Multisim10仿真软件简介与使用

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1、Multisim10仿真软件简介与使用Multisim10.0是加拿大交互图像技术公司推出的最新电子仿真软件，是Multisim系列的 改进版。该版使文件管理和操作更方便，元件调用更便捷，元件的标注更加直观实用，增 加了仿真的真实感，使虚拟的电子实验平台更加接近实际的实验平台。Multisim10.0是一 种在电子技术界广为应用的优秀计算机仿真设计软件，被誉为“计算机里的电子实验室”1. Multisim10.0的基本操作界面Multisim10.0软件以图形界面为主，具有一般Windows应用软件的风格，可以使用户自如使用。启动Multisim10.0后，出现如图3-4-1界面。图3-4-1

2、主界面窗口(1 )菜单栏Multisim10.0的菜单包括主菜单、一级菜单和二级菜单，通过菜单可以对Multisim10.0 的所有功能进行操作。如图3-4-2所示。File Edt View Place MCU Simulate Trosfef Tools Reports Options Window H的图3-4-2主菜单(2 )工具栏Multisim10.0提供了多种工具栏，如系统工具栏、主工具栏、元件工具栏、仪表工具 栏。 系统工具栏提供了文档常用的新建文件、打开文件、保存文件、打印、放大、缩 小等操作。如图3-4-3所示。滂仔挡鲁直E昭略O C |凰2 回瓯图3-4-3系统工具栏 元

3、件工具栏提供了从Multisim元件数据库中选择、放置元件到原理图中的按钮。 如图3-4-4所示。从左到右元件库依次为电源库、基本元件库、二极管库、晶体管库、模 拟元件库、TTL库、CMOS库、其它数字元件库、数模混合元件库、指示器库、电源器件 库、混合项元件库、高级的外设器件库、射频元件库、电气元件库、MCU器件库、设置层 次库、放置总线库。丰她卅七仟珍鲫仙仙回芭HI5C旦丫研 o J-图3-4-4元件工具栏Multisim在仪器仪表栏下提供了 21个常用仪器仪表，依次为Multimeter （万用表）、 Distortion Analyzer （失真度仪）、Function Generat

4、or （函数发生器）、Wattmeter （瓦特表）、 Oscilloscope （双通道示波器）、Frequency Counter （频率计数器）、Agilent信号发生器、Four Channel Oscilloscope （四通道示波器）、Bode Plotter （波特图示仪）、IV Analyzer （IV 特性 分析仪）、Word Generator （字发生器）、Logic Converter （逻辑转换仪）、Logic Analyzer （逻 辑分析仪）、Agilent Oscilloscope（Agilent 示波器）、Agilent 万用表、Spectrnm Analyz

5、er （频 谱分析仪）、Network Analyzer （网络分析仪）、Tektronix Oscilloscope （Tektronix 示波器）、 Current Probe （电流探针）、LabVIEW Instrument （LabVIEW 仪器）、Measurement Probe （测 量探针）。底J弟湖 1姓惭 IFF1 4 1: *AGi3 Hr/*引履械*;昌& *13,T图3-4-5仪表工具栏2. 原理图的设置（1）设置原理图绘制环境用户可以通过菜单Option一Sheet Properties打开Properties对话窗口。用于设置与电路显示方式相关的选项。如图3-4

6、-6所示。图 3-4-6 Properties 对话窗Circuit选项Show栏目的显示控制如下：Labels标签RefDes元件序号Values 值Attributes 属性Symbol Pin names 管脚名字Footprint Pin numbers 管脚数目Workspace 环境Sheet size栏目实现图纸大小和方向的设置；Zoom leve 1栏目实现电路工作区显示比例的控制。 Wring连线Wire width栏目设置连接线的线宽；Autowire栏 目控制自动连线的方式。 Font设置文字属性，如字体，字号等。 PCB电路板PCB选项选择与制作电路板相关的命令。 Vi

7、sibility可视选项（2）元件取用 选择元器件通过菜单 Place一Place Component 命令打开 Select a Component 窗口。如图 3-4-7 所示。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。底色为墨绿颜色的拟器件Dalabag:/|忸踱黄口阳:城Giaup /ZNITJI7；,- r 102/-.3.

8、选中需要1.点击此处，在器件库类型中选择元.确认件库5.点击OK TrapliktarsFami /All Jaleel.dl laniissV TRANlTOR_,ulRT=- 瞬态分析(Transient Analysis ) 傅立叶分析 (Fourier Analysis) 失真分析(Distortion Analysis) 噪声分析(Noise Analysis) 直流扫 描分析(DC Sweep Analysis)、参数扫描分析(Parameter Sweep Analysis)等。(1)直流工作点分析直流工作点分析也称静态工作点分析，电路的直流分析是在电路中电容开路、电感短 路时，

9、计算电路的直流工作点，即在恒定激励条件下求电路的稳态值。在电路工作时，无论是大信号还是小信号，都必须给半导体器件以正确的偏置，以便 使其工作在所需的区域，这就是直流分析要解决的问题。了解电路的直流工作点，才能进 一步分析电路在交流信号作用下电路能否正常工作。求解电路的直流工作点在电路分析过 程中是至关重要的。_以图3-4-10所示电路为例，执行菜单命令Simulate一Analyses一DC Operating Point，则 出现直流工作点分析对话框，如图3-4-12 A所示。弹出直流工作点分析对话框如图3-4-12 B 所示。岸 DC Operating Point AnalFsSdfic

10、kd wdidUek a 讨CU4il | .4naisQ|x4is | 54版图3-4-12 A 直流工作点分析图3-4-12 B直流工作点分析 Output选项Output用于选定需要分析的节点。左边Variables in circuit栏内列出电路中各节点电压变量和流过电源的电流变量。右边 Selected variables for analysis栏用于存放需要分析的节点。具体做法是先在左边Variables in circuit栏内中选中需要分析的变量（可以通过鼠标拖 拉进行全选），再单击Add按钮，相应变量则会出现在Selected variables for analysis

11、栏中。 如果Selected variables for analysis栏中的某个变量不需要分析，则先选中它，然后点击 Remove按钮，该变量将会回到左边Variables in circuit栏中。 Analysis Options 和 Summary 选项分析的参数设置和Summary页中排列了该分析所设置的所有参数和选项。用户通过检 查可以确认这些参数的设置。 检查测试结果点击3-4-12 B图下部Simulate按钮，测试结果如图3-4-12 C所示。测试结果给出电路 各个节点的电压值。根据这些电压的大小，可以确定该电路的静态工作点是否合理。如果 不合理，可以改变电路中的某个参数，

12、利用这种方法，可以观察电路中某个元件参数的改 变对电路直流工作点的影响。图3-4-12 C直流工作点分析（2）交流分析交流分析是在正弦小信号工作条件下的一种频域分析。它计算电路的幅频特性和相频 特性，是一种线性分析方法。Multisim 10在进行交流频率分析时，首先分析电路的直流 工作点，并在直流工作点处对各个非线性元件做线性化处理，得到线性化的交流小信号等 效电路，并用交流小信号等效电路计算电路输出交流信号的变化。在进行交流分析时，电 路工作区中自行设置的输入信号将被忽略。也就是说，无论给电路的信号源设置的是三角 波还是矩形波，进行交流分析时，都将自动设置为正弦波信号，分析电路随正弦信号频

13、率 变化的频率响应曲线。启动交流分析工具以图3-4-10所示电路为例，执行菜单命令Simulate一Analyses一AC Analysis，则出现 交流分析对话框，如图3-4-13 A所示。Grapher ViewT 旧阮js Edit TklL3D鼻口垦G| E电!|剧目肚逾G超廿|岛期煎仍屏朗|幽惭而D;ciiHiMptXSC2| ChrlMcope略Cl 05ciacfH C11 hdbjEjptEI | DLopa-Aigpa-J M由曲&FccqiKQJc （He：I图3-4-13 A交流分析图3-4-13 B交流分析对话框中Frequency Parameters页的设置项目、单

14、位以及默认值等内容见表3-4-1交流 分析参数设置所示。表3-4-1交流分析参数设置项目默认值单位注释Start frequency（起始频率）1Hz交流分析时的起始频率，可选单位有：Hz、kHz、MHz、GHzStop frequency（终止频率）10GHz交流分析时的终止频率，可选单位有：Hz、kHz、MHz、GHzSweep type（扫描类型）Decade交流分析曲线的频率变化方式，可选项有：Decade、Liner、OctaveNumber of points per decade （扫描点数）10指的是起点到终点共有多少个频率点，对线性扫 描该项才有效Vectical scale

15、（垂直刻度）Logarithmic扫描时的垂直刻度，可选项有：Liner、Octave、 decibel、Logarithmic检查测试结果电路的交流分析测试曲线如图3-4-13 B所示。测试结果给出电路的幅频特性曲线和相 频特性曲线，幅频特性曲线显示了4号节点（电路输出端）的电压随频率变化的曲线，相 频特性曲线显示了4号节点的相位随频率变化的曲线。由交流频率分析曲线可知，该电路 大约在7Hz24MHz范围内放大信号，放大倍数基本稳定，且相位基本稳定。超出此范 围，输出电压将会衰减，相位会改变。（3）瞬态分析瞬态分析是一种非线性时域分析方法，是在给定输入激励信号时，分析电路输出端的 瞬态响应。

16、Multisim在进行瞬态分析时，首先计算电路的初始状态，然后从初始时刻起， 到某个给定的时间范围内，选择合理的时间步长，计算输出端在每个时间点的输出电压， 输出电压由一个完整周期中的各个时间点的电压来决定。启动瞬态分析时，只要定义起始 时间和终止时间，Multisim可以自动调节合理的时间步进值，以兼顾分析精度和计算时需 要的时间，也可以自行定义时间步长，以满足一些特殊要求。启动瞬态分析工具以图3-4-10所示电路为例，执行菜单命令Simulate一Analyses一Transient Analysis，出现瞬态分析对话框，如图3-4-14 A所示。* Transient Analysi8保

17、XAhbqe: j Qutpul| _tmyPar-araijceiB浏hi infilTSlARTEndih-JTSIDFIffialDo 心用、 RbmI la Jadlr Mrwrijri frjfLti ol line-网机 Majinn SmJepiTMns 盲*芸瓦西电3 百亟Mg 雾ticmP Sa椅丽ig业口 T5TEF|lrC05 EWw? mMiov日 ijrw- drp taKd on fwl 阵TH 牛1ZEErnlalfl I QK |匚H虹站 Grapher ViewFi Edit Tiw TadLsW晶R丁胞白昭邕线五4华疑学K%*回圈任 hurortiXn”!K

18、|ii!enlMR 1【15政.山珈6|5网也同 litfrieiFmckn ：*钢加弘 ）CircurtlTlmentAiiai yxinirStltrtcd Triagrn! TTanrient Andys诂图3-4-14 A瞬态分析图3-4-14 B瞬态分析瞬态分析对话框中Analysis Parameters页的设置项目、单位以及默认值等内容见表3-4-2所 示。表3-4-2瞬态分析参数设置选项框项目默认值单位注释Initial conditions （初始条件）Set to Zero（设为零）不选如果希望从零初始状态起，选择此项User-defined（用户自定义）不选如果希望从用户

19、自己定义的初始状 态起，则选择此项Calculate DCOperating point（计算静态工作点）不选如果从静态工作点起始分析，则选择 此项Automatically determine initialconditions （系统自动确定初始选中Multisim以静态工作点作为分析初始 条件，如果仿真失败，则使用用户定 义的初始条件条件）Parameters（参数）Start time （起始时间）0sec瞬态分析的起始时间必须大于或等 于零，且应小于结束时间End time （终止时间）0. 001sec瞬态分析的终止时间必须大于起始 时间Maximum time step sett

20、ings （最大步进时 间设置）选中如果选中该项，则可在以下三项中挑 选一项Minimum number of time points （最小时间 点数）100自起始时间至结束时间之间，模拟输 出的点数Maximum time step（最大步进时间）1E-05s模拟时的最大步进时间Generate time steps automatically （自动 产生步进时间）选中sMultisim将选择模拟电路的最为合 理及最大步进时间检查分析结果放大电路的瞬态分析曲线如图3-4-14 B所示。分析曲线给出输入节点5和输出节点4 的电压随时间变化的波形，纵轴坐标是电压，横轴是时间轴。从图中可以看出

21、输出波形和 输入波形的幅值相差不太大，这主要是因为该放大电路晶体管发射极接有反馈电阻，从而 影响了电路的放大倍数。（4）傅立叶分析傅立叶分析是一种分析复杂周期性信号的方法。它将非正弦周期信号分解为一系列正 弦波、余弦波和直流分量之和。根据傅立叶级数的数学原理，周期函数犬。可以写为f （t） = A + A cos t + A cos 2t Hb B sin t + B sin 2t H傅立叶分析以图表或图形方式给出信号电压分量的幅值频谱和相位频谱。傅立叶分析同时 也计算了信号的总谐波失真（THD），THD定义为信号的各次谐波幅度平方和的平方根再 除以信号的基波幅度，并以百分数表示：THD = Z U.2；/U1x 100 %（5）失真分析放大电路输出信号的失真通常是由电路增益的非线性与相位不一致造成的。增益的非 线性将会产生谐波失真，相位的不一致将产生互调失真。Multisim失真分析通常用于分析 那些采用瞬态分析不易察觉的微小失真。如果电路有一个交流信号，Multisim的失真分析 将计算每点的二次和三次谐波的复变值；如果电路有两个不同频率的交流信号，设f1f2, 则该分析将寻找电路变量在这三个频率（f1+f2），（f1f2），（2f1-f2）的谐波失真。在Multisim中还有噪声分析、直流扫描分析、灵敏度分析、参数扫描分析、蒙特卡罗 分析、极点一零点分析等等，在此不详述。