有进行仿真分析的各种操作命令。测试仪表和一些仿真件的外形与实物非常接近，操作方法也基本相同，因而该软件易用。2.具有数字、模拟及数字/模拟混合电路的仿真能力在电路窗口中既可以分别对数字或模拟电路进行仿真，也可以将数字和模拟连在一起进行仿真分析。3.电路分析手段完备上一页下一页返回绪论还提供了电路的直流工作点分析、瞬态分析、傅单叶分析、噪声和失真分析等15种常用的电路仿真分析方法。这些分析方法基本能满足一般电子电路的分析设计要求。4.提供多种输入/输出接口Multisim2001可以输入由PSPICE等其他电路仿真软件所创建的SPICE网表文件，并自动形成相应的电路原理图，也可以把EWB环境下创建的电路原理图文件输出给Protel等常见的PCB软件进行印刷设计。为了拓宽EWB软件的PCB功能，IIT也推出了自己的PCB软件——ELECTRONICSWORKENCHLAYOUT可使EWB电路图文件更直接方便地转换成PCB。正因为如此，EWB一经推出即受到广大电路设计人员的喜爱，特别是在教育领域得到了更广泛的应用。上一页下一页返回绪论5.提供射频电路仿真功能Multisim2001具有射频电路仿真功能，这是目前众多通用电路仿真软件所不具备的。6.使用灵活方便在Multisim2001中，与现实元件对应的元件模型丰富，增强了仿真电路的实用性。元件编辑器给用户提供了自行创建修改所需元件模型的工具。元件之间的连接方式灵活，允许连线任意走向，允许把电路当成一个元器件使用，从而增大了电路的仿真规模。另外根据电路图形的大小，程序能自动调整电路窗口尺寸，不再需要人为设置。专业版的Multisim2001除了具有上面提到的优点和功能外，还支持VHDL和VERILOG语言电路仿真与设计。上一页下一页返回绪论四、Multisim2001基础知识电子仿真属于电子设计自动化的组成部分，一般把电子仿真分为3个层次:物理级、电路级和系统级。本书介绍的是电路级仿真，电路级仿真必须有元器件模型库的支持，仿真信号和输出的波形代替了实际电路调试中的信号源和示波器，通过仿真分析，主要是检验设计方案在功能方面的正确性。上一页下一页返回绪论Multisim2001提供有16000多个高品质的模拟、数字元器件和RF组件模型，除此之外，用户还可以自行编辑和设计相应的元器件。Multisim2001不仅提供了电路的多种仿真分析方法，如直流扫描分析、参数扫描分析、交流频率特性分析、瞬态分析、傅里叶分析、后处理器功能等，而且也提供了两个仪表和多台仪器。仪表有:电压表、电流表;常用的仪器有:数字万用表、函数信号发生器、功率表、示波器、扫频仪、数字信号发生器、逻辑分析仪和逻辑转换仪。五、Multisim2001窗口界面从开始菜单程序项中运行Multisim2001主程序后，在计算机显示器上出现它的基本界面，如图0-1所示:上一页下一页返回绪论由图0-1可以看到，在窗口界面中主要包含了以下几个部分:菜单栏(Menus)、元(器)件库(ComponentBars)、仪器仪表工具栏(InstrumentsToolbar)、标准工具栏(MultisimDesignBars)、主操作窗口(CircuitWindow)、状态栏等。六、元器件库、工具栏简介Multisim2001教育版的MultisimDatebase中含有14个元(器)件分类库(即Component-Toolbar)，由这14个元(器)件分类库组成元(器)件工具库(简称元(器)件库)，通常以按钮形式在工作窗口左边，但也可以任意移动。每个元(器)件分类库中又含有3～30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;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、受控上一页下一页返回绪论

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;基本元件库中包含现实元件箱18个，虚拟元件箱7个，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;一极管库中包含10个元件箱;Multisim元件库中虽然存有成千上万个仿真器件，但用户的需要是各种各样的，因此不可能满足每个用户的要求。如果用户在进行一个仿真时少一个或几个仿真元件，可以直接利用Multisim所提供的元件编辑工具，对现有的元件模型进行编辑修改，或创建一个新元件。上一页下一页返回绪论Multisim2001的Instruments(仪器库)中共有11种虚拟仪器:Multimentent(数字万用表)、FunctionGenerator函数发生器),Wattmeter(瓦特表),Oscilloscope(示波器)、Bodeplotter(波特图仪)、WordGenerator(字信号发生器)、LogicAnalyzer(逻辑分析仪)、Logicconverter(逻辑转换仪)、Distortionanalyzer(失真分析仪)、SpectrumAnalyzerC频谱分析仪)和NetworkAnalyzer(网络分析仪)。七、背景和显示设置在设计过程中，为了更好地按自己的风格来进行有关设计，需要调整一下相关窗口结构和设计背景，简介如下，具体清参照英文说明进行调试(如图0-2～图0-4所示)。上一页下一页返回绪论八、图纸的打印输出设置画好的图纸需要打印输出，下列问题是必须注意的:(1)纸张的设置。这一步最好在具体电路设计前，设置背景过程中就设置(如图0-5、图0-6所示)。(2)标题块设置。单击图0-7中的“Options”选项，显示如图0-8所示对话框，然后自己按照图纸的要求进行设置。上一页下一页返回绪论九、基本仿真分析方法Multisim2001提供了18种基本仿真分析方法。启动Simulate菜单中的Analyses命令，或单击设计工具栏中的按钮，即从上至下分析法分别为直流工作点分析、交流分析、瞬态分析、傅单叶分析、噪声分析、失真分析、直流扫描分析、灵敏分析、参数扫描分析、温度扫描分析、极零点分析、传递函数分析、最坏情况分析、蒙特卡罗分析、批处理分析、自定义分析、噪声图形分析和RF分析，如此多的仿真分析是其他电路所不能比拟的。(1)直流工作点分析(DCOPERATINGPOINTANALYSIS主要用来计算电路的静态工作点。进行直流工作点分析时，Multisim自动将电路分析条件设为电感短路、电容开路、交流电压源短路。上一页下一页返回绪论(2)瞬态分析是一种非线性时域分析方法，可以分析在激励信号作用下电路的时域响应。通常以节点电压波形作为瞬态分析的结果。因此，瞬态分析的结果同样可以用示波器观察到。(3)交流分析(ACANALYSIS)可以对模拟电路进行交流频率响应分析，即获得模拟电路的幅度频率响应和相位频率响应。在对交流信号进行分析时，要求直流电压源短路。进行交流分析前，Multisim2001会自动进行直流工作点分析，以获得交流分析时线性元件的线性化小信号模型。而且在交流分析中，所有输入源都被认为是正弦信号。如果信号发生器设置为方波或三角波，它也将被自动转换为正弦波。上一页下一页返回绪论十、扫描分析法通过扫描分析法可以非常直接地看到扫描参数的变化对仿真输出的影响。Multisim提供了3种扫描分析方法——直流扫描分析、参数扫描分析和温度扫描分析。(1)直流扫描分析(DCSWEEPANALYSIS)是计算机电路中直流工作点随电路中的一个或两个直流电压源变化的情况。利用直流扫描分析，可以快速地根据直流电源的变动范围来确定电路的直流工作点。上一页返回绪论(2)参数扫描分析(PARAMETERSWEEPANALYSIS)是通过对电路中某些元件的参数在一定取值范