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)
参考文献:
[1] wireless Application Protocol F orum Ltd 著,侯春萍,宋梅,蔡涛等
译.W AP 无线应用协议[M].北京:机械工业出版社,2000.
[2] 詹舒波,等.W AP --移动互联网解决方案[M].北京:北京邮
电大学出版社,2000.
[3] 廖建新,王晶,郭力.移动智能网[M].北京:北京邮电大学出
版社,2000-11.
[4] 刘元安.未来移动通信系统概论[M].北京:北京邮电大学出版
社,1999.
[5] 周学泳,石丹.短信息(S MS )与W AP 的开发及应用[M].电子
工业出版社,
2002.
[作者简介]
詹咏松(1976.11-),男(汉族),北京人,博士研究
生,波导研究院技术部经理,高级工程师,研究方向:
2.5G,3G 下的无线数据通讯,W AP ,M MS ,S MS 等。
(上接第110页)
●随着电位器阻值的改变,三极管I B 、U B E 的大小也在改变。不同的工作状态,电流的放大倍数β不等。
●在三极管的放大区(R w 取)I C /I B 值近似相等,(R w 取
70%,75%,80%时);而在截至区和饱和区则值较小。在饱和
区U CE 值接近0,在截止区U CE 值接近直流电源V CC 。
3.2.2 测试电压放大倍数
仿真图如图2所示。
设置信号源XFG 1为幅度为100mv ,频率为1000H z 的正弦信号。
打开仿真开关,在输出端波形不失真的情况下,测试U o 、
Ui 的值,并计算放大倍数K V =U o /U i ,如表2所示。
表2 波形不失真的输入输出电压值
Rw 百分比R L
U S (mv
)Ui U o
K
v 75%不接入
1000.25 4.52618.175%接入1000.25 2.87511.575%
接入
250
0.34
3.922
11.6
可见当三极管放大电路的元件参数不改变时,电路的电压放大倍数基本上保持不变。
3.2.3 静态工作点对输出波形的影响
进入仿真图2,设置Us =100mv ,f =1000H z 。调节R w 分别为30%,75%,95%打开示波器显示输出波形如图3,图4,图5所示。
图3 饱和失真波形
图4 正常输出波形
图5 截止失真输出波形
由图可见,偏置电阻R w ,电流Ic ,电压Uc 各值适中,三极管工作在放大区;若偏置电阻R w 小,电流Ic 大,电压Uc 偏小,三极管工作在饱和区;反之三极管工作在截止区。
4 结论
用multisim 软件设计数字电路,如同在实验室面包板上搭接电路,且不受元器件种类、数量和测试仪
器的限制。
Multisim 高品质的性能、强大的分析能力使设计者轻松愉快、
卓有成效地完成设计任务。参考文献:
[1] 郑步升.Multisim2001电路设计及仿真入门与应用[M].北京:
电子工业出版社,2002-2.
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2003-4.
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业出版社,2001-1.
[5] 童诗白,华成英.模拟电子技术基础[M].北京:高等教育出版
社,2002-2.
[作者简介]
张 晶(1977-),女(汉族),辽宁大连人,硕士研究
生,助教。主要研究方向为电子线路及微机接口技术、人工智能;
李心广(1963.1-),男(汉族),湖南南县人,博士,
广东外语外贸大学信息学院副教授,研究方向:电子
设计与计算机应用。