Multisim软件教程上.docx
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Multisim软件教程上.docx
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Multisim软件教程上
Multisim7使用说明
前言电子电路仿真设计与制版软件综述
提到电子设计自动化,还得从上世纪80年代,世界上许多公司相继推出用于微机系统的电子CAD(ComputerAidedDesign,计算机辅助设计)软件说起。
世界上许多公司为了自己的CAD软件能在激烈的市场竞争中占有一席之地,纷纷推出具有自己公司特色的CAD软件,经过多年的实践检验、不断修改和完善,或优存劣汰,或收购兼并,或强强联合,CAD技术已日臻成熟。
CAD是一种通用技术,除了在机械、建筑等其它许多行业得到广泛应用之外,借助美国加洲大学伯克利分校的SPICE3.5/XSPICE作为仿真引擎,世界上许多公司还推出各种用于电子行业的优秀EDA软件;从另一个角度讲,CAD(计算机辅助设计)是电子设计的物理级初级阶段;CAE(计算机辅助工程)是电路级设计阶段;EDA(电子设计自动化)是高级的电子系统设计阶段。
说到EDA软件,美国Cadence公司的OrCAD、加拿大InteractiveImageTechnologies公司的EWB、澳大利亚Altium公司的PROTEL、美国MentorGraphics公司的PADS都是其中有代表性的佼佼者。
一美国Cadence公司的OrCAD软件
Cadence公司的OrCAD软件,是世界上应用最广的EDA软件之一,是EDA软件中一个比较突出的代表。
OrCAD软件功能强大,而且它的界面友好、直观,在国外使用广泛,欧美地区有相当数量的电子工程师都在使用它。
由于OrCAD软件进入我国时间比较晚,但随着我国电子行业飞速发展,使用OrCAD软件的用户呈逐年增长的趋势。
从早期版本工作于DOS环境的OrCAD4.0,发展到现在最新的OrCAD10.5,OrCAD软件集成了电原理图绘制、印制电路板设计、数字/模拟电路仿真、可编程逻辑器件设计等等功能,它的元器件库也是所有EDA软件中最丰富的,在世界上它一直是EDA软件的首选。
Cadence公司已成为世界上最强大的开发EDA软件的公司之一。
OrCAD软件系统中主要包括:
OrCAD/CaptureCIS(电路图设计);OrCAD/PspiceA/D(数/模混合模拟);OrCAD/LayoutPlus(PCB设计)等,其中每一个部分可以根据需要单独使用,又可以共同组成完整的EDA系统。
OrCAD软件系统的几个主要软件的功能及特点:
1、OrCAD/CaptureCIS:
它是OrCAD软件包中的共用软件,也是其它两个软件的基础。
它是一个功能强大的电路原理图设计软件。
除了可以生成各类电路原理图外,与其它电路图绘制软件相比,CaptureCIS软件中还有明显特点的元器件信息系统模块CIS(ComponentInformationSystem)。
该信息系统模块除了可以对元件库中4万多种元器件实施高效的管理以外,还具有ICA(InternetComponentAssistant)功能,可以在设计电路图的过程中,通过Internet网上其它元器件数据库中查阅到百万多种元器件,并可以根据绘图需要将它们调入电路图或添加到自己的库文件中;用Capture软件绘制的电路图完成成后,还可以直接调用OrCAD/Pspice软件进行仿真,也可以进入OrCAD/LayoutPlus软件进行制板设计;OrCAD/CaptureCIS操作界面友好、直观形象、使用方便;操作功能强大、灵活,项目管理科学有效,适应性很强,支持国际上多种标准。
2、OrCAD/PspiceA/D:
这是一个通用电路模拟软件,除了对数字电路和数/模混合电路模拟外,还具有优化设计的功能。
该软件中的Probe模块,相当于一台“虚拟示波器”不但可以在模拟结束后显示结果信号波形,而且可以对波形进行各种运算处理,包括提取电路特性参数、分析电路参数与元器件参数的关系,使分析过程更加方便直观。
3、OrCAD/LayoutPlus:
这是一个印制电路版PCB设计软件,可以直接将生成的电路图通过手工或自动布局布线方式转为PCB设计。
OrCAD/Capture软件具有高水平的设计指标:
可设计的最大电路板尺寸为68(英寸)2;层次可达30层;布线最高分辨率为1微米;放置元器件时旋转角度可精确到1分。
另外还有自动推挤、矩阵布局、智能化敷铜、与多种PCB设计软件可进行数据交换,包括与多种机械CAD软件交换数据,生成3维轮廓图形等功能。
它的元器件封装库非常丰富,并且可以通过库管理器(LibraryManager)对封装库进行编辑、修改和添加新的封装,OrCAD/LayoutPlus软件在PCB制板界以其功能强大著称,是一款名副其实的高档、专业PCB设计EDA软件。
二加拿大InteractiveImageTechnologies公司的EWB软件
EWB(ElectronicsWorkbench)是加拿大InteractiveImageTechnologies(IIT)公司于1988年推出的颇具特色的EDA软件。
它以其界面形象直观、操作方便、分析功能强大、易学易用等突出优点,早在上世纪90年代就在我国得到迅速推广,许多大专院校把EWB5.0编入教材,作为电子类专业课程教学和实验的一种辅助手段。
跨入21世纪初,将EWB5.0版本更新换代推出EWB6.0,并更名为Multisim2001,2003年升级为Multisim7,2005年发布Multisim8.0,其功能已十分强大,能胜任电路分析、模拟电路、数字电路、高频电路、RF电路、电力电子及自控原理等各方面的虚拟仿真;并提供多达18种基本分析方法。
2005年以后,加拿大IIT公司已经隶属于美国国家仪器公司(NationalInstrument,简称NI公司),美国NI公司于2006年初首次推出Multisim9.0版本。
目前,官方网站还在不断发布,以至Multisim10和Multisim11。
三制版软件Ultiboard7简介
作为MultiSIM技术的另一方面,加拿大IIT公司还向用户提供配套制版软件Ultiboard7。
用Multisim7进行仿真设计后的电子电路内容可以直接无缝链接到Ultiboard7进行印制电路板的设计。
制版软件Ultiboard7的一个明显优点就是它的元件封装库十分丰富,针插式元件封装有4000多种,是Protel元件封装文件PCBFootprints.lib中的10多倍,一般情况下总能从其大量的封装形式中直接找到合适的元件封装,免去修改和创建元件封装之苦。
但要娴熟掌握它的PCB设计规则、自动布线等操作是要下一番功夫的,加上软件的获取、资料的匮乏在一定程度上限制了它的推广。
但业余条件下用Ultiboard7进行制作简单电路印制板,可以不受它的设计规则约束,用直接手工元件布局和绘线,因其元件封装库丰富,仍不失为一种简捷方便的制版选项。
四澳大利亚Altium公司的PROTEL软件
Protel集电路原理图绘制、模拟电路与数字电路混合信号仿真、多层电路板设计、可编程逻辑器件设计、图表生成等功能于一身。
它具有丰富多样的编辑功能、强大便捷的自动化设计能力、有丰富的原理图元件库、极其全面的工具、文档及设计项目的组织能力,Protel软件的良好信誉以及它的卓越表现,很快成为了众多EDA用户的首选和喜爱软件,Protel软件资源丰富,而且学习和入门比较容易,非常适合初学者设计一些相对简单的电路和制版。
公司后来又推出Protel99SE(SecondEdition),主要是在PCB制版方面增加了一些实用的功能。
跨入新世纪后,Altium公司推出ProtelDXP。
ProtelDXP是新一代的板级电路设计系统,与Protel99SE相比,除功能更加完备以外,其界面风格更加成熟、更加灵活,尤其在仿真和PLD电路设计方面进行了改进。
由于它的功能强大、设计严谨、对操作系统有要求,给初学者入门带来了一定的难度,另外还可以仿真电路。
五美国MentorGraphics公司的PADS软件
PADS(PersonalAutomatedDesignSystems个人自动设计系统)软件是美国MentorGraphics公司的产品。
PowerLogic5.0是一个功能强大、多页的原理图设计输入工具,具有在每页进行快速存取、在线元件编辑、库管理方便简洁等特点,所有这些都为PowerPCB提供了高效的电路板设计环境,提高了由原理图设计链接到PCB制版的转化效率。
PowerPCB5.0是一个复杂的、高速印制电路板设计软件。
它具有快速交互布线编辑器(FIRE),它的这一功能在众多的交互布线模式中独树一帜,由于FIRE采用强大功能的算法,布线完成后很少需要用户修改调整,可以使用户在布线时节省大量时间,提高效率。
对表贴元件等细小焊盘间距、对高速布线的约束条件设定、对图形用户界面的定制等方面功能,PowerPCB5.0软件都是无可挑剔的。
由于PowerLogic5.0和PowerPCB5.0两软件运行速度快,加之功能强大,有些简单的操作可以实现复杂的功能、快捷键方便、视窗宽等优点。
六关于EDA软件的选用和业余制版注意事项
1、每个EDA软件,都有自己的特色。
在具体选择用哪个EDA软件最好,就要看你的用途。
就从事专业PCB设计而言,PowerPCB和OrCAD,PowerPCB更适合设计专业的、高级复杂的电路,OrCAD仿真和制版功能都很强,是高端电路设计和制版的主流工具之一,但它的元件封装比较麻烦;如果你是初学者,不妨建议你选择ProtelDXP。
由于Protel进入我国市场早,普及率高,尤其是书籍参考资料多,特别适合初学者。
目前国内有相当数量群体在使用Protel从事电路设计和制版,国外的图纸则大都用OrCAD设计。
2、EDA软件选用还有地域因素影响,比如台湾省的电子工程师设计PCB一般用PowerPCB和OrCAD,广东、深圳一带南方用PowerPCB和OrCAD设计PCB就普及,北方比较喜欢使用Protel设计PCB,但随着时间推移,PowerPCB和OrCAD设计PCB将会越来越流行普及起来。
3、EDA软件选用还跟个人喜好、习惯有关,其实任何一款优秀的EDA软件只要用习惯了,精通了,你就是某方面的人才、高手。
当然有志将来到广东、深圳、上海等南方地区去发展的学子,就要优先选学OrCAD或PowerPCB,或多学几种,以满足企业厂家的招聘需求。
4、EDA软件选用还要考虑本地区制版厂家所能支持加工的PCB文件格式,用Protel设计的PCB文件,只要是制版厂家,那怕规模再小,一般都能加工用Protel设计的电路板。
5、关于选用电子电路的仿真软件,除了OrCAD仿真功能非常强大和理想以外,Multisim也是一款非常优秀的EDA软件。
了解和掌握这款优秀EDA软件用法是非常有必要的。
七电子线路的设计过程
EDA就是“ElectronicDesignAutomation”的缩写,技术已经在电子设计领域得到广泛应用。
发达国家目前已经基本上不存在电子产品的手工设计。
一台电子产品的设计过程,从概念的确立,到包括电路原理、PCB版图、单片机程序、机内结构、FPGA的构建及仿真、外观界面、热稳定分析、电磁兼容分析在内的物理级设计,再到PCB钻孔图、自动贴片、焊膏漏印、元器件清单、总装配图等生产所需资料等等全部在计算机上完成。
EDA技术借助计算机存储量大、运行速度快的特点,可对设计方案进行人工难以完成的模拟评估、设计检验、设计优化和数据处理等工作。
EDA已经成为集成电路、印制电路板、电子整机系统设计的主要技术手段。
美国NI公司的Multisim软件就是这方面很好的一个工具。
而且Multisim计算机仿真与虚拟仪器技术(LABVIEW8)可以解决理论教学与实际动手相脱节的这一难题。
理论教学、计算机仿真、实验环节 三者之间的关系如下图所示:
1Multisim7基本操作
ElectronicsWorkbench(EWB)是加拿大IIT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EDA软件,又称为“虚拟电子工作台”。
IIT公司从EWB6.0版本开始,将专用于电路仿真与设计模块更名为MultiSim,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,使仿真设计更精确、可靠。
Multisim意为“万能仿真”。
Multisim7是IIT公司推出Multisim2001之后的Multisim版本。
Multisim7提供了全面集成化的设计环境,完成从原理图设计输入、电路仿真分析到电路功能测试等工作。
当改变电路连接或改变元件参数,对电路进行仿真时,可以清楚地观察到各种变化对电路性能的影响。
Multisim7有如下特点:
操作界面方便友好,原理图的设计输入快捷。
元器件丰富,有数千个器件模型。
虚拟电子设备种类齐全,如同操作真实设备一样。
分析工具广泛,帮助设计者全面了解电路的性能。
对电路进行全面的仿真分析和设计。
可直接打印输出实验数据、曲线、原理图和元件清单等。
1.1Multisim7基本操作
1.1.1基本界面
1.1.2文件基本操作
与Windows常用的文件操作一样,Multisim7中有:
New--新建文件、Open--打开文件、Save--保存文件、SaveAs--另存文件、Print--打印文件、PrintSetup--打印设置和Exit--退出等相关的文件操作。
以上这些操作可以在菜单栏File子菜单下选择命令,也可以应用快捷键或工具栏的图标进行快捷操作。
1.1.3元器件基本操作
常用的元器件编辑功能有:
90Clockwise--顺时针旋转90、90CounterCW--逆时针旋转90、FlipHorizontal--水平翻转、FlipVertical--垂直翻转、ComponentProperties--元件属性等。
这些操作可以在菜单栏Edit子菜单下选择命令,也可以应用快捷键进行快捷操作。
原始图像顺时针旋转90逆时针旋转90水平翻转垂直翻转
1.1.4文本基本编辑
对文字注释方式有两种:
直接在电路工作区输入文字或者在文本描述框输入文字,两种操作方式有所不同
1.电路工作区输入文字
单击Place/Text命令或使用Ctrl+T快捷操作,然后用鼠标单击需要输入文字的位置,输入需要的文字。
用鼠标指向文字块,单击鼠标右键,在弹出的菜单中选择Color命令,选择需要的颜色。
双击文字块,可以随时修改输入的文字。
2.文本描述框输入文字
利用文本描述框输入文字不占用电路窗口,可以对电路的功能、实用说明等进行详细的说明,可以根据需要修改文字的大小和字体。
单击View/CircuitDescriptionBox命令或使用快捷操作Ctrl+D,打开电路文本描述框,在其中输入需要说明的文字,可以保存和打印输入的文本。
1.1.5图纸标题栏编辑
单击Place/TitleBlock命令,在打开对话框的查找范围处指向Multisim/Titleblocks目录,在该目录下选择一个*.tb7图纸标题栏文件,放在电路工作区。
用鼠标指向文字块,单击鼠标右键,在弹出的菜单中选择Properties命令。
如下图所示:
1.1.6子电路创建
子电路是用户自己建立的一种单元电路。
将子电路存放在用户器件库中,可以反复调用并使用子电路。
利用子电路可使复杂系统的设计模块化、层次化,可增加设计电路的可读性、提高设计效率、缩短电路周期。
创建子电路的工作需要以下几个步骤:
选择、创建、调用、修改。
子电路创建:
单击Place/ReplacebySubcircuit命令,在屏幕出现SubcircuitName的对话框中输入子电路名称sub1,单点OK,选择电路复制到用户器件库,同时给出子电路图标,完成子电路的创建。
子电路调用:
单击Place/Subcircuit命令或使用Ctrl+B快捷操作,输入已创建的子电路名称sub1,即可使用该子电路。
子电路修改:
双击子电路模块,在出现的对话框中单击EditSubcircuit命令,屏幕显示子电路的电路图,直接修改该电路图。
子电路的输入/输出:
为了能对子电路进行外部连接,需要对子电路添加输入/输出。
单击Place/HB/SBConnecter命令或使用Ctrl+I快捷操作,屏幕上出现输入/输出符号,将其与子电路的输入/输出信号端进行连接。
带有输入/输出符号的子电路才能与外电路连接。
子电路选择:
把需要创建的电路放到电子工作平台的电路窗口上,按住鼠标左键,拖动,选定电路。
被选择电路的部分由周围的方框标示,完成子电路的选择。
1.2Multisim7电路创建
1.2.1元器件
1.选择元器件
在元器件栏中单击要选择的元器件库图标,打开该元器件库。
在屏幕出现的元器件库对话框中选择所需的元器件,常用元器件库有13个:
信号源库、基本元件库、二极管库、晶体管库、模拟器件库、TTL数字集成电路库、CMOS数字集成电路库、其他数字器件库、混合器件库、指示器件库、其他器件库、射频器件库、机电器件库等。
2.选中元器件鼠标点击元器件,可选中该元器件。
3.元器件操作选中元器件,单击鼠标右键,在菜单中出现下列操作命令:
Cut:
剪切
Copy:
复制
FlipHorizontal:
选中元器件的水平翻转;
FlipVertical:
选中元器件的垂直翻转;
90Clockwise:
选中元器件的顺时针旋转90;
90CounterCW:
选中元器件的逆时针旋转90;
Color:
设置器件颜色
EditSymbol:
设置器件参数
Help:
帮助信息
4.元器件特性参数
Multisim7的元件均具有下列元素:
Symbol–元件符号(forSchematic)
Model–元件模型(forSimulation)
Footprint–元件外型(forLayout)
ElectronicParameter–电子元件参数
UserDefinedInfo.–使用者自定资讯
Pinmodel—管脚模型
General—元件描述
双击该元器件,在弹出的元器件特性对话框中,可以设置或编辑元器件的各种特性参数。
元器件不同每个选项下将对应不同的参数。
例如:
NPN三极管的选项为:
Label--标识Display--显示
Value--数值Fault--故障
5.取用元件-元件属性对话框
在元件上双击鼠标左键开启属性对话框
Label:
修改元件序号、标识;
Display:
设置元件标识是否显示;
Value:
设定元件参数值;
Fault:
设定元件故障。
6.摆放元件
将元件拖拽至适当位置摆放。
旋转元件。
设定元件标识。
缩放视窗至最佳视点。
7.线路连接——连线属性设定
连线方式:
手动连线、自动连线
调整走线:
拖拽线段、拖拽节点
8.HDL模块设置
9.创建元器件
Multisim7提供元器件编辑功能,允许用户修改和保存数据库中的任何元件。
也可以建立自己的元件并保存到数据库中。
1.2.2电路图
调整元件的位置与方向摆放好元件。
连接元件的引脚使线路连接。
选择菜单Options栏下的Properties命令,出现如图所示的对话框,每个选项下又有各自不同的对话内容,用于设置与电路显示方式相关的选项。
1.Circuit选项
Show栏目的显示控制如下:
Showcomponentlabel:
是否显示元器件的标识文字;
ShowcomponentreferenceID:
是否显示元器件的序号;
Shownodenames:
是否显示节点编号;
Showcomponentvalues:
是否显示元器件数值;
Showcomponentattribute:
是否显示元器件属性;
Color栏目用来改变电路显示的颜色。
2.Workspace选项
Workspace选项有三个栏目。
Show栏目实现电路工作区显示方式的控制;Sheetsize栏目实现图纸大小和方向的设置;Zoomlevel栏目实现电路工作区显示比例的控制。
3.Wiring选项
Wiring选项有两个栏目。
Wirewidth栏目设置连接线的线宽;Autowire栏目控制自动连线的方式。
4.ComponentBin选项
ComponentBin选项有两个栏目。
Symbolstandard栏目用来选择元器件符号标准。
有两种符号标准可以选择:
ANSL美国标准元件符号和DIN欧洲标准元件符号;Placecomponentmode栏目选择元器件的操作模式。
5.Font选项
Font选项可以选择字体、选择字体的应用项目以及应用范围等栏目。
6.Miscellaneous选项
Miscellaneous选项控制文件备份方式等。
其中,Auto-backup选择自动备份的时间;CircuitDefaultPath选择电路存盘的路径;DigitalSimulationSetting选择数字仿真的两种状态:
Idea理想仿真和Real真实状态仿真,前者可以获得较高的仿真速度,后者获得更为精确的仿真结果。
8.PCB选项
PCB选项选择与制作电路板相关的命令。
9.Default对话框
SetasDefault按钮将当前设置存为用户默认设置,影响新建电路图;RestoreDefault按钮将当前设置恢复为用户的默认设置。
OK按钮不影响用户的默认设置,只影响当前电路图设置。
1.2.3导线
主要涉及的操作有:
导线的形成、导线的删除、导线颜色设置、导线连接点、在导线中间插入元器件。
1.2.4输入/输出
单击Place/HB/SBConnecter命令,屏幕上会出现输入/输出符号:
,将该符号与电路的输入/输出信号端进行连接。
子电路的输入/输出端必须有输入/输出符号,否则无法与外电路进行连接。
1.3Multisim7操作界面
1.3.1Multisim7菜单栏
11个菜单栏包括了该软件的所有操作命令。
从左至右为:
File(文件)、Edit(编辑)、View(窗口)、Place(放置)、Simulate(仿真)、Transfer(文件输出)、Tools(工具)、Reports(报告)、Options(选项)、Window(窗口)和Help(帮助)。
1.File(文件)菜单
2.Edit(编辑)菜单
3.View(窗口)菜单
4.Place(放置)菜单
5.Simulate(仿真)菜单
6.Transfer(文件输出)菜单
7.Tools(工具)菜单
8.Reports(报告)菜单
9.Options(选项)菜单
10.Window(窗口)菜单
11.Help(帮助)菜单
1.3.3Multisim7元器件栏
Multisim7提供了13个元器件库,用鼠标左健单击元器件库栏目下的图标即可打开该元器件库,元器件栏如图所示,各图标名称及其功能如表所示。
另外四个依次是:
设置元器件按钮、放置总线按钮、教育资源按钮、网站按钮
1.3.4Multisim7仪器仪表栏
Multisim7在仪器仪表栏下
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
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