随着时代的发展

第1章Multisim7概述随着时代的发展，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，EDA）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。本章介绍加拿大IIT公司（InteractiveImageTechnologies）具有代表性的EDA软件Multisim7的特点、安装步骤和用户界面。1.1EWB与Multisim7ElectronicsWorkbench（简称EWB）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。因此，在电子工程设计和高校电子类教学领域中得到广泛应用。与其他电路仿真软件相比，EWB具有以下特点：1．系统集成度高，界面直观，操作方便EWB软件把电路图的创建、电路的测试分析和仿真结果等内容都集成到一个电路窗口中。整个操作界面就像一个实验平台。创建电路所需的元器件、仿真电路所需的测试仪器均可以直接从电路窗口中选取，并且虚拟的元器件、仪器与实物外形非常相似，仪器的操作开关、按键同实际仪器也极为相似。因此，该软件易学易用。2．具备模拟、数字及模拟/数字混合电路的仿真在电路窗口中既可以对模拟或数字电路进行仿真，还可以对模拟/数字混合电路进行仿真。3．提供较为丰富的元器件库EWB的元器件库提供了数千种类型的元器件及各类元器件的理想参数。用户还可以根据需要修改元件参数或创建新元件。4．电路分析手段完备EWB除了用7种常用的测试仪表来对仿真电路进行测试之外，还提供了电路的直流工作点分析、瞬态分析、傅里叶分析、噪声分析和失真分析等14种常用的分析方法。这些分析方法基本能满足一般电子电路的分析和设计要求。5．输出方式灵活对电路进行仿真时，它可以储存测试点的数据、测试仪器的工作状态、显示的波形以及电路元件的统计清单等内容。6．兼容性好EWB的元件库与SPICE的元件库完全兼容，电路文件可以直接输出到常见印刷电路板设计软件中，如Protel、OrCAD等。第1章Multisim7概述·3·随着技术的发展，EWB软件也在进行不断升级，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进行较大的变动，软件名称也变为MultisimV6；到了2001年，该软件又升级为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进行了较大的改进，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，使得虚拟电子工作平台更加接近实际的实验平台。具体来讲，Multisim7具有以下特点：1．用户界面直观Multisim7沿袭了EWB界面的特点，提供了一个灵活的、直观的工作界面来创建和定位电路。Multisim7（教育版）考虑到学生的特点，允许教师根据自身需要、课程内容和学生水平设置软件的用户界面，以创建具有个性化的菜单、工具栏和快捷键。还可以使用密码来控制学生所接触的功能、仪器和分析项目。2．种类繁多的元件和模型Multisim7提供的元件库拥有13000个元件。尽管元件库很大，但由于元件被分为不同的“系列”，所以可以方便地找到所需要的元件。Multisim7元件库含有所有的标准器件及当今最先进的数字集成电路。数据库中的每一个器件都有具体的符号、仿真模型和封装，用于电路图的建立、仿真和印刷电路板的制作。Multisim7还含有大量的交互元件、指示元件、虚拟元件、额定元件和三维立体元件。交互元件可以在仿真过程中改变元器件的参数，避免为改变元器件参数而停止仿真，节省了时间，也使仿真的结果能直观反映元件参数的变化；指示元件可以通过改变外观来表示电平大小，给用户一个实时视觉反馈；虚拟元件的数值可以任意改变，有利于说明某一概念或理论观点；额定元件通过“熔断”来加强用户对所设计的参数超出标准的理解；3D元件的外观与实际元件非常相似，有助于理解电路原理图与实际电路之间的关系。除了Multisim7软件自带的主元件库外，用户还可以建立“公司元件库”，有助于一个团队的使用，简化仿真实验室的练习和工程设计。Multisim7与其他软件相比，能提供更多方法向元件库中添加个人建立的元件模型。3．元件放置迅速和连线简捷方便在虚拟电子工作平台上建立电路的仿真，相对比较费时的步骤是放置元件和连线，Multisim7可以使学生几乎不需要指导就可以轻易地完成元件的放置。元件的连接也非常简单，只需单击源引脚和目的引脚就可以完成元件的连接。当元件移动和旋转时，Multisim7仍可以保持它们的连接。连线可以任意拖动和微调。4．进行SPICE仿真对电子电路进行SPICE（SimulationProgramwithIntegratedCircuitEmphasis）仿真可以快速了解电路的功能和性能。Multisim7为模拟、数字以及模拟/数字混合电路提供了快速并且精确的仿真。Multisim7的核心是基于使用带XSPICE扩展的伯克利SPICE的强大的工业标准SPICE引擎来加强数字仿真的。Multisim7的界面对最为陌生的用户来说都是非常直观的。这使用户运用SPICE的功能而不必去担心SPICE复杂的句法。5．虚拟仪器Multisim7电路设计及仿真应用·4·Multisim7提供了逻辑分析仪、安捷伦仪器、波特图仪、失真分析仪、频率计数器、函数信号发生器、数字万用表、网络分析仪、频谱分析仪、瓦特表和字信号发生器等18种虚拟仪器，其功能与实际仪表相同。特别是安捷伦的54622D示波器、34401A数字万用表和33120A信号发生器，它们的面板与实际仪表完全相同，各旋钮和按键的功能也与实际一样。通过这些虚拟器件，免去昂贵的仪表费用，用户们可以毫无风险地接触所有仪器，掌握常用仪表的使用。6．强大的电路分析功能Multisim7除了提供虚拟仪表，为了更好地掌握电路的性能，还提供了直流工作点分析、交流分析、敏感度分析、3dB点分析、批处理分析、直流扫描分析、失真分析、傅里叶分析、模型参数扫描分析、蒙特卡罗分析、噪声分析、噪声系数分析、温度扫描分析、传输函数分析、用户自定义分析和最坏情况分析等19种分析，这些分析在现实中有可能是无法实现的。7．强大的作图功能Multisim7提供了强大的作图功能，可将仿真分析结果进行显示、调节、储存、打印和输出。使用作图器还可以对仿真结果进行测量、设置标记、重建坐标系以及添加网格。所有显示的图形都可以被微软Excel、MathsoftMathcad以及LABVIEW等软件调用。8．后处理器利用后处理器，可以对仿真结果和波形进行传统的数学和工程运算。如算术运算、三角运算、代数运算、布尔代数运算、矢量运算和复杂的数学函数运算。9．RF电路的仿真大多数SPICE模型在进行高频仿真时，SPICE仿真的结果与实际电路测试结果相差较大，因此对射频电路的仿真是不准确的。Multisim7提供了专门用于射频电路仿真的元件模型库和仪表，以此搭建射频电路并进行实验，提高了射频电路仿真的准确性。10．HDL仿真利用MultiHDL模块（需另外单独安装），Multisim7还可以进行HDL（HardwareDescriptionLanguage，硬件描述语言）仿真。在MultiHDL环境下，可以编写与IEEE标准兼容的VHDL或VerilogHDL程序，该软件环境具有完整的设计入口、高度自动化的项目管理、强大的仿真功能、高级的波形显示和综合调试功能。针对不同用户的需要，Multisim7发行了增强专业版（PowerProfessional）、专业版（Professional）、个人版（Personal）、教育版（Education）、学生版（Student）和演示版（Demo）。各版本的功能和价格也有明显的不同，本书以Multisim7教育版为例，系统地介绍Multisim7的主要功能以及在电路分析、模拟电子线路、脉冲与数字电路、高频电子线路等电子技术课程中的应用。1.2Multisim7的安装Multisim7教育版的安装可分为单机用户版和网络版安装。单机用户版用于在一台没有联网的计算机上安装Multisim7。网络版则用于在网络或者几台独立的计算机上安装Multisim7。安装的步骤与一般的Windows软件不同，安装Multisim7一般需要3个阶段，下面以单机用户版为例来说明Multisim7的安装过程。第1章Multisim7概述·5·安装Multisim7的第一个阶段为升级Windows系统文件。首先在Windows系统下，将Multisim7的系统光盘放入光驱内，系统将自动启动安装程序。安装程序的启动画面如图1-1所示。图1-1中的右下角为安装程序检查系统是否可以安装Multisim7的过程。检查完成后，先后出现程序安装说明、版权声明、系统升级等对话框，最后出现如图1-2所示的“系统文件更新完成”对话框。图1-1Multisim7软件安装的启动画面图1-2“系统文件更新完成”对话框图1-2所示的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。根据笔者经验，不需要重新启动计算机，也可以进行Multisim7软件的第二个阶段的安装。第二阶段为正式安装Multisim7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Windows“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。随后出现如图1-3所示的UserInformation对话框。在图1-3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个阿拉伯数字，两个字母反映所用软件的版本，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。随后出现如图1-4所示的EnterInformation对话框，要求输入功能码（FeatureCode）。这里要求输入的功能码不是每个版本都有，如教育版就没有，用户可以忽略此项，直接单击Next按钮跳过。当所有文件复制完成后，Multisim7安装的主要过程已经完成。之后，安装程序将询问是否安装加拿大IIT公司的另一个仿真软件Commsim（演示版），如图1-5所示。Commsim是与SystemView、Matlab相似的一种系统仿真软件。如果需要安装Commsim，单击“是”按钮，程序将自动进行安装。如果在图1-5中单击“否”按钮，将出现程序说明窗口，阅读完成后将其关闭。此时，安装程序出现如图1-6所示的最后一个对话框。单击Finish按钮，则程序安装的第二阶段结束。完成第二阶段的安装之后，就可以使用Multisim7软件。但有时间限制，只能使用15天，过期就不能打开Multisim7软件。要想不受时间限制长期使用下去，还必须输入一个交付码（ReleaseCode）,来激活Multisim7，该过程也就是Multisim7安装的第三阶段，具体安装过程如下。在Windows桌面，单击“开始”菜单中“程序”下的Multisim7中的Multisim7命令，将出现图1-7Multisim7电路设计及仿真应用·6·所示的Multisim7启动画面。图1-3UserInformation对话框图1-4En