Multisim10

Multisim10（精选8篇）

Multisim10 篇1

0 前言

随着电子设计自动化(EDA)技术的发展,开创了利用“虚拟仪器”、“虚拟器件”在计算机上进行电子电路设计和实验的新方法。目前,在这类仿真软件中,“虚拟电子实验台”——Multisim较为优秀,其应用逐步得到推广。这种新型的虚拟电子实验技术软件,在创建实验电路时,元器件、测试仪器均可直接从屏幕图形中选取,且仪器的设置、使用和数据读取方法以及外观都与现实中的仪表非常相似。因此在实际工作中,我们可以利用此软件实现计算机仿真设计与虚拟实验,并且设计与实验可以同步进行,可以边设计边实验,修改调试方便;设计和实验用的元器件及测试仪表齐全,可以完成各种类型的电路设计与实验;可方便地对电路参数进行测试和分析;可直接打印输出实验数据、测试参数、曲线和电路原理图;实验中不消耗实际上的元器件;实验所需元器件的种类和数量不受限制,从而实验成本低;实验速度快,效率高。因此,我们利用虚拟实验室中的虚拟仪器来组织完成数字时钟显示实验,进而显现其功能和数字时钟的工作原理。

此次仿真的数字时钟能够显示秒、分、时和上下午,并能够随时校正分钟和小时,其涉及的芯片主要包括:5个74LS90D;5个数码阳极显示管;1个74LS47D;1个74LS48D;2个74LS107D;1个74LS20D;1个74LD04D;1个脉冲发生器;若干电阻等。它由秒脉冲发生电路,秒、分、时和上下午计数显示电路,时间校准电路等组成。由秒脉冲发生器产生的秒脉冲信号→计秒电路→计分电路→计时电路,当秒计数满60后,分钟加1;当分满60后,时加1;当时计数器计满12时后,又开始下一个循环技术,只不过此时上下午产生变化。同时,可以根据需要随时进行时分的调整。简要过程如图1所示:

1 主要元件详介

下面,详细介绍各个元器件的功能,进而阐述数字时钟的工作原理。

1.1 二—五—十进制异步计数器

如图2所示,74LS90是二—五—十进制异步计数器,QA, QB, QC和QD分别是脉冲输出线。通过不同的连接方式,74LS90可以实现四种不同的逻辑功能;而且还可借助R01和R02对计数器清零,借助R9(1)和R9(2)将计数器置9。其具体功能详述如下:

a) 计数脉冲从INA输入,QA作为输出端,为二进制计数器;

b) 若将INB和QA相连,计数脉冲由INA输入,QD, QC, QB和QA作为输出端,则构成异步8421码十进制加法计数器;

c) 若将INA与QD相连,计数脉冲由INB输入,QA, QD, QC和QB作为输出端,则构成异步5421码十进制加法计数器;

d) 清零、置9功能:

1) 异步清零:当R01和R02均为“1”,R9(1)和R9(2)中有“0”时,实现异步清零功能,即QDQCQBQA=0000;

2) 置9功能:当R9(1)和R9(2)均为“1”,R0(1)和R0(2)中有“0”时,实现置9功能,即QDQCQBQA=1001。

1.2BCD-7段译码器/驱动器

BCD-7段译码器/驱动器是数字集成电路如图3所示,用于将BCD码转化成数码块中的数字,然后我们就能看到从0～9的数字。译码器原理(74LS47)译码为编码的逆过程。它将编码时赋予代码的含义“翻译”过来。实现译码的逻辑电路成为译码器。译码器输出与输入代码有唯一的对应关系。74LS47是输出低电平有效的七段字形译码器,它在这里与数码管配合使用,表1列出了74LS47的真值表,表示出了它与数码管之间的关系。

如图4所示,74LS48和74LS47功能类似,区别在于电流上。74LS47输出电压电流都比74LS48大,如果不是驱动很大的数码管的话,直接替换是可以的,如果电压较高,电流较大时,可以在74LS48的输出引脚上接一个三极管进行扩压扩流。

1.3 双下降沿JK主从触发器

如图5所示,触发器是存放二进制信息的最基本单元,是构成时序电路的主要元件。触发器具有两个稳态:即“0”态undefined和“1”态undefined.在时钟脉冲的作用下,根据输入信号的不同,触发器可具有置“0”、置“1”、保持和翻转功能。主从型JK触发器由两级RS触发器串接而成。主从型JK触发器的工作情况和逻辑功能主要有以下几个方面(表2):

1.4 74LS04反相器

图6所示,74LS04反相器是电子电路中简单而重要的一员,它可以将高点平转换为低电平,同时也可以将低电平转换为高电平。

1.5 74LS20双四输入与非门

74LS20双四输入与非门由两个四输入与非门构成,当输入的四个引脚上全是高电平时,输出时低电平;放有一个输入引脚时低电平时输出高电平。如图7所示,通过以上介绍让我们懂得了仿真所需要电子元器件的基本原理。

2 模拟仿真与分析

下面我们将利用这些元器件进行模拟仿真。用Multisim 7进行仿真实验的主要步骤包括:创建仿真电路图→寻找相关的仿真分析方法→启动Multisim 7仿真→仿真结果的处理。

仿真流程设计如图8所示。

首先,详细地分析一下本数字时钟的工作原理:这个电路图中有7个显示数字显示屏,其中上排左边两个表示分钟数,右边两个显示秒数;下派左边的一个显示A和P,分别代表上午和下午,右边的两个表示小时数。首先是电源,图8中我们直接用了一个5V,2MHz的电源,而实际的电子表电源可由555定时器构成频率为1kHz的多谐振荡器再经过三片74LS90D分频,把1kHz的频率降为1kHz。这个数字时钟中秒和分钟的显示主要由74LS90芯片来控制,芯片和数码管的连接方式如图9所示,数码管根据输入的脉冲来显示相应的数字,其数字显示对应如表3所示,由于数字时钟的秒和分以及时的个位数字的变化范围是0～9,因此当个位达到9时就要直接变为0,而不是A,这就需要进行调节控制,这里我们利用74LS90芯片的“清零”功能如表3所示,当4和2首次对应高电平时,将其清零,就能满足要求,不出现A而是0,因此,将其4和2分别与R01和R02相连。对于秒和分的十位数字要求其到达6后就要清零,因此将3和2连接到R01和R02上就能满足要求。而对于小时的十位的数字显示,为了进一步了解74LS47,便采用其进行译码,使其显示小时的十位数字。对于上下午P和R的显现较为简便,只需要当小时的十位由2变为0时进行转换便可以了。总体电路如图10所示:

为了更好的体现数字时钟的实际应用效果,我们对其进行了进一步更改,使其能够随时进行小时和分钟的调整,防止各种原因造成数字时钟的不准时,具体实现步骤如下:

a) 分钟的调节:利用联动开关,按下键盘上的空格键,使脉冲发生器的脉冲停止输送到74LS90,而是直接输送到分钟显示的74LS90上,这时每按下键盘的A键一次,分钟便会加1,从而实现分钟数的调节;

b) 小时的调节:小时调节时,首先按下键盘空格键盘上的空格键,此时秒停止,每一次再按键盘上的B键,小时会自动加1,通过小时的循环,便可以进而调整上下午的显示;

c) 时序分析:在连接完成后,我们可以对其进行运行仿真。打开运行开关,便可以看到秒钟开始运行起来,我们可以随时更改根脉冲的频率,从而改变计数速率。双击元件便可以得到如图11所示的脉冲频率、频宽比和电压的对话框,在Value选项Frequency中选择所需的频率即可。为了验证计数的正确性,我们可以对其进行时序分析,在分钟和秒钟处分别连接上示波器,对其波形进行分析,得到图12:从图中我们可以看到,每隔60s的周期分钟进行脉冲的变更,这就验证了电路连接的正确性,达到了预期目标。

在整个电路中,数字时钟显示仅通过综合学习过程中用到的简单的逻辑元件便可完成,并且和实际元件极为相似。因此,我们可以随时应用Multisim软件进行我们所设计的电路的准确性和可行性,从而节省人力财力和时间,提高科研效率。

3 小结

借助虚拟仪器来完成电子技术实验,具有低成本、高效率和低设备损坏率的特点,登陆相应的网站,如“www.Electronics Workbench.com”和“www.EDApart.com”等,在电子技术实验的教学过程中,首先利用虚拟器件,预先进行仿真设计和分析,然后再结合硬件仪器,加强学生们的实际操作能力,会使学生更加深入地了解实验内容,提高实验教学的效果。在电子教学实验中,借助仿真软件,学生不仅可以把课堂中所学到的知识,直接加以运用,而且还可以帮助他们把各个分离的知识点组合为一个整体。奥苏贝尔的有意义学习理论认为,人的学习应该是有意义学习,影响学习的最主要因素是学习者已掌握的知识,当学习者有有意义学习的意向,并把所要学的新知识同原有的知识联系起来时,有意义学习便发生了。所以仿真软件在电子线路实验教学中不仅是一种手段,而更是一种载体,借助这种载体,可以改进实验教学方法。

参考文献

[1]郑步生,吴渭.Multisim8电路设计及仿真入门与应用[M].北京:电子工业出版社.

[2]崔建明.电工电子EDA仿真设计[M].北京:高等教育出版社.

[3]王廷才,赵德申.电工电子技术EDA仿真实验[M].北京:机械工业出版社.

Multisim10 篇2

关键词：NI Multisim10；EDA；仿真；单管放大电路

中图分类号：TN721文献标识码：A文章编号：1007-9599 (2011) 08-0000-02

Single-tube Amplification Circuit Simulation Based on NI Multisim10

Yu Jianyong

(Changji Vocational and Technical College,Changji831100,China)

Abstract:Use NI Multisim 10 can realize the computer simulation design and virtual experiment,experiment,don't consume the actual components required components and type of experiment,experiment unlimited number of low cost,experimental speed,high efficiency;Experimental data accuracy.Design and successful experiment circuit can directly use it in production.

Keywords:NI Multisim 10;EDA;Simulation;Single-pipe amplifying circuit

NI Multisim10软件是一个专门用于电子电路仿真与设计的EDA工具软件。作为Windows下运行的个人桌面电子设计工具，NI Multisim10是一个完整的集成化设计环境。NI Multisim10计算机仿真与虚拟仪器技术可以很好地解决理论教学与实际动手实验相脱节的这一问题。使学习者可以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。NI Multisim10具有较为详细的电路分析功能，可以完成电路的瞬态分析和稳态分析、时域和频域分析、器件的线性和非线性分析、电路的噪声分析和失真分析、离散傅里叶分析、电路零极点分析、交直流灵敏度分析等电路分析方法，以帮助学习人员分析电路的性能。

下面就以单管放大电路的实验为例，利用NI Multisim10来完成整个实验，并且得出实验结论。就实验过程作详细说明，这一实例足以说明NI Multisim10仿真软件在教学环节中的优越性和实用性。

一、NI Multisim10软件概述

如图（1）所示，NI Multisim10启动欢迎界面：

图（1）

如图（2）所示，NI Multisim10操作界面：

图（2）

二、实验原理

在本实验中，应该掌握单管放大电路的电压增益，并比较测量值与计算值；测定单级共射极放大电路输入与输出波形的相位关系；测量共射极放大器的输入电阻，并比较测量值与计算值；测量共射极放大器的输出电阻，并比较测量值与计算值；测定负载电阻对电压增益的影响；测定无旁路电容时发射极电阻对共射极放大器电压增益的影响。

放大器的电压增益Au，可用交流输出电压峰值Uop除以输入电压峰值Uip来计算

Au=Uop/Uip

在单级共射极放大器中，集电极等效交流负载电阻为

//=

晶体管的输入电阻可估算为

300+（1+）

式中，为静态发射极电流，也可用静态集电极电流来代替。

当发射极旁路电容的容量足够大时，的容抗近似于零，与发射极电阻的并联总阻抗也近似于零，晶体管的发射极相当于交流接地，则电压增益的计算公式为

放大器的输入电阻为分压电阻、及晶体管输入电阻三者的并联值，即

=////

输出电阻近似于等于集电极负载电阻，即

=

当发射极旁路电容断开时，在发射极电阻上产生串联电流负反馈，则电压增益为

=-

当>>时，放大器的电压放大倍数为

=-

这时输入电阻为、和[]的并联值，即

=////[]

输出电阻仍近似等于集电极负载电阻。

三、电路实验原理图

如图（3）所示

四、在NI Multisim10搭建实验电路

建立如图（4）所示的单管放大电路，连接仪器仪表，并进行设置，双击函数信号发生器—XFG1，参数设置如图（5）所示。

图（4）

图（5）

单击仿真电源开关，激活电路进行仿真分析。电路达到稳态后，波形如示波器—XSC1如图（6）所示。

图（6）

由图（6）测量数据如表（1）所示：

表（1）

UipUopT

-19.991mV4.616V1.004mS

建立如图（7）所示电路，并如图所示，放置相应仪器仪表，在此实验电路中测量出的、值计算晶体管输入电阻。

图（7）

由实验仪器仪表测量静态工作点及β的测量值，数据如表（2）所示

表（2）

IBQ（U5）ICQ（U4）IEQ（U1）UBQ（U3）UCEQ（U2）

0.044mA3.716mA3.760mA3.255V10.011V

由表（2）中数据以及结合实验原理得出：

300+（1+）=300+（1+84）=888

由图（6）、图（7）、表（1）、表（2）以及结合实验原理得出结论如表（3）所示。

表（3）（负载RL为200KΩ电阻的情况）

UipUop（测量值）Au（理论值）

-19.991mV4.616V-230-187

（断开时）

1.98K8885792K-2.83

参考文献：

[1]付植桐.电子技术（第3版）[M].北京:高等教育出版社.2008,11

[2]李新平,郭勇.电子设计自动化技术[M].北京:高等教育出版社,2009,6

[3]张新喜.Multisim10电路仿真及应用[M].北京:机械工业出版社,2010,2

[4]聂典,丁伟.Multisim10计算机仿真在电子电路设计中的应用[M].北京:电子工业出版社,2009,6

Multisim10 篇3

1、Mulitisim10仿真软件的作用

(1) 弥补教学条件的不足。学校因为实验设备、场地、经费等方面的原因, 使一些教学实验无法进行, 利用Mulitisim10仿真软件, 可以弥补这些方面的不足。

(2) 避免真实实验或操作所带来的各种危险。利用Mulitisim10仿真软件进行虚拟实验, 则可以避免这种顾虑。

(3) 突破传统实验对“时、空”的限制。学生和教师可以不受时间、场地等因素的限制进行各种实验, 有助于提高实验教学质量。

(4) 利用Mulitisim10进行虚拟实验, 既提高了实物实验的成功率, 又降低了仪器的损坏率, 大大节约了实验教学的成本。

2、晶体管分压式偏置放大电路原理图

晶体管分压式偏置放大电路原理图如图1所示。根据图1所示电路参数, 理论计算值为:

3、利用Mulitisim10仿真软件进行电路分析

调节电位器RP, 启动仿真电源开关, 反复按键盘上的A键。观察示波器输出波形, 在输出波形不失真的情况下, 完成电路以下分析。

3.1 静态工作点分析

点击Analysis→DC operating Point→Output variables选择节点1、3、4, 然后点击Simulate按钮, 系统自动显示出运行结果, 如图1所示。

由图1所示, 可看出V1=VBQ=2.53127V, V3=VEQ=1.88811V, 与理论计算VBQ=2.67V, VEQ=1.97V, 说明仿真结果与理论计算近似相等。

3.2 动态分析

点击Analysis→AC Analysis, 将弹出AC Analysis对话框, 进入交流分析状态。按下“Simulate” (仿真) 按钮, 即可在显示图上获得被分析节点的频率特性波形, 图1中节点5的仿真分析结果如图2所示。

3.3 失真分析

失真分析用于分析电子电路中的谐波失真和内部调制失真 (互调失真) , 该分析能确定电路中每一个节点的二次谐波和三次谐波的复值。本例分析了图1电路中的节点“4”, 分析结果如图3所示。

4、结语

除了上述仿真内容以外, 还可以观测电路节点随直流电源电压变换情况, 即直流扫描分析;利用噪声分析检测电子线路输出信号的噪声对电路的影响。本文通过应用Multisim10软件对晶体管分压式偏置电路进行仿真分析, 结果表明仿真与理论分析、计算结果基本一致, 也正体现出了Multisim10虚拟仿真实验可以不受时间、空间以及实验设备的限制, 可以十分迅速快捷的获取实验数据, 大大提高了实验的效率, 同时也为学生提供了一个很好的学习平台, 并为学生创造性思维的培养, 打下了一定的基础。

参考文献

[1]肖志红主编, 电工电子技术[M].机械工业出版社, 2011年1月第1版.

[2]熊旭军.基于Multisim的差分放大电路仿真分析[J].现代电子技术, 2009, 4:15-20.

Multisim10 篇4

电子类专业开设的电子技术课程是一门实践性很强的课程, 电子电路的设计与分析是其中必不可少的重要环节。在实践环节, 往往是学生在实验室根据给定的电路图, 选择元器件搭建实验电路。甚至部分实验使用实验箱现成的电路模块, 连接电路测量数据, 得出结论。在验证性实验中, 由于元件老化、损坏、参数误差、仪器仪表精度、经济条件等因素的影响, 往往得不到最佳的实验效果;在进行简单电子电路的设计焊接时, 往往直接根据电路图, 利用万能板进行焊接制成。这样存在的问题是容易造成元器件的浪费, 不利于电路的调试与测试。

随着计算机技术的发展, 逐渐将仿真软件引入电子电路的设计过程。这样可以将在实验室进行的内容放到Multisim的虚拟环境搭建电路, 仿真运行, 分析与调试;或者先仿真调试电路的正确性, 再进行焊接, 可大大节约成本, 提高效率。

EDA (电子设计自动化) 技术包括电子电路设计、计算机模拟仿真和电路分析、PCB (印制电路板) 自动化设计3个方面的内容[1]。Multisim软件是加拿大Interactive Image Technologie (简称IIT) 公司推出的从电路仿真设计到版图生成全过程的电子设计工作平台, 它是一套功能完善、操作界面友好, 方便使用的EDA工具。被美国NI公司收购后, 更名为NI Multisim。V11.0是其最新推出Multisim版本[2]。

Multisim软件可以测试和演示各种电子电路, 包括电工电路、模拟电路、数字电路等, 本文对模拟电子技术中的单管阻容耦合共射放大器设计仿真分析实例作一介绍。仿真结果表明, 仿真与理论分析和计算结果一致。该软件的使用给了学生一个宽松的电路实验环境, 使学生的思维在可发散处多向辐射, 使得学生创新思维生根发芽。

2 Multisim10功能与特点

Multisim, 是一个原理电路设计、电路功能测试的虚拟电路仿真软件。它可以虚拟设计测试和演示各种电子电路 (电工学、模拟电路、数字电路等) , 能够进行详细的电路分析功能, 以帮助设计人员分析电路的性能, 是电路设计中必不可少的软件。

本文仿真使用的版本为NI Multisim 10.0, 它的主要特点有:

(1) Multisim 10的元器件库提供数千种电路元器件供实验选用, 同时也可以新建或扩充已有的元器件库, 而且建库所需的元器件参数可以从生产厂商的产品使用手册中查到, 因此也很方便的在工程设计中使用。

(2) Multisim 10的虚拟测试仪器仪表种类齐全, 有一般实验用的通用仪器, 如万用表、函数信号发生器、双踪示波器、直流电源;而且还有一般实验室少有或没有的仪器, 如波特图仪、字信号发生器、逻辑分析仪、逻辑转换器、失真仪、频谱分析仪和网络分析仪等。

(3) Multisim 10具有较为详细的电路分析功能, 可以完成电路的瞬态分析和稳态分析、时域和频域分析、器件的线性和非线性分析、电路的噪声分析和失真分析、离散傅里叶分析、电路零极点分析、交直流灵敏度分析等电路分析方法, 可以帮助设计人员分析电路的性能。

(4) Multisim 10可以设计、测试和演示各种电子电路, 包括电工学、模拟电路、数字电路、射频电路及微控制器和接口电路等。可以对被仿真的电路中的元器件设置各种故障, 如开路、短路和不同程度的漏电等, 从而观察不同故障情况下的电路工作状况。在进行仿真的同时, 软件还可以存储测试点的所有数据, 列出被仿真电路的所有元器件清单, 以及存储测试仪器的工作状态、显示波形和具体数据等。

(5) 利用Multisim 10可以实现计算机仿真设计与虚拟实验, 与传统的电子电路设计与实验方法相比, 具有如下特点:设计与实验可以同步进行, 可以边设计边实验, 修改调试方便;设计和实验用的元器件及测试仪器仪表齐全, 可以完成各种类型的电路设计与实验;可方便地对电路参数进行测试和分析;可直接打印输出实验数据、测试参数、曲线和电路原理图;实验中不消耗实际的元器件, 实验所需元器件的种类和数量不受限制, 实验成本低, 实验速度快, 效率高;设计和实验成功的电路可以直接在产品中使用。

3 单管阻容耦合共射放大器的设计与仿真实例

运行Multisim 10, 即会在仿真工作区内自动新建一个文件名为“Circuit 1”的空白电路文件, 在此文件的电路仿真工作区按照如图1所示放置元器件、布局、连线, 并存盘。在Multisim 10中测得, 小信号时三极管 (2N222A) 的VBE (on) =0.75V, 放大系数为220。

3.1 静态分析

静态工作点的分析可采用“参数估算法”、“直流工作点分析法”、“设置探针”等方法, 这里选用“直流工作点分析法”来做一介绍。

使用“仿真分析”的方法测量静态工作点。单击Multisim界面菜单“仿真/分析/直流工作点分析……”按钮。在弹出的对话框中选择待分析的电路节点, 单击“仿真”按钮进行直流工作点仿真分析, 如图2所示。点击“仿真”按钮, 即有分析结果 (待分析电路节点的电位) 显示在“分析结果图”中, 如图3所示。

依分析结果 (相当于“电路电压测量”中待测试点相对于参考点的电压降) , 有:

3.2 动态分析

在测量电路的电压放大倍数AU时, 选用的电路如图4所示。

用示波器分别测量输入、输出信号的波形如图5所示, 用游标读出输入和输出信号电压的峰值分别为Vipp=10.648mV Vopp=497.291mV, 则可得出单管共射极电路的电压放大倍数为

测量输入电阻Ro与输出电阻时, 可选取的方法有“串接电阻法”或“等效电路法”, 这里选用“等效电路法”来进行测量。

测量电路输入电阻Ri时, 在如图6所示的电路中, 从节点2向电路右边戴维南定理的总等效电阻即为其输入电阻。电路中在输入回路中接入电压表和电流表 (设置为交流AC) , 运行仿真开关, 读取电流表和电压表的读数, 得出在1KHz的频率下该电路的输入电阻为:Ri=Ui/Ii=10×10-33.088×10-6≈3.238KΩ。

测量电路输出电阻Ro时, 在如图7所示的电路中, 根据输出电阻的计算方法, 将负载开路, 信号源短路, 在输出回路中接入电压表和电流表 (设置为交流AC) , 运行仿真开关, 读取电流表和电压表的读数, 得出在1KHz的频率下该电路的输出电阻为:Ro=UoIo=1 0.510×10-3≈1.960KΩ。

4 总结

应用Multisim仿真软件可以方便、准确地搭建各种电子电路进行测试与仿真, 并且电路修改、调试方便, 仪器数据准确、波形显示清晰、准确, 实时性好。避免了传统实验室仪器老化、元器件参数等误差所导致的测试结果的不准确性, 从而节约了成本, 极大地提高了电子电路的设计效率和设计质量, 为设计者提供了方便。

本文应用Multisim10软件对单管共射放大器的电路搭建、静态及动态参数的测量及计算方法进行了阐述, 结果表明仿真与理论分析和计算结果一致, 突破了传统实验中硬件设备条件的限制, 大大提高了实验的效率和成本, 为后续Multisim10在电子电路设计中的应用打下了基础。

摘要：Multisim软件是一种原理电路设计、电路功能测试的虚拟电路仿真软件。本文介绍了Multisim10软件的功能与特点, 通过对单管阻容耦合共射放大器的实例分析, 验证了其在电子电路设计与仿真中所起的作用。

关键词：电子设计自动化 (EDA) ,Multisim,仿真

参考文献

[1]叶建波.用Multisim8软件实现电子电路的仿真.电子工程师, 2005 (7) :18-20

[2]王荔芳, 余磊, 周晓华.放大电路的Multisim10仿真分析.现代电子技术, 2011 (18) :172-174

[3]余群一, 舒华, 陈新兵.Multisim进行电子电路设计的教学研究.实验科学与技术, 2007 (10) :118-120

[4]高娟, 李峰.基于Multisim的电子电路仿真研究.青岛职业技术学院学报.2006 (6) :63-65

[5]李剑清.Multisim在电路实验教学中的应用.浙江工业大学学报.2007 (10) :543-546

[6]卢艳红.基于Multisim10的电子电路设计、仿真与应用[M].北京:人民邮电出版社, 2009 (9)

Multisim10 篇5

关键词：Multisim 10特点,负反馈放大,频率特性,仿真

为了验证所设计的电路是否已达到设计要求的技术指标, 以及通过调整电路中元器件的参数使电路达到最佳的性能, 工作人员在电子产品设计和开发的过程中必须经常对所设计电路进行实物模拟及调试。但是由于模拟、调试方法费工费时, 且结果的准确性也会受实验环境、实验条件、实物制作水平等影响, 从而限制了工作效率。自20世纪80年代起, 随着计算机技术的快速发展, 分析、设计电子电路的方法发生了重大变革, 出现了一大批具有特色的E D A软件, 使以定量估算和电路实验为技术的电路分析、设计方法得到了改变, 其中Multisim 10软件就是被广泛应用的EDA软件之一。

1、差动放大电路仿真分析

下面以差动放大器为例, 研究介绍该软件的使用方法。

1.1 绘制电路原理图

按图1所示电路进行连接, 通过对文件重新命名为“电压负反馈放大电路.ms10”并保存到相应的路径下。

1.2 电路结构

从图1可以看出, 该电路诶带有负反馈的两级阻容耦合放大电路, 在电路中通过R13把输出电压uo引回到输入端, 加在三极管Q1上, 在放射极电阻R F 1上形成反馈电压uf。根据反馈的判断法可知, 它属于电压串联反馈。开关K闭合, 负反馈接入放大电路;反之, 为不带负反馈放大电路。

闭环电压放大倍数:

式中Au为开环电压放大倍数;1+Au Fu为反馈深度。

反馈系数:

输入电阻:

输出电阻:

式中Ro为基本放大器的输出电阻, Auo为基本放大器Rl=∞时的电压放大倍数。

1.3 仿真分析

1.3.1 Q点分析

选择Simulate 10菜单中的Analysis命令, 然后选择DC Operating Point子命令, 分析静态工作点, 选择3、4、6、7、8、12作为分析输出节点, 分析结果如图2所示。

1.3.2 负反馈放大电路放大倍数的分析

运行并双击示波器图标, 按下开关S1与不按下对应的输入、输出波形如图3a、3b所示, 示波器设置相同, 图形上方的为输入波形, 下方为输出波形。可以看出输入、输出波形同相位, 波形基本无失真, 但是有反馈的电路放大能力有所下降。

选择Simulate 10菜单中的Analysis命令, 然后选择AC Analysis子命令, 在弹出的对话框中, 在Frequency Parameters选项卡中设置Start frequency为1Hz, Stop frequency为1CHz, 其他为默认设置。在Output variables选项卡中选择节点10作为分析节点, 单击Simulate按钮, , 可见有负反馈时, 降低了放大倍数, 却拓宽了频带。

限于篇幅原因, 负反馈对波形失真、频带宽度等指标的影响不再进行阐述, 有兴趣的读者可进行自行分析并查阅相关文献资料。

2、结语

Multisim10 篇6

1 Multisim10.0仿真软件的特点

1.1 采用直观的电路图输入方式, 界面友好、操作方便、简单易学

该软件在Windows平台上运行, 其界面与其它Windows应用软件相似, 因此学生学习使用时, 很容易上手。另外, 该软件采用直观的图形界面创建电路, 在屏幕上模仿真实实验室的工作台, 简单直观。

1.2 具有庞大的元器件库

该软件具有1600多种元件模型, 具备如信号源、基本元器件、模拟数字集成电路、指示器件、控制部件、机电部件等各种元器件, 而且仪器的操作开关、按键与实际仪器仪表极为相似, 可以对模拟、数字电路和混合电路进行仿真, 实时显示测量结果。

1.3 完善的电路分析手段和分析方法

该软件具有电路的瞬态分析、稳态分析、时域分析和频域分析, 器件的线性和非线性分析, 电路的噪声分析和失真分析, 以及离散傅里叶分析、交直流灵敏度分析和容差分析等电路分析方法。通过这些分析, 可以了解电路的基本状况, 测量和分析电路的各种响应, 其结果比用实际仪器测量的精度更高, 范围更宽。

2 Multisim10.0仿真软件在具体实验中的研究

平常的实验环节会出现很多不可预知的误差, 而且学生还无法从理论上准确的去判断实验结果的出现是正确还是错误, 也无法判断错误是如何产生的, 导致一次实验课下来, 学生根本没有学习到应有的理论知识, 只会盲目的按照老师的指导去做实验, 无法领会其中的涵义。所以把仿真软件加入到实验中, 可以从旁监控结果, 也可在第一时间知道错误出在哪儿, 避免了不必要的时间浪费。

下面以RLC串联谐振电路实验为例, 介绍Multisim10.0仿真软件加入到实验中的好处。

对于RLC串联谐振实验来说, 就是用简单的R、L、C串联电路组成, 当正弦交流信号的频率f改变时, 电路中的感抗、容抗随之改变, 电路中的电流也随f而变。去电阻R上的电压Uo作为响应, 当输入电压Ui的幅值维持不变时, 在不同频率的信号激励下, 测出Uo之值, 然后以f为横坐标, 以Uo为纵坐标, 绘出光滑的曲线, 即为幅频特性曲线, 亦称谐振曲线。在谐振曲线最高点, 也就是Uo最大值时所对应的频率为谐振频率f0, 在输入电压为定值时, 电路中的电流达到最大值, 且与输入电压Ui同相位。从理论上讲, 此时Ui=UR=UO, UL=UC=QUi, 式中的Q称为电路的品质因数。Q值越大, 曲线越尖锐, 通频带越窄, 电路的选择性越好。

由于不同的Q值会影响最后的实验数据的测量, 当Q>0.707时, UL与UC的变化会在谐振点附近出现峰值然后再变化, 而Q<0.707时, UL与UC的变化就是逐渐减小和增大的关系, 变化趋势非常明显, 这个时候学生做实验往往事先并不清楚Q值的大小, 所以无法立刻判断出所测数据是否正确, 此时, 如果在实验同时加入Multisim10.0仿真软件, 则可以从旁协助学生检查数据测量的准确性。

3 结果仿真

在Multisim10.0仿真软件中绘制出所需电路图, 把固定的信号源接入进回路, 在电阻R两端接入一个交流毫伏表去测量UO值, 并实时更新数据变化, 使仿真软件完全配合电路操作, 并监控数据, 误差在0.001V之内可接受。仿真电路图如图2所示。

4 结论

由上面的例子可看出, 在实验操作中加入电脑仿真软件的监控, 会使数据的测量变得精确许多, 也同时使学生更加确定自己所验证的理论知识是否与实际操作的结果相符合, 更深层次的去理解并掌握理论知识, 同时又锻炼了动手能力, 还掌握了一门仿真软件, 使学生在踏入社会之前掌握了更多实用的技术。但是, 需要强调的一点是不论是哪种形式的仿真软件, 都只能作为一种辅助工具去协助实验, 而不能代替真正的实验操作。因为作为工科的学生来说, 完全纸上谈兵是不行的, 必须掌握相应的动手能力, 而这个能力就要靠平时的实验与实习中慢慢积累经验了, 并不是一蹴而就的, 所以作为高校工科教师一定要正确引导学生使用相关的辅助工具, 去完成学生最终要掌握的理论知识, 而不是完全依赖于任何一种语言或者是仿真软件去实现。

参考文献

[1]康怡, 范寒柏.EDA技术在电子技术教学中的应用[J].电气电子教学学报, 2000 (3) :10-221.

[2]胡永卫, 何宇林.浅议Multisim仿真软件在《电工电子技术》课程中的应用[J].中国校外教育, 2008 (7) .

Multisim10 篇7

Multisim10是美国NI(National Instruments）公司开发的EWB(Electron-ics Workbench EDA）仿真软件，该软件基于PC平台，采用图形操作界面虚拟仿真了一个与实际情况非常相似的电子电路实验工作台，它几乎可以完成在实验室进行的所有的电子电路实验，已被广泛地应用于电子电路分析、设计、仿真等项工作中，是目前世界上最为流行的EDA软件之一。它不需要真实电路环境的介入，具有仿真速度快、精度高、准确及形象等优点。通过对实际电子电路的仿真分析，对于缩短设计周期、节省设计费用和提高设计质量有重要意义[1,2]。

励磁电流是励磁系统的重要参数，主要作用包括：励磁电流显示、励磁调流调节器反馈量、过励限制器输入参数、强励功能限制参数、过励保护参数。此外还用做失磁保护判据参数。可见，励磁电流是励磁系统中的重要参数，其采样的准确性会直接影响到励磁调节器的调节、限制及保护功能的正常工作[3,4]。

利用Multisim 10软件对励磁系统的励磁电流采样回路进行了仿真，仿真分析结果与实际测试值一致。

1 励磁系统励磁电流采样回路设计

UNITROL5000励磁系统的励磁电流采样原理图[5如图1所示。

励磁系统装置通过安装在可控硅整流桥交流输入端（励磁变压器副边）的励磁电流互感器可以测量励磁电流。电流测量回路设计的励磁变副边CT二次侧额定电流为1 A的电流信号。励磁变副边CT的二次侧电流通过二极管整流桥整流后送到并联的取样电阻上，取样电阻根据励磁系统的额定励磁电流、励磁电流互感器的变比确定。当电流互感器CT副边的额定电流为1 A时，取样电阻电压Udc为1.5 V，励磁调节器采集该直流电压值从而计算获得实际的励磁电流值。

2 常见故障仿真模拟

利用Multisim 10软件，搭建上述励磁电流采样电路[6,7]如图2所示。

当输入三相正弦交流电流后，利用示波器测量输出电压波形如图3所示。

可见，正常无法以常规手段获得直流电压DC的值，但是利用仿真手段很容易获取，下面分别对励磁变副边CT各种接线情况下的采样电压进行仿真，结果如下：

励磁变副边安装2只、3只CT时采样电阻R1两端电压，如表1所示。

V

励磁变副变CT公共端接地时采样电阻R1两端电压，如表2所示。

V

励磁变副变CT接入PSI板一相CT接线反向时采样电阻R1两端电压，如表3所示。

V

励磁变副变CT接入PSI板两相CT接线反向时采样电阻R1两端电压，如表4所示。

V

励磁变副变CT接入PSI板三相CT接线反向时采样电阻R1两端电压，如表5所示。

V

3 仿真结果分析

无论励磁变副边电流互感器采用2只或3只，励磁调节器采集励磁电流大小一样；但是，考虑到有一只互感器损坏时会导致励磁系统各限制器工作不正常，建议采用3只电流互感器；当励磁变副边电流互感器采用2只CT时，CT接线不允许接地，否则励磁电流采样值偏小，为原值的0.677倍；当励磁变副边电流互感器采用2只CT时，CT接线接入到电路板有一相接反向时，励磁电流采样值增大为1.24倍，当两相全反时励磁电流大小不变；当励磁变副边电流互感器采用3只CT时，CT出线接地不影响励磁电流采样，有一相或两相CT接入到电路板反向时，励磁电流采样值增大为1.66倍，三相全反时励磁电流采样大小不变。上述检测值在实际试验过程中进行模拟，结果与仿真分析基本一致。

4 结语

本文利用Multisim 10软件强大的仿真功能，对励系统中励磁变副边电流互感器不同接线情况下励磁调节器的励磁电流采样值的变化情况，进行仿真分析并给出各种不同情况下的采样值，为现场调试及维护人员快速做出故障判断提供了重要的参考依据。

利用Multisim 10仿真软件，不仅能对励磁电流采集回路进行仿真分析，还能对励磁系统其他采样回路及可控硅整流桥输入/输出回路进行仿真分析，可以有效降低试验成本，提高试验验速度和效率。

参考文献

[1]向刚.基于Multisim10的电路仿真研究[J].技术纵横,2011(2):56-57.

[2]王莲英.基于Multisim10的电子仿真试验与设计[M].北京:北京邮电大学出版社,2013.

[3]杨冠城.电力系统自动装置原理[M].5版.北京:中国电力出版社,2012.

[4]竺士章.发电机励磁系统试验[M].北京:中国电力出版社,2005.

[5]ABB.UNITROL5000励磁系统用户手册[EB/OL].[2011-11-21].http://www.docin.com/p-291705847.html.

[6]杨威,左月明,吴海云.基于Multisim的整流滤波电路仿真分析[J].山西农业大学学报,2012,32(3):281-283.

Multisim10 篇8

Multisim10是加拿大图像交互技术公司推出的最新版电子仿真软件,它提供了强大的元件库、虚拟仪器库,设计界面简洁,适合模拟/数字电路的设计仿真。电子工程师和电子教学工作者可以利用它轻松地完成从理论到原理图的设计与仿真、再到电路原型的设计和测试[1,2]。电子电路或电子设备在安装,调试、维护时,信号发生器是在整个过程中必不可少的设备之一,可用于测试或检修各种电子仪器设备中的低频放大器的频率特性、增益、通频带等。本文采用Multisim10设计一输出频率为20Hz～200kHz,幅度为0V～5V的低频信号发生器。

1 低频信号发生器的系统原理

RC串并联振荡器的优点是稳定度高,非线性失真小,正弦波波形好,因此在低频信号发生器中获得的广泛的应用。低频信号发生器的系统框图如图1所示。包括主振电路、跟随器、衰减电路、功率放大器[3,4]。主振级产生低频正弦振荡信号,经电压放大器放大,达到电压输出幅度的要求,经输出衰减器可直接输出电压,用主振输出调节电位器调节输出电压的大小。电压输出端的负载能力很弱,只能供给电压,故为电压输出。振荡信号再经功率放大器放大后,才能输出较大的功率。阻抗变换器用来匹配不同的负载阻抗,以便获得最大的功率输出。电压表通过开关换接,测量输出电压或输出功率。

1.1 RC选频网络

主振采用RC串并联正反馈电路振荡电路,以及由同相比例放大器构成。RC串并联振荡器的频率调节方便,调节范围也较宽,其是一种正反馈式振荡器,R1、C1、 R2、C2构成的选频电路如图2所示,为了分析方便,取R1=R2=R,C1=C2=C,该选频网络中的传输系数Fu与相位角φF为:

undefined;

undefined

当频率undefined时,则有undefined,即相移φ=0,F为最大[5,6,7]。

1.2 起振稳幅

RC串并联电路维持自激振荡条件:(1)幅度条件:AF=1 表示反馈信号与输入信号的大小相等。(2)相位条件:ψ=2nπ(n为整数),表示反馈信号与输入信号同相。在电路开始起振时,激励信号很弱,这时电路需要正反馈,即AF>1,电路才能起振。起振后,输出信号的幅度慢慢增大,当达到设定值时,必须使AF=1,输出信号幅度才能稳定下来。因F=1/3,A为同相比例放大器,即A=1+RF/R=3,RF=2R。也就是说电路起振时RF>2R,输出达到设定值时RF=2R。为此RF由电位器RP与参考电阻RT两部分构成,RT并一正一反两二极管,起振时随反馈回路电流增大阻值减小,达到起振稳幅作用[5]。

1.3 频率调节设计

电路输出频率为undefined。调节输出信号频率时,通过调节R、C(如图3所示)。R有三个值可选,C采用双联可调电容。输出频率调节方法:

K:双联波段开关,切换R,用于粗调振荡频率。

C:双联可调电容,改变C,用于细调振荡频率。

1.4 幅度调节设计

低频信号发生器中的输出电压调节,可以分为连续调节和步进调节。为了输出电压步进和连续可调,采用电位器作连续电压调节,用衰减器作步进电压调节,按每档的衰减数逐档进行,衰减定为20dB、40dB、60dB三个档。衰减器电路如图4所示,图中R1=9000Ω,R2=900Ω,R3=90Ω,R4=10Ω[8]。这就使得它在电路中可以起到阻抗匹配的作用,能够使得后一级的放大电路更好地工作。电压跟随器常用作中间级,以“隔离”前后级之间的影响,此时也称之为缓冲级。

undefined

2 电路仿真

采用Multisim10,对信号源主振电路进行仿真,在工作区建立电路参数设置如图5所示,打开仿真按钮,电路起振并稳幅波形如图6所示,改变RC串并联回路R,C的参数,可得不同输出频率信号。(1)当R=32Ω,C=20nF,fo=249kHz,(2)当R=160Ω,C=10nF,,fo=10Hz。

3 硬件安装注意事项

(1)主振电路放大器与跟随器中集成运放选择注意要考虑带宽。(2)硬件电路调试时,如电路不能起振,图3中的RP可考虑用47k电位器代替以供调节。(3)为了有最佳负载输出信号,信号发生器应根据外接负载电路的实际负载值,输出阻抗进行变换与之对应。

4 结束语

采用Multisim10对RC正弦波振荡电路进行了设计仿真,仿真说明:设计低频信号发生器,低频达到10Hz,高频达到249.6kHz,幅度达到5V,波形失真度不到1%,完全符合设计的指标。由此可见,Multisim10可用于电子电路的设计,仿真分析,同时又可广泛应用于实验教学等方面,它简化了设计过程,节约了实验器材和仪器仪表的损耗,值得推广使用。

参考文献

[1]吴凌燕.基于Multisim10的正弦波振荡电路仿真[J].国外电子测量技术,2011,30(7):75-76.

[2]兰羽,周茜.虚拟仪器在教学中的应用[J].山西电子技术,2005(4):23-24.

[3]胡继胜,李洪.基于SoPC/NIOSII的信号发生器设计与实现[J].测控技术与仪器仪表,2011,37(6):91-94.

[4]陈亚军,陈隆道.基于Verilog HDL的信号发生器的设计[J].电子器件,2011,34(5):525-528.

[5]张庆玲,王凡.基于直接数字频率合成芯片的正弦信号发生器[J].电子测量技术,2008,31(9):174-177.

[6]任志平,党瑞荣,高国旺.基于EDA技术的智能函数发生器的设计[J].科学技术与工程,2008,8(4):1076-1078.

[7]曾芳,李勇.基于DDS芯片AD8952的正弦信号发生器及其在通信中的应用[J].电子测量技术,2007,30(9):150-152.