基于multisim的电路设计与仿真

收稿日期:2004-05-19

第22卷　第5期

计　算　机　仿　真

2005年5月

文章编号:1006-9348(2005)05-0109-02

基于multisim 的电路设计与仿真

张晶,李心广

(广东外语外贸大学信息科学技术学院,广东广州,510420)

摘要:电子设计自动化(E DA )技术是电子设计领域的一场革命,改变了以变量估算和电路实验为基础的电路设计方法。Mul 2

tisim 是一个专门用于电子线路仿真与设计的E DA 工具软件,能完成从电路的仿真设计到电路版图生成的全过程,从而为电

子系统的设计、电子产品的开发和电子系统工程提供了一种全新的手段和便捷的途径。该文介绍了它的主要功能、特点,并结合电子电路实例叙述其设计、仿真与分析的具体运用。关键词:电子设计自动化;电路设计;仿真分析中图分类号:TP391.9 文献标识码:A

Multisim B ased Schematic Design and Simulation

ZHANGJing ,LI X in -guang

(Department of C omputer Science &T echnology ,G uangdong Univercity of F oreign S tudies ,G uangzhou G uangdong 510420,China )

ABSTRACT:The technology of E DA (E lectronic Design Automation )is an innovation in the field of electronic design.It trans forms the circuit design measure based on variable estimate and circuit experiment.Multisim is a special s oftware for electronic circuit design and simulation.It can complete the whole process from circuit simulation designed to circuit diagram created ,thereby providing a new and convenient approach for electronic system exploitation ,electronic product and elec 2tronic system engineering.This article introduces the main functions and features of multisim.And in this article ,with ex 2amples of electronic circuit ,s ome exercises about the design and applications in practice are illustrated.KE YWOR DS :E lectronic design automation ;Circuit design ;S imulation analyse

1　引言

目前随着国际上电子工业和计算机技术的飞速发展,电子产品已与计算机系统紧密相连,电子产品的智能化日益完善,电路的集成度越来越高,而产品的更新周期却越来越短。以定量估算和电路试验为基础的电路设计方法已经无法适应当前激烈竞争的市场。电子设计自动化(E DA )技术,使得电子线路的设计人员能在计算机上完成电路的功能设计、逻辑设计、性能分析、时序测试直至印刷电路板的自动生成,其中包括印制板的温度分布和电磁兼容性测试,代表着

现代电子系统设计的技术潮流。

[1]2　multisim2001的主要功能及特点

Multisim 是加拿大IIT (Interactive Image T echnologies )公司

在EW B (E lectronics W orkbench )基础上推出的电子电路仿真设计软件,是一个专门用于电子线路仿真与设计的E DA 工具软件。作为Windows 下运行的个人桌面电子设计工具,

Multisim 是一个完整的集成化设计环境。它具有如下特点:

1)具有直观的图形界面:整个操作界面就像一个电子实

验工作台,绘制电路所需的元器件和仿真所需的测试仪器均可直接拖放到屏幕上,轻点鼠标可用导线将它们连接起来,软件仪器的控制面板和操作方式都与实物相似,测量数据、波形和特性曲线如同在真实仪器上看到的一样。

2)具有一个庞大的元气件库。具备如信号源、基本元气

件、模拟集成电路、数字集成电路、指示部件、控制部件等各种元气件。

()具有强大的仿真能力:既可对模拟电路或数字电路分

别进行仿真,也可进行数模混合仿真,尤其是新增了射频

(RF )电路的仿真功能。仿真失败时会显示出错信息、提示可

能出错的原因,仿真结果可随时储存和打印。

4)强大的分析功能。提供了14种仿真分析方法,如直

流工作点分析、交流分析、瞬态分析、傅立叶分析、噪声分析、失真分析、直流扫描分析、参数扫描分析、零极点分析、传递函数分析、温度扫描分析、后处理分析等。5)强大的虚拟仪器功能。如示波器、万用表、瓦特计、扫

描仪、失真仪、网络分析仪、逻辑转换仪、字信号发生器等。

6)VH D L/Verilog 设计输入和仿真。Multisim 软件将

—

901—

VH D L/Verilog 的设计和仿真包含进去(选件),使得大规模可编程逻辑器件的设计和仿真与模拟电路、数字电路的设计和仿真融为一体,突破了原来大规模可编程逻辑器件无法与普通电路融为一体仿真的瓶颈

。

图1　静态工作点测试电路

图2　电压放大倍数测试电路图

7)可以与电路板设计软件无缝

连接。Multisim 软件的设计结果可以方便的导出到电路板设计软件中进行电路板走线。

8)远程控制功能。Multisim 软

件支持远程控制功能,不仅可以将

Multisim 软件的界面共享给其他人,

使得其他人在自己的计算机上看到控制者的操作情况,而且可以将控制权交给其他人,让其操作该软件

,这样可以实现交互式教学,是进

行电子线路教学的理想工具。

[2][3]

3　Multisim 环境下的电路设

计与仿真分析方法

3.1　电路设计

用multisim2001进行电路设计,无须专门学习计算机控制语言和各种输入输出指令,无须编写电子电

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。只须在multisim2001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,就能从虚拟仪器仪表上观察到各种仿真波形和参数的结果,非常直观方便。以设计模拟电路中最基本的单管放大电路为例,其设计步骤如下:

1)进入multisim2001工作环境界面,可方便放置元件和

仪表:从“Basic ”元件箱中调出电阻、可变电阻、电解电容,从“S ource ”元件箱中调出直流电压源和接地符号,从“T ransistor ”元件箱中调出晶体管等,从工作界面的右侧仪器箱中调出“双踪示波器”、“函数发生器”、“数字万用表”等。按照电路原理图排列各个元件。

2)电路布线:将鼠标器放于元件管脚上或仪器接口上,

鼠标指示变为“+”形状后,移动鼠标至另一元件管脚,即完成两者之间的连接。

3)设置参数:用鼠标双击被编辑的元件,在弹出的对话

框中设置元件参数。如晶体管的典型值为β=100,要将其修改为β=80,则只要双击该晶体管,点击Value 页上Edit M odel 按钮,出现Edit M odel 对话框,将其中的BF =100改为BF =80

即完成对晶体管的β值的修改。

[4]3.2　仿真分析

3.2.1　静态工作点的测试与调整

进入仿真电路图如图1所示[5]。

启动仿真开关,依次调节R w 的百分比(反复按键盘上的

a 键),记录各电压、电流表的值,如表1所示。

表1　改变Rw 后的电压电流值

Rw 0%

10%

35%

70%

75%

80%

95%

100%B I B 9.24210.40111.91025.75725.19931.98870.166139.44I C 0.3430.4420.557 2.071 2.281 2.532 3.371 3.358U BE 0.7250.7290.7320.7520.7540.7570.7650.766U CE 1.570.450.29 4.723 3.983 3.1010.1240.093I C /I B

37

42

47

80

81

79

48

24

由表1可得出如下结论:(下转第152页)