运用multisim进行仿真研究

Multisim是加拿大图像交互技术公司（Interactive Image Technoligics简称IIT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。
工程师们可以使用Multisim交互式地搭建电路原理图，并对电路行为进行仿真。Multisim提炼了SPICE仿真的复杂内容，这样工程师无需懂得深入的SPICE技术就可以很快地进行捕获、仿真和分析新的设计，这也使其更适合电子学教育。通过Multisim和虚拟仪器技术，PCB设计工程师和电子学教育工作者可以完成从理论到原理图捕获与仿真再到原型设计和测试这样一个完整的综合设计流程。
[编辑本段]Multisim发展简介
加拿大EWB （Electrical Workbench）
EWB4.0
EWB5.0
EWB6.0
Multisim2001
Multisim 7
Multisim 8
Multisim 9
Multisim 10
目前在各高校教学中普遍使用Multisim2001，网上Z为普遍的是Multisim 9，NI于2007年08月26日发行NI系列电子电路设计软件，NI Multisim v 10作为其中一个组成部分包含于其中。
EDA在发达国家的应用状况
EDA就是“Electronic Design Automation”的缩写技术已经在电子设计领域得到广泛应用。发达国家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NI公司（美国国家仪器公司）的Multisim 9软件就是这方面很好的一个工具。而且Multisim 9计算机仿真与虚拟仪器技术（LABVIEW 8）（也是美国NI公司的）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。学员可以很好地、很方便地把刚刚学到的理论知识用计算机仿真真实的再现出来。并且可以用虚拟仪器技术创造出真正属于自己的仪表。极大地提高了学员的学习热情和积极性。真正的做到了变被动学习为主动学习。这些在教学活动中已经得到了很好的体现。还有很重要的一点就是：计算机仿真与虚拟仪器对教员的教学也是一个很好的提高和促进。
理论教学――计算机仿真――实验环节
[编辑本段]multisim 9概述
Multisim 被美国NI公司收购以后，其性能得到了极大的提升。Z大的改变就是：Multisim 9与LABVIEB 8的wan美结合：
新特点：（1）可以根据自己的需求制造出真正属于自己的仪器；
（2）所有的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到计算机中进行处理和分析。
Multisim 9组成：
1． ―――构建仿真电路
2． ―――仿真电路环境
3． multi mcu ------ 单片机仿真
4． ――FPGA、PLD，CPLD等仿真
5． ――FPGA、PLD，CPLD等仿真
6． ―― 通信系统分析与设计的模块
7． ―― PCB设计模块：直观、层板32层、快速自动布线、强制向量和密度直方图
8． －（自动布线模块）
仿真的内容：
1． 器件建模及仿真；
2． 电路的构建及仿真；
3． 系统的组成及仿真；
4． 仪表仪器原理及制造仿真。
器件建模及仿真：可以建模及仿真的器件：
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。
电路的构建及仿真：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。
系统的组成及仿真：Commsim 是一个理想的通信系统的教学软件。它很适用于如‘信号与系统’、‘通信’、‘网络’等课程，难度适合从一般介绍到高级。使学生学的更快并且掌握的更多。
Commsim含有200多个通用通信和数学模块，包含工业中的大部分编码器，调制器，滤波器，信号源，信道等，Commsim 中的模块和通常通信技术中的很一致，这可以确保你的学生学会当今所有Z重要的通信技术。
要观察仿真的结果，你可以有多种选择：时域，频域，XY图，对数坐标，比特误码率，眼图和功率谱。
仪表仪器的原理及制造仿真：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。
PCB的设计及制作：产品级版图的设计及制作。
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
[编辑本段]multisim 10概述
●通过直观的电路图捕捉环境， 轻松设计电路
●通过交互式SPICE仿真， 迅速了解电路行为
●借助高级电路分析， 理解基本设计特征
●通过一个工具链， 无缝地集成电路设计和虚拟测试
●通过改进、整合设计流程， 减少建模错误并缩短上市时间
NI Multisim软件结合了直观的捕捉和功能强大的仿真，能够快速、轻松、GX地对电路进行设计和验证。凭借NI Multisim，您可以立即创建具有完整组件库的电路图，并利用工业标准SPICE模拟器模仿电路行为。借助专业的高级SPICE分析和虚拟仪器，您能在设计流程中提早对电路设计进行的迅速验证，从而缩短建模循环。与NI LabVIEW和SignalExpress软件的集成，完善了具有强大技术的设计流程，从而能够比较具有模拟数据的实现建模测量。
电子通信类其它常用的仿真软件：
System view---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
Multisim 2001 使用简介
Multisim是Interactive Image Technologies (Electronics Workbench)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。为适应不同的应用场合，Multisim推出了许多版本，用户可以根据自己的需要加以选择。在本书中将以教育版为演示软件，结合教学的实际需要，简要地介绍该软件的概况和使用方法，并给出几个应用实例。
diyi节 Multisim概貌
软件以图形界面为主，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。
一、Multisim的主窗口界面。
启动Multisim 2001后，将出现如图1所示的界面。
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。
二、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. File
File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
Save As
另存为
New Project
建立新项目
Open Project
打开项目
Save Project
保存当前项目
Close Project
关闭项目
Version Control
版本管理
Print Circuit
打印电路
Print Report
打印报表
Print Instrument
打印仪表
Recent Files
Z近编辑过的文件
Recent Project
Z近编辑过的项目
Exit
退出Multisim
2. Edit
Edit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
Select All
全选
Flip Horizontal
将所选的元件左右翻转
Flip Vertical
将所选的元件上下翻转
90 ClockWise
将所选的元件顺时针90度旋转
90 ClockWiseCW
将所选的元件逆时针90度旋转
Component Properties
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
Component Bars
显示元器件栏
Status Bars
显示状态栏
Show Simulation Error Log/Audit Trail
显示仿真错误记录信息窗口
Show XSpice Command Line Interface
显示Xspice命令窗口
Show Grapher
显示波形窗口
Show Simulate Switch
显示仿真开关
Show Grid
显示栅格
Show Page Bounds
显示页边界
Show Title Block and Border
显示标题栏和图框
Zoom In
放大显示
Zoom Out
缩小显示
Find
查找
4．Place
通过Place命令输入电路图。
命令
功能
Place Component
放置元器件
Place Junction
放置连接点
Place Bus
放置总线
Place Input/Output
放置输入/出接口
Place Hierarchical Block
放置层次模块
Place Text
放置文字
Place Text Description Box
打开电路图描述窗口，编辑电路图描述文字
Replace Component
重新选择元器件替代当前选中的元器件
Place as Subcircuit
放置子电路
Replace by Subcircuit
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
Default Instrument Settings
设置仪表的预置值
Digital Simulation Settings
设定数字仿真参数
Instruments
选用仪表（也可通过工具栏选择）
Analyses
选用各项分析功能
Postprocess
启用后处理
VHDL Simulation
进行VHDL仿真
Auto Fault Option
自动设置故障选项
Global Component Tolerances
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
Transfer to Ultiboard
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
Transfer to other PCB Layout
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
Backannotate From Ultiboard
将在Ultiboard中所作的修改标记到正在编辑的电路中
Export Simulation Results to MathCAD
将仿真结果输出到MathCAD
Export Simulation Results to Excel
将仿真结果输出到Excel
Export Netlist
输出电路网表文件
7．Tools
Tools菜单主要针对元器件的编辑与管理的命令。
命令
功能
Create Components
新建元器件
Edit Components
编辑元器件
Copy Components
复制元器件
Delete Component
删除元器件
Database Management
启动元器件数据库管理器，进行数据库的编辑管理工作
Update Component
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
Modify Title Block
编辑标题栏
Simplified Version
设置简化版本
Global Restrictions
设定软件整体环境参数
Circuit Restrictions
设定编辑电路的环境参数
9．Help
Help菜单提供了对Multisim的在线帮助和辅助说明。
命令
功能
Multisim Help
Multisim的在线帮助
Multisim Reference
Multisim的参考文献
Release Note
Multisim的发行申明
About Multisim
Multisim的版本说明
三、工具栏
Multisim 2001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Multisim Master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Multisim Master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diyi个按钮 为例。通过这个按钮可以开关电源和信号源类的Sources工具栏如下图所示：
（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。
第二节 Multisim对元器件的管理
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。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。
Multisim以库的形式管理元器件，通过菜单Tools/ Database Management打开Database Management（数据库管理）窗口（如下图所示），对元器件库进行管理。
在Database Management窗口中的Daltabase列表中有两个数据库：Multisim Master和User。其中Multisim Master库中存放的是软件为用户提供的元器件，User是为用户自建元器件准备的数据库。用户对Multisim Master数据库中的元器件和表示方式没有编辑权。当选中Multisim Master时，窗口中对库的编辑按钮全部失效而变成灰色，如下图所示。但用户可以通过这个对话窗口中的Button in Toolbar显示框，查找库中不同类别器件在工具栏中的表示方法。
据此用户可以通过选择User数据库，进而对自建元器件进行编辑管理。
在Multisim Master中有实际元器件和虚拟元器件，它们之间根本差别在于：一种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。另一种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。它们在工具栏和对话窗口中的表示方法也不同。在元器件工具栏中，虽然代表虚拟器件的按钮的图标与该类实际器件的图标形状相同，但虚拟器件的按钮有底色，而实际器件没有，如下图所示。
从图中可以看到，相同类型的实际元器件和虚拟元器件的按钮并排排列，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，如下图所示：
第三节 输入并编辑电路
输入电路图是分析和设计工作的diyi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。
一、设置Multisim的通用环境变量
为了适应不同的需求和用户习惯，用户可以用菜单Option/Preferences打开Preferences对话窗口，如下图所示。
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对话框如下图所示：
在这个对话窗口中有3个分项：
1．Show：可以设置是否显示网格，页边界以及标题框。
2．Sheet size：设置电路图页面大小。
3．Zoom level：设置缩放比例。
其余的标签选项在此不再详述。
二、取用元器件
取用元器件的方法有两种：从工具栏取用或从菜单取用。下面将以74LS00为例说明两种方法。
1．从工具栏取用：Design工具栏®Multisim Master工具栏®TTL工具栏®74LS按钮
从TTL工具栏中选择74LS按钮打开这类器件的Component Browser窗口，如下图所示。其中包含的字段有Database name（元器件数据库），Component Family（元器件类型列表），Component Name List（元器件名细表），Manufacture Names（生产厂家），Model Level-ID（模型层次）等内容。
2．从菜单取用：通过Place/ Place Component命令打开Component Browser窗口。该窗口与上图一样。
3．选中相应的元器件
在Component Family Name中选择74LS系列，在Component Name List中选择74LS00。单击OK按钮就可以选中74LS00，出现如下备选窗口。7400是四/二输入与非门，在窗口种的Section A/B/C/D分别代表其中的一个与非门，用鼠标选中其中的一个放置在电路图编辑窗口中，如左图所示。器件在电路图中显示的图形符号，用户可以在上面的Component Browser中的Symbol选项框中预览到。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、粘贴等编辑工作了，在此不再详述。
三、将元器件连接成电路
在将电路需要的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。
第四节 虚拟仪器及其使用
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。为此，Multisim为用户提供了类型丰富的虚拟仪器，可以从Design工具栏®Instruments工具栏，或用菜单命令（Simulation/ instrument）选用这11种仪表，如下图所示。在选用后，各种虚拟仪表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：
菜单上的表示方法
对应按钮
仪器名称
电路中的仪器符号
Multimeter
万用表
Function Generator
波形发生器
Wattermeter
瓦特表
Oscilloscape
示波器
Bode Plotter
波特图图示仪
Word Generator
字元发生器
Logic Analyzer
逻辑分析仪
Logic Converter
逻辑转换仪
Distortion Analyzer
失真度分析仪
Spectrum Analyzer
频谱仪
Network Analyzer
网络分析仪
注1：该软件中用 ’ 代替 — 表示反变量，例如 。
注2：该软件没有异或符号，处理方式是将异或运算写成 。
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（如下图），可以用虚拟示波器同时观测电路中两点的波形。
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。以上图为例，双击图中的示波器，就会出现示波器的面板。通过Simulation工具栏启动电路仿真，示波器面板的窗口中就会出现被观测点的波形，如下图所示。
第五节 电路实例
这节将以3个电路实例说明Multisim在电路设计和分析中的使用方法。Multisim的基础是正向仿真，为用户提供了一个软件平台，允许用户在进行硬件实现以前，对电路进行观测和分析。
例1．构造同步16进制计数器，并用7段数码管进行观测（文件名：counter.msm）。通过运行仿真验证电路功能。在这个电路的基础上将计数器改为10进制，并通过仿真验证修改结果是否正确（注：显示0~9）。
首先选用T触发器和带译码的7段数码管和与门一起构成4位16进制计数器如下图。在电路中选用1Hz矩形波发生器，通过仿真观测运行的情况。
使用异步置零法，在图中加入反馈电路，当触发器的状态变为1010时通过Reset端对触发器进行清零。电路设计结果如下图。通过仿真可以观测到电路已经成为10进制计数器（文件名：counterb.msm）。
例2．分析已经给出的阶梯波发生器。电路如下图（文件名：Stepwave.msm）。通过运行仿真观测电路的功能，通过改变信号源的参数来改变阶梯波的频率，同时用示波器进行观测。
从图中可以看到，电路大致分为两个部分，上部分为4个T触发器和相应门电路构成的16进制计数器，下部分为D/A转换器。电路的信号源为矩形波发生器，通过示波器观测到的波形如下图。
[编辑本段]Multisim10安装
1. 下载软件可以到官方下载完全SY版
2. ftp://ftp.ni.com/evaluation/EWB/NI_Circuit_Design_Suite_10_0.exe
3. 输入安装序列号，完成安装。
4. 导入许可文件，完成软件安装
a。安装Multisim。
b。进入开始—所有程序—National Instruments—NI License Manager。
c。选项—安装许可证文件，装入许可文件，完成完全安装。