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基于EWB的论文
基于Multisim的电子电路仿真与设计
1、标题
基于Multisim的电子电路仿真与设计
2、摘要与关键词
摘要
用multisim进行电路设计，无需专门学习计算机控制语言和各种输入输出指令，无需编写电子电路图的程序，其逼近真实的集成实验环境，好像在实验室搭接电路。
只需在multisim电路设计窗口内放置所设计的虚拟电子元件和虚拟仪器，并用连线和节点连接相应的虚拟元器件与仪器仪表的测量接口，就能从虚拟仪表上观察到各种仿真波形和参数的结果，非常直观方便。
此设计在于了解该软件的发展情况，熟悉该软件的使用方法和功能，应用Multisim10.0仿真软件对《电子技术情景教学讲义》中的仿真例程进行编程。
对所设计的电路，记录了其电路的设计流程、仿真的过程、软件的仿真结果。
通过电路设计，熟悉了软件的基本功能，加深了对课题实验的掌握，提高了自我的电路设计和仿真能力。
通过仿真教学讲义仿真例程，在虚拟示波器中清楚正确的显示了所要得到的电路波形，达到了实验的目的。
通过仿真案例，熟悉Multisim10.0仿真软件的基本内容，包括软件主界面及其设置，电原理图的创建，虚拟仪表的使用方法，基本的分析方法和仿真结果的后续处理。
通过对软件的熟悉运用，掌握其在电路分析中的应用，包括电路的基本规律，电阻电路的分析，动态电路及正弦稳态分析；Multisim在模拟电子电路中的应用，包括晶体管放大电路、反馈放大电路、集成运算放大器、信号运算电路、有源滤波电路、信号产生电路等；以及其在数字电路中的应用，包括晶体管的开关特性、逻辑部件的测试、时序逻辑电路、数模和模数转换电路及555定时器的应用。
关键词
电路设计元器件选取线路连接电路仿真波形分析
3、目录
第1章Multisim软件
1.1Multisim系列软件发展历程
1.2安装Multisim10.0
1.2.1系统最低要求
1.2.2Multisim10.0的安装
1.3Multisim10.0基本窗口界面
1.3.1菜单栏
1.3.2标准工具栏
1.3.3仿真开关
1.3.4图形注释工具栏
1.3.5项目栏
1.3.6元件工具栏
1.3.7虚拟工具栏
1.3.8电路窗口
1.3.9仪表工具栏
1.3.10电路标签
1.3.11状态栏
1.3.12电路元件属性视窗
第2章创建电路图的基本操作
2.1电路界面的设置
2.2元器件的选取操作
2.2.1从元件工具栏中选取元件
2.2.2启动菜单的放置元件命令
2.2.3搜索所需的元件
2.2.4从InUserList中选取相同的元件
2.2.5放置虚拟元件
2.2.6放置三维立体元件
2.3线路的连接
2.3.1元件的连接
2.3.2放置节点
2.3.3连线的调整
2.3.4连线颜色的设置
2.3.5删除连线
2.4添加文本
2.4.1添加元器件的标识
2.4.2修改节点号
2.4.3添加文本
2.4.4添加电路描述窗
2.4.5添加标题栏
第3章电路仿真实例
3.1《电子技术情景教学》仿真例程的编程
3.1.1电路文件的创建
3.1.2放置元件和仪器
3.1.3连线
3.1.4电路仿真并分析
3.2仿真电路的电路图绘制
3.2.1元器件的选取
3.2.2线路的搭接
3.3电路的仿真分析
3.3.1仿真波形的分析
3.3.2仿真结果的分析
3.3.3仿真案例的小组分析与讨论
第4章Multisim10.0的元件库
4.1元件库的管理
4.2Multisim的元件库
4.2.1信号及电源库
4.2.2基本元件库
4.2.3二极管库
4.2.4晶体管库
4.2.5模拟元件库
4.2.6TTL元件库
4.2.7CMOS元件库
4.2.8其他数字元件库
第5章常用虚拟仿真仪器
5.1数字万用表
5.1.1数字万用表的连接
5.1.2数字万用表的设置
5.2函数信号发生器
5.2.1函数信号发生器的连接
5.2.2函数信号发生器的面板设置
5.3双踪示波器
5.3.1双踪示波器的连接
5.3.2双踪示波器的面板设置
5.4瓦特表
5.4.1瓦特表的连接
5.4.2瓦特表的面板设置
5.5失真分析仪
5.5.1失真分析仪的连接
5.5.2失真分析仪的面板设置
第6章基本分析方法
6.1直流工作点分析
6.2交流分析
6.3瞬态分析
6.4傅立叶分析
6.5失真分析
6.6最坏情况分析
4、前言
随着时代的发展，计算机技术在电子电路设计中发挥着越来越大的作用。
20世纪80年代后期，出现了一批优秀的电子设计自动化（ElectronicDesignAutomation）软件，如PSPICE、EWB等，EDA软件工具代表着电子系统设计的技术潮流，已逐步成为电子工程师理想的设计工具，也是电子工程师和高等院校电子类学生必须掌握的基本工具。
目前，我国高等院校都在加强EDA实验室的软、硬件建设，加强学生对EDA技术的掌握。
在EDA软件方面，许多高等院校相继引入加拿大IIT（InteractiveImageTechologies）公司推出的电子设计自动化软件EWB，把它作为电子类专业课程教学和实验的一种辅助手段。
EWB软件从20世纪90年代初期的EWB4.0逐步升级到EWB5.0、MultisimV6，随后IIT公司对EWB软件进行了较大变动，于2001年推出系列化的EDA软件Multisim2001、Ultiboard2001和Commsim2001。
其中，Multisim2001保留了EWB软件的界面直观、操作方便、易学易用的特点，增强了软件的仿真测试和分析能力。
IIT公司开设了EdaPARTS.com网站，为用户提供元器件模型的扩充和技术支持。
2003年8月，IIT公司又对Multisim2001进行了较大的改进，升级为Multisim7。
到目前为止，EWB软件已升级至Multisim10.0版本，其功能更加强大，不断满足用户的要求。
本论文基于最新版本的Multisim10.0汉化版软件，介绍了其基本的功能和使用方法，并对其界面和基础操作做了介绍。
例如，创建电路图、元件库与元件、各种虚拟仪表以及对电路的基本分析。
为了强化对此软件的使用，本论文对《电子技术情景教学讲义》中的仿真例程进行了编程。
对电路的设计流程、电路的仿真过程和仿真结果进行了深入跟踪和分析。
为了使大家尽快掌握Multisim10.0仿真软件的基本功能，这些内容的阐述都结合具体的仿真实例进行的。
本文共有六大章节，针对此软件的不同方面作了深入分析和介绍。
第1章介绍了EWB软件的发展历程，以及Multisim10.0的安装及软件的基本窗口界面，以便初步了解软件的基本情况。
第2章开始介绍如何创建基本的电路图，包括元器件的选择、节点的放置、测试仪器的使用以及如何为电路增加文本。
在学会了如何创建电路图后，紧接着就是对《电子技术情景教学讲义》中的仿真例程进行自我设计，达到活学活用的效果。
这些内容可以在第3章中看到。
在所有的电路仿真软件中，都需要一个仿真元件库以存放和管理仿真元件，仿真元件库中元件的多少、模型的精确度对仿真结果有着较大的影响。
因此接下来第4章主要介绍Multisim10.0中元件库和元件的使用、元件库管理及如何在Multisim10.0中创建新元件等。
第5章主要介绍了Multisim10.0仿真软件提供Agilent的数字万用表34401A、函数信号发生器33120A和示波器54622D这三个虚拟仪表。
这些虚拟仪表不仅具有与实际仪表相同的功能，而且具有相同的面板，能完成实际仪表的各种操作。
本文在写作过程中，主要参考了教学课程《应用电子技术》作为理论基础，文中对于Multisim仿真软件的主要介绍参考了由熊伟、侯传教、梁青、孟涛编著的《Multisim7电路设计及仿真应用》以及郑步生、吴渭编著的《Multisim2001电路设计及仿真入门与应用》。
在毕业设计全过程得到了赵笑笑老师的大力协助和指导，并及时认真正确的完成了对讲义案例的仿真及论文的撰写，在此表示万分感谢！
由于本人水平有限，加之时间仓促，以及相关资料的不全面，仿真电路涉及知识面广，软件的更新较快，文中可能有错误和不完善之处，恳请见谅。
5、正文
第1章Multisim软件
1.1Multisim系列软件发展历程
Multisim系列软件均属于电子设计自动化（ElectronicDesignAutomation）软件，EWB软件是加拿大IIT公司于20世纪80年代末推出的电子线路仿真软件，它可以对模拟、数字和模拟/数字混合电路进行仿真，克服了传统电子产品的设计受实验室客观条件限制的局限性，用虚拟的元件搭建各种电路，用虚拟的仪表进行各种参数和性能指标的测试。
随着技术的发展，EWB软件也在进行不断的升级，国内常见的升级版本有EWB4.0、EWB5.0；发展到5.x版本以后，IIT公司对EWB进行了较大变动，软件名称也变为MultisimV6;到了2001年，该软件又升级到Multisim2001,允许用户自定义元器件的属性，可以把一个子电路当作一个元件使用，并且开设了EdaPARTS.com网站，为用户提供元器件模型的扩充和技术支持；2003年，IIT公司又对Multisim2001进行了较大改进，升级为Multisim7，增加了3D元件以及安捷伦的万用表、示波器、函数信号发生器等仿实物的虚拟仪表，使得虚拟电子工作台更加接近实际的实验平台。
Multisim系列软件发展到今天，已经升级到Multisim10.0版本，更加全方位的服务用户，将电子设计自动化技术带入了崭新时代。
1.2安装Multisim10.0
1.2.1系统最低要求
安装Multisim10.0时，系统要满足以下最低要求。
●操作系统：
Windows98/NT/2000/XP；
●RAM：
64MB（强烈建议至少128MB）；
●显示器/卡：
分辨率至少800*600像素；
●光驱：
安装必备；
●硬盘：
可用空间至少200MB。
1.2.2Multisim10.0的安装
Multisim10.0汉化版的安装第一个阶段为升级Windows系统文件。
首先在Windows系统下，将在网上下载的试用期版本的Multisim10.0汉化版软件启动安装程序。
对话框提示是否需要重新启动计算机以进行下一阶段的安装。
根据笔者的经验，不需要重启计算机，也可以进行Multisim10.0汉化版软件的第二个阶段的安装。
Multisim10.0的启动画面
第二阶段为正式安装Multisim10.0汉化版的系统程序。
与大多数应用软件的安装不同，重新开机后不能自行启动安装程序，需要单击Window“开始”菜单中的“程序”级联菜单中的Startup下的ContinueSetup命令，安装程序重新启动。
出现安装界面、简要安装说明及版权声明等对话框，只要单击其中的Next或者Yes按钮即可。
随后出现UserInformation对话框。
在所示的Name文本框中输入用户姓名，在Company文本框中输入所属的公司或者单位名称，在Serial文本框中输入软件的序列号，该序列号可以在软件包装盒上找到（包括两个字母以及18位阿拉伯数字，两个字母反应所用软件的版本，如ed表示教育版，en表示教育网络版，pp表示增强专业版）。
单击Next按钮，如果序列号正确，将出现“序列号验证”对话框。
单击“确定”按钮继续进行下一步操作。
随后出现EnterInformation对话框，要求输入功能码（FeatureCode）。
如果没有，可以忽略此项，直接单击Next按钮跳过。
Multisim10.0.1教育版
当所有文件复制完成后，Multisim10.0汉化版的安装的主要过程已经完成。
随后根据提示将汉化补丁指定文件全部复制到所要求的文件夹中，即可得到汉化版的Multisim10.0软件。
Multisim10.0汉化版的使用时有时间限制的，只能使用15天，过期就不能打开Multisim10.0汉化版软件。
要想不受时间限制的长期使用下去，还必须输入一个交付码（ReleaseCode），来激活Multisim10.0汉化版软件，该过程也就是Multisim10.0汉化版安装的第三阶段。
1.3Multisim10.0基本窗口界面
安装Multisim10.0汉化版后，就可以进入Multisim10.0汉化版环境进行电路的仿真设计。
在正式仿真之前，先介绍一下Multisim10.0的基本界面。
注意刚打开的基本界面中是空白的，没有电路图，这里只做假设。
从下图可以看出，Multisim10.0基本界面主要由菜单栏、标准工具栏、绘图工具栏、使用中元素列表（InUseList）、仿真开关、元件工具栏、虚拟元件工具栏、.com按钮、仪器工具栏、状态栏、电路工作区等项组成，下面分别予以说明。
Multisim10.0基本界面
1.3.1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。
1.3.2标准工具栏
Multisim10.0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，如下图所示：
2．Design工具栏作为设计工具栏是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：
Component中的MultisimMaster工具栏，Instrument工具栏。
（1）作为元器件（Component）工具栏中的一项，可以在Design工具栏中通过按钮来开关MultisimMaster工具栏。
该工具栏有14个按钮，每个每一个按钮都对应一类元器件，其分类方式和Multisim元器件数据库中的分类相对应，通过按钮上图标就可大致清楚该类元器件的类型。
具体的内容可以从Multisim的在线文档中获取。
这个工具栏作为元器件的顶层工具栏，每一个按钮又可以开关下层的工具栏，下层工具栏是对该类元器件更细致的分类工具栏。
以第一个按钮为例。
通过这个按钮可以开关电源和信号源类的Sources工具栏。
（2）Instruments工具栏集中了Multisim为用户提供的所有虚拟仪器仪表，用户可以通过按钮选择自己需要的仪器对电路进行观测。
3．用户可以通过Zoom工具栏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。
1.3.3仿真开关
仿真开关主要用于仿真过程的控制。
1.3.4图形注释工具栏
该工具栏主要用于在电路窗口中放置各种图形，从左向右依次是文本、直线、折线、矩形、椭圆、圆弧、多边形和图片。
1.3.5项目栏
利用项目栏可以把有关电路设计的原理图、PCD版图、相关文件、电路的各种统计报告分类管理，还可以观察分层电路的层次结构。
1.3.6元件工具栏
Multisim10.0把所有元件分成13类库，再加上放置分层模块、总线、登陆站共同组成元件工具栏。
1.3.7虚拟工具栏
虚拟工具栏由10个按钮组成，单击每个按钮可以打开相应的工具栏，利用工具栏可以放置各种虚拟元件。
1.3.8电路窗口
电路窗口是创建、编辑电路图，仿真分析，波形显示的地方。
1.3.9仪表工具栏
Multisim10.0提供了18种仪表，仪表工具栏通常位于电路窗口的右边，也可以鼠标将其拖至菜单栏的下方，呈水平状。
1.3.10电路标签
Multisim10.0可以调用多个电路文件，每个电路文件在电路窗口的下方都有一个电路标签，用鼠标单击哪个标签，哪个电路文件就被激活。
Multisim10.0用户界面的菜单命令和快捷键仅对被激活的文件窗口有效，也就是说要编辑、仿真的电路必须被激活。
1.3.11状态栏
在电路窗口中电路标签的下方就是状态栏，状态栏主要用于显示当前的操作及鼠标所指条目的有关信息。
1.3.12电路元件属性窗口
电路元件属性窗口是当前电路文件中所有元件属性的统计窗口，可以通过该视窗改变部分或全部元件的某一属性。
第2章创建电路图的基本操作
2.1电路界面的设置
设置电路界面的目的是方便电路图的创建、分析和观察。
单击Options菜单下的Preferences命令，弹出所示的Preferences对话框。
Preferences对话框有8个标签，包含了电路界面的所有设置。
1.ComponentBin标签
主要对元器件符号的标准、放置的操作形式进行设置。
设置完成后，单击SetasDefault按钮，表示当前的设置应用于当前电路和随后的电路；单击RestoreDefault按钮，表示恢复以前保存的默认设置；单击OK按钮，表示当前的设置仅应用于当前电路文件。
2.Wirng标签
Wring标签用于设置电路导线的狂赌和连线方式。
3.Workspace标签
Workspace标签用于设置电路窗口的图纸大小、显示等参数。
4.Circuit标签
Circuit标签用于电路窗口内部电路图和元件参数的设置。
5.Font标签
Font标签用于设置元件的参考序号、大小、标识、引脚、节点、属性和电路图等所有文本的字体。
其设置方法和Windows操作系统的相似，在此不再累述。
6.Miscellaneous标签
Miscellaneous标签用于设置电路的备份、储存的路径、数字电路的仿真速度等参数。
7.RuleCheck标签
RuleCheck标签主要用于产生和显示有关电路连接的错误报告，如输出引脚连接到电源上、没有连接的引脚、元件的参考序号重复等错误检查。
8.PCB标签
PCB标签主要用于PCB一些参数的设置。
2.2元器件的选取操作
创建电路图的的第一步是将所需的元器件放入电路窗口中，Multisim10.0为用户提供了13000个元件，那么，从众多的元件库中找出所需要的元器件就需要一定的查找技巧。
常见的方法有从元件工具栏种选取、启动菜单栏的放置元件命令、利用查找命令、从InUseList中选取元件。
2.2.1从元件工具栏中选取元件
选取元件最直接的方法是从元件工具栏中选取。
首先要确定该元件属于哪个库，然后确定所属元件库中所在的元件工具栏，最后从选中的元件工具栏中选取具体型号的元器件。
2.2.2启动菜单的放置元件命令
使用放置元件命令的方式来选择元件，只要单击Multisim10.0用户界面Place菜单下的Component命令，就会弹出所示的对话框，具体操作同2.2.1小节.
2.2.3搜索所需的元件
如果知道所需元器件类型的某些信息，利用Multisim10.0所提供的搜索引擎，可以方便快捷的放置元件。
具体操作是：
在SelectaComponent对话框中，单击Search按钮，弹出所示的SearchComponent对话框。
单击More按钮，就会弹出更多选项的SearchComponent对话框。
注意要在SearchComponent栏中输入所需元件型号的全称。
2.2.4从InUserList中选取相同的元件
在Multisim10.0的用户界面中，在InUserList中列出了当前电路中已经放置的元件，如果使用相同的元件，可以直接从InUserList的下拉列表中选取，选取元件的参考序号自动加1。
2.2.5放置虚拟元件
在电路设计中，会用到各种各样的元器件，特别是在电路调试过程中，要达到设计要求需要频繁更改元件的参数，这就对仿真软件提出了更高的要求，即能随意修改元件的参数。
Multisim10.0根据此要求，提供了相对现实元件的虚拟元件。
放置虚拟元件主要有两种方法：
一是按照放置现实元件的方法在元件工具栏中相应类型的选项中选取；二是通过虚拟元件栏选取。
2.2.6放置三维立体元件
防止三维立体元件是Multisim10.0新增加的一项功能，单击虚拟工具栏的3D图标，弹出所示的3D元件工具栏。
2.3线路的连接
在电路窗口中放置元件以后，就需要将放置的各种元器件连接起来，本节主要介绍元件的连接、节点的放置以及它们的参数的设置。
2.3.1元件的连接
元件的连接是电路图连接的主要工作，Multisim10.0为元件的连接提供了以下3种方式。
1.自动连线
用户只要选中连线的起点引脚和终点引脚，Multisim10.0软件就自动将两个引脚连接起来，并自动绕过连线中间的元件，所以称为自动连线。
例如，采用自动连线将两个电阻连接起来，连线会自动绕过中间的三极管Q1,连线结果如图所示。
2.手动连线
手动连线就是人工控制连线的方向和长短。
3.混合连线
当连线比较复杂时，可将自动连线和手动连线结合起来，即混合连线。
具体操作方法是：
首先采用自动连线进行，感到连线比较满意时，则继续按自动连线方式进行；若对自动连线结果不满意，则穿插手动连线，已达到满意的联线为止。
2.3.2放置节点
若想在已存在的连线上创建一条新的连线，而此处既不是引脚也不是连接点，就必须添加节点。
2.3.3连线的调整
如果对已经连接好的轨迹不满意，可调整连线的位置。
具体方法是：
首先将鼠标指向欲调整的连线并单击鼠标左键选中此连线，被选中连线的两端和中间拐弯处变成方形黑点，此时放在连线上的鼠标也变成一个双向箭头，按住鼠标左键移动就可改变连线的位置。
2.3.4连线颜色的设置
电路图建立以后，为了强调某些连线的重要性或满足仿真的需要，常常要改变连线的颜色。
改变连线颜色的具体方法是：
将鼠标指向欲改变颜色的连线并单击鼠标右键，弹出快捷菜单。
在菜单中单击Color命令，弹出Color对话框，通过选取所需要的颜色，就可改变连线的颜色。
改变节点的颜色同上。
2.3.5删除连线
删除连线有两种方法，一是将鼠标移向将被删除的连线，单击鼠标右键弹出一个快捷菜单，单击快捷菜单中的Delete命令就可删除此连线；二是将鼠标移向将被删除的连线，单击鼠标左键选中此连线，按Delete键，删除连线。
2.4添加文本
电路图建立后，有时要为电路添加各种文本。
例如添加元器件的标识、修改节点号、放置文字、放置电路图的标题栏以及电路描述窗。
如下图电路中的描述。
2.4.1添加元器件的标识
可以通过元件的属性对话框来添加或修改元件的标识。
2.4.2修改节点号
在建立电路图的过程中，软件会自动为每个节点添加一个序号，为了
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