Multisim教案Word最新版.docx

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Multisim教案Word最新版

Multisim教案

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Multisim教案课题一Multisim简介目的：

了解Multisim的背景与功能。

重点：

了解Multisim的功能。

难点：

无Multisim是美国国家仪器（NI）有限公司推出的以Windows为基础的仿真工具，适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。

它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。

  1、Multisim发展简介加拿大EWB（ElectricalWorkbench）EWB4.0EWB5.0EWB6.0Multisim2001Multisim7Multisim8美国国家仪器（NI）有限公司Multisim9Multisim10Multisim112、EDA在发达国家的应用状况EDA（ElectronicDesignAutomation）技术已经在电子设计领域得到广泛应用。

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。

美国国家仪器公司（NI）的Multisim9软件就是这方面很好的一个工具。

而且计算机仿真（Multisim9）与虚拟仪器技术（LABVIEW8）可以很好的解决理论教学与实际动手实验相脱节的这一老大难问题。

美国NI公司提出的理念：

“把实验室装进PC机中”，“软件就是仪器”。

3、NImultisim概述Multisim被美国NI公司收购以后，其性能得到了极大的提升，最大的改变就是：

（1）可以根据自己的需求制造出真正属于自己的仪器；

（2）所有虚拟信号都可以通过计算机输出到实际的硬件电路上；（3）所有硬件电路产生的结果都可以输回计算机处理和分析。

NIMultisim组成：

（1）――模数电路仿真

（2）——单片机仿真（3）――FPGA、PLD、CPLD仿真（4）――通信系统分析与设计（5）――32层PCB设计NIMultisim仿真的内容：

（1）器件建模及仿真：

模拟器件（二极管，三极管，功率管等）；数字器件（74系列，COMS系列，PLD，CPLD等）；FPGA器件。

（2）电路构建及仿真：

单元电路、功能电路、单片机硬件电路的构建及相应软件调试的仿真。

（3）系统组成及仿真。

（4）仪表仪器原理及制造仿真：

可以任意制造出属于自己的虚拟仪器、仪表，并在计算机仿真环境和实际环境中进行使用。

4、电子通信类其它常用的仿真软件Systemview:

数字通信系统的仿真Proteus:

单片机及ARM仿真Labview:

虚拟仪器原理及仿真课题二Multisim界面操作目的：

了解Multisim界面构成与基本操作。

重点：

掌握Multisim菜单的内容与基本操作。

难点：

掌握Multisim菜单命令的功能。

Multisim以图形界面为主，采用菜单、工具栏和热键相结合的方式，具有一般Windows应用软件的界面风格，用户可以根据自己的习惯和熟悉程度自如使用。

1、Multisim的主窗口界面。

界面由多个区域构成：

菜单栏，各种工具栏，电路输入窗口，状态条，列表框等。

通过对各部分的操作可以实现电路图的输入、编辑，并根据需要对电路进行相应的观测和分析。

用户可以通过菜单或工具栏改变主窗口的视图内容。

2、菜单栏菜单栏位于界面的上方，通过菜单可以对Multisim的所有功能进行操作。

不难看出菜单中有一些与大多数Windows平台上的应用软件一致的功能选项，如File，Edit，View，Options，Help。

此外，还有一些EDA软件专用的选项，如Place，Simulation，Transfer以及Tool等。

（1）FileFile菜单中包含了对文件和项目的基本操作以及打印等命令。

命令功能New建立新文件Open打开文件Close关闭当前文件Save保存SaveAs另存为NewProject建立新项目OpenProject打开项目SaveProject保存当前项目CloseProject关闭项目VersionControl版本管理PrintCircuit打印电路PrintReport打印报表PrintInstrument打印仪表RecentFiles最近编辑过的文件RecentProject最近编辑过的项目Exit退出Multisim

（2）EditEdit命令提供了类似于图形编辑软件的基本编辑功能，用于对电路图进行编辑。

命令功能Undo撤消编辑Cut剪切Copy复制Paste粘贴Delete删除SelectAll全选FlipHorizontal将所选的元件左右翻转FlipVertical将所选的元件上下翻转90ClockWise将所选的元件顺时针90度旋转90ClockWiseCW将所选的元件逆时针90度旋转ComponentProperties元器件属性（3）View通过View菜单可以决定使用软件时的视图，对一些工具栏和窗口进行控制。

命令功能Toolbars显示工具栏ComponentBars显示元器件栏StatusBars显示状态栏ShowSimulationErrorLog显示仿真错误记录信息窗口ShowXSpiceCommandLineInterface显示Xspice命令窗口ShowGrapher显示波形窗口ShowSimulateSwitch显示仿真开关ShowGrid显示栅格ShowPageBounds显示页边界ShowTitleBlockandBorder显示标题栏和图框ZoomIn放大显示ZoomOut缩小显示Find查找（4）Place通过Place命令输入电路图。

命令功能PlaceComponent放置元器件PlaceJunction放置连接点PlaceBus放置总线PlaceInput/Output放置输入/出接口PlaceHierarchicalBlock放置层次模块PlaceText放置文字PlaceTextDescriptionBox打开描述窗口，编辑描述文字ReplaceComponent重新选择元器件替代当前选中的元器件PlaceasSubcircuit放置子电路ReplacebySubcircuit重新选择子电路替代当前选中的子电路（5）Simulate通过Simulate菜单执行仿真分析命令。

命令功能Run执行仿真Pause暂停仿真DefaultInstrumentSettings设置仪表的预置值DigitalSimulationSettings设定数字仿真参数Instruments选用仪表Analyses选用各项分析功能Postprocess启用后处理VHDLSimulation进行VHDL仿真AutoFaultOption自动设置故障选项GlobalComponentTolerances设置所有器件的误差（6）Transfer菜单Transfer菜单提供的命令可以完成Multisim对其它EDA软件需要的文件格式的输出。

命令功能TransfertoUltiboard将所设计的电路图转换为Ultiboard（Multisim中的电路板设计软件）的文件格式TransfertootherPCBLayout将所设计的电路图以其他电路板设计软件所支持的文件格式BackannotateFromUltiboard将在Ultiboard中所作的修改标记到正在编辑的电路中ExportSimulationResultstoMathCAD将仿真结果输出到MathCADExportSimulationResultstoExcel将仿真结果输出到ExcelExportNetlist输出电路网表文件（7）ToolsTools菜单主要针对元器件的编辑与管理的命令。

命令功能CreateComponents新建元器件EditComponents编辑元器件CopyComponents复制元器件DeleteComponent删除元器件DatabaseManagement启动元器件数据库管理器UpdateComponent更新元器件（8）Options通过Option菜单可以对软件的运行环境进行定制和设置。

命令功能Preference设置操作环境ModifyTitleBlock编辑标题栏SimplifiedVersion设置简化版本GlobalRestrictions设定软件整体环境参数CircuitRestrictions设定编辑电路的环境参数（9）HelpHelp菜单提供了对Multisim的在线帮助和辅助说明。

命令功能MultisimHelpMultisim的在线帮助MultisimReferenceMultisim的参考文献ReleaseNoteMultisim的发行申明AboutMultisimMultisim的版本说明3、工具栏Multisim提供了多种工具栏，并以层次化的模式加以管理，用户可以通过View菜单中的选项方便地将顶层的工具栏打开或关闭，再通过顶层工具栏中的按钮来管理和控制下层的工具栏。

通过工具栏，用户可以方便直接地使用软件的各项功能。

顶层的工具栏有：

Standard工具栏、Design工具栏、Zoom工具栏、Simulation工具栏。

（1）Standard工具栏包含了常见的文件操作和编辑操作。

（2）Design工具栏是Multisim的核心工具栏，通过对该工作栏按钮的操作可以完成对电路从设计到分析的全部工作，其中的按钮可以直接开关下层的工具栏。

（3）Zoom工具栏可以使用户方便地调整所编辑电路的视图大小。

（4）Simulation工具栏可以控制电路仿真的开始、结束和暂停。

课题三Multisim元器件库操作目的：

掌握Multisim元器件库的构成与操作。

重点：

掌握Multisim元器件库的操作。

难点：

掌握Multisim元器件库的区别。

EDA软件所能提供的元器件的多少以及元器件模型的准确性都直接决定了该EDA软件的质量和易用性。

1、Multisim为用户提供了丰富的元器件，并以开放的形式管理元器件，使得用户能够自己添加所需要的元器件。

2、Multisim以库的形式管理元器件，通过菜单Tools/DatabaseManagement打开DatabaseManagement（数据库管理）窗口，对元器件库进行管理。

3、在DatabaseManagement窗口中的Daltabase列表中有两个数据库：

MultisimMaster库存放的是软件为用户提供的元器件，用户对这些元器件没有编辑权，可以通过这个对话窗口中的ButtoninToolbar显示框，查找库中不同类别器件在工具栏中的表示方法；User库是为用户自建元器件准备的数据库，用户可以对自建元器件进行编辑管理。

4、在MultisimMaster中有实际元器件和虚拟元器件，它们之间根本差别在于：

实际元器件是与实际元器件的型号、参数值以及封装都相对应的元器件，在设计中选用此类器件，不仅可以使设计仿真与实际情况有良好的对应性，还可以直接将设计导出到Ultiboard中进行PCB的设计。

虚拟元器件的参数值是该类器件的典型值，不与实际器件对应，用户可以根据需要改变器件模型的参数值，只能用于仿真，这类器件称为虚拟器件。

并非所有的是元器件都设有虚拟类的器件。

在元器件类型列标中，虚拟元器件类的后缀标有Virtual。

课题四电路的输入与编辑目的：

掌握Multisim电路设计的步骤。

重点：

掌握Multisim电路的输入与编辑。

难点：

掌握Multisim元器件参数的设置。

输入电路图是分析和设计工作的第一步，用户从元器件库中选择需要的元器件放置在电路图中并连接起来，为分析和仿真做准备。

电路设计的基本步骤如下：

1、设置Multisim的通用环境变量用菜单Option/Preferences打开Preferences对话窗口，通过该窗口的6个标签选项，用户可以就编辑界面颜色、电路尺寸、缩放比例、自动存储时间等内容作相应的设置。

以标签Workspace为例，当选中该标签时，Preferences对话框中有3个分项：

Show：

可以设置是否显示网格，页边界以及标题框。

Sheetsize：

设置电路图页面大小。

Zoomlevel：

设置缩放比例。

2、取用元器件取用元器件有从工具栏取用和从菜单取用两种方法，下面将以74LS00为例说明两种方法。

从工具栏取用：

直接在工具栏中选择TTL按钮打开74LS类器件的ComponentBrowser窗口选取，窗口中包含的字段有Databasename（元器件数据库），ComponentFamily（元器件类型列表），ComponentNameList（元器件名细表），ManufactureNames（生产厂家），ModelLevel-ID（模型层次）等内容。

从菜单取用：

通过Place/PlaceComponent命令打开ComponentBrowser窗口。

3、编辑元器件当器件放置到电路编辑窗口中后，用户就可以进行移动、复制、粘贴、旋转、参数设置等编辑工作。

4、连接元器件元器件放置在电路编辑窗口后，用鼠标就可以方便地将器件连接起来。

方法是：

用鼠标单击连线的起点并拖动鼠标至连线的终点。

在Multisim中连线的起点和终点不能悬空。

课题五虚拟仪器的使用目的：

掌握Multisim虚拟仪表的使用。

重点：

掌握Multisim虚拟仪表的功能与操作。

难点：

掌握Multisim虚拟仪表的设置。

对电路进行仿真运行，通过对运行结果的分析，判断设计是否正确合理，是EDA软件的一项主要功能。

1、Multisim为用户提供了类型丰富的虚拟仪器，可以通过Instruments工具栏或菜单命令（Simulation/instrument）选用各种虚拟仪表。

各种虚拟仪表在选用后都以面板的方式显示在电路中。

下面将11种虚拟仪器的名称及表示方法总结如下：

表示方法仪器名称Multimeter万用表FunctionGenerator波形发生器Wattermeter瓦特表Oscilloscape示波器BodePlotter波特图图示仪WordGenerator字元发生器LogicAnalyzer逻辑分析仪LogicConverter逻辑转换仪DistortionAnalyzer失真度分析仪SpectrumAnalyzer频谱仪NetworkAnalyzer网络分析仪2、在电路中选用了相应的虚拟仪器后，将需要观测的电路点与虚拟仪器面板上的观测口相连。

3、双击虚拟仪器就会出现仪器面板，面板为用户提供观测窗口和参数设定按钮。

课题六模数电路仿真实例目的：

掌握Multisim电路的创建和仿真。

重点：

掌握Multisim创建电路图和仿真的详细步骤。

难点：

掌握Multisim元器件和虚拟仪表的参数设置。

下面以三极管单级放大电路为例，简要介绍利用Multisim来创建电路图和仿真的过程，并分析电路的性能。

三极管单级放大电路如图1-20所示，由1个2N2222A三极管、6个电阻、3个电容、1个12V直流电源和1个交流信号源组成。

图1-20三极管单级放大电路1、启动Multisim单击Windows“开始”菜单下“程序”中的Multisim，就会打开Multisim的用户界面，并在电路窗口中自动建立一个文件名为“Circuit1”的电路文件。

2、放置元件Multisim将若干元件模型分门别类地存放在元件工具栏中，元件模型是电路仿真的基础。

所需的元件可以从元件工具栏（ComponentToolbar）或虚拟元件工具栏（VirtualToolbar）中提取。

两者不同的是：

从元件工具栏中提取的元件都与具体型号的元件相对应，在“元件属性”对话框中不能更改元件的参数（元件的性能参数，如电阻、电容、电感的大小，三极管的IS、NF、BF、VAF、ISE等参数），只能用另一型号的元件来代替。

从虚拟元件工具栏中提取的元件的大多数参数都是该种/类元件的典型值，部分参数可由用户根据需要自行确定，且虚拟元件没有元件封装，故制作印刷电路板时，虚拟元件将不会出现在PCB文件中。

下面以放置实际元器件为例来说明放置元件的过程。

（1）放置电阻用鼠标单击Multisim用户界面的元件工具栏的Basic元件库按钮，弹出SelectaComponent对话框，再单击该对话框左侧Family滚动窗口中的RESISTOR，SelectaComponent对话框变成如图1-21所示的界面。

该对话框中显示了元件的许多信息，在Component滚动窗口中，列出了许多现实的电阻元件。

拖动滚动条，找到1.0kΩ（注意，软件界面中欧姆符号Ω显示为Ohm）电阻，单击OK按钮或双击所选中的电阻，就会选中找到的电阻。

选中的电阻会随着鼠标的移动在电路窗口中移动，移到合适的位置后，单击左键就可将1.0kΩ电阻放到指定的位置。

同理，可将另外3个1.0kΩ、1个24kΩ和1个8.2kΩ电阻放到电路窗口适当的位置上。

由于这几个电阻均是垂直放置，可依次选中，再单击Edit菜单中的“90Clockwise”或“90CounterCW”命令，将它们垂直放置。

图1-21提取电阻

（2）放置电容放置电容与放置电阻过程基本相似，只需要在弹出的SelectaComponent对话框左侧Family滚动窗口中单击CAPACITOR，SelectaComponent对话框就变成如图1-22所示的界面。

在Component滚动窗口中，找到10μF电容，选中并将它放到电路窗口中合适的位置。

同理，在Family滚动窗口中单击CAP_ELECTR，再在Component滚动窗口中找到47μF极性电容，选中并将它放到合适的位置。

图1-22提取电容（3）放置12V直流电源单击Multisim用户使用界面的元件工具栏的Source元件库按钮，弹出SelectaComponent对话框，再单击该对话框左侧Family滚动窗口中的POWER_SOURCES，SelectaComponent对话框变成如图1-23所示的界面。

图1-23提取直流电源在Component滚动窗口中，找到DC_POWER，选中并将它放到电路窗口合适的位置。

此外，利用此对话框还可以将电路图中的接地端（GROUND）放到电路窗口中。

同理，可以放置交流信号源AC_POWER。

（4）放置NPN三极管三极管是该放大电路的核心，该电路选用三极管的型号为2N2222A。

首先单击元件工具栏的Transistor元件库按钮，弹出SelectaComponent对话框，再单击该对话框左侧Family滚动窗口中的BJT_NPN，SelectaComponent对话框变成如图1-24所示的界面。

图1-24提取晶体三极管在Component窗口中的第1个三极管就是2N2222A，单击OK按钮，所选中的三极管就会随着鼠标的移动在电路窗口中移动，移到合适的位置后，单击左键就可将三极管放到指定的位置。

至此，三极管放大电路所需要的所有元件都已被放置到电路窗口中。

3、连接电路在Multisim的电路窗口中连接元件非常简捷方便，通常有以下两种类型：

（1）元件与元件的连接。

将鼠标指针移动到所要连接元件的引脚上，鼠标指针就会变成中间有黑点的十字，如图1-25（a）所示。

单击鼠标并移动，就会拖出一条实线，如图1-25（b）所示，移动到所要连接元件的引脚时，再次单击鼠标，就会将两个元件的引脚连接起来。

（a）鼠标指针变成中间有黑点的十字（b）用鼠标拖出一条实线图1-25元件与元件的连接

（2）元件与连线的连接。

从元件引脚开始，将鼠标指针移动到所要连接元件的引脚上，单击鼠标并移动，移动到所要连接的连线时，再次单击鼠标，就会将元件与连线连接起来，同时在连线的交叉点上，自动放置一个节点，如图1-26所示。

按该方法连接放置的元件，连接完成后的电路图如图1-27所示。

图1-26元件与连线的连接图1-27连接完成后的电路图4、编辑元件为了使创建完成的电路符合工程习惯，便于仿真分析，可以对创建完成后的电路图作进一步的编辑。

常用的编辑如下所示：

（1）调整元件如果对某个元件放置的位置不满意，可以调整其位置。

具体方法是：

首先用鼠标指向所要移动的元件，选中元件，此时元件的4个角上出现4个小方块，如图1-28所示；然后按住鼠标左键不放，将选中的元件拖至所要移动的位置即可。

若选中多个元件，则可将多个元件一起移动。

若元件的标注位置不合适，也可用该方法移动元件标注。

（2）调整导线如果对某条导线放置的位置不满意，可以调整其位置。

具体方法是：

首先单击所要移动的导线，选中导线，此时导线两端和拐角处出现黑色小方块。

若将鼠标放在选中的导线中间，鼠标会变成一个双向箭头，如图1-29所示，按住鼠标左键，拖动导线至理想的位置松开鼠标左键即可；若鼠标放在选中导线拐角处的小方块上，按住鼠标左键，就可改变导线拐角的形状。

图1-28被选中的元件图1-29鼠标放在选中的导线中间（3）修改元件的参考序号（ReferenceID）元件的参考序号是从元件库中提取时自动产生的，但有时与我们的工程习惯不相符，例如本例中的R2习惯上应表示为Rb1。

可以双击该元件，在弹出的属性对话框中修改元件的参考序号。

例如双击R2，弹出如图1-30所示的属性对话框，将Label标签上的ReferenceID文本框内的R2改为Rb1。

（4）修