Multisim 12 仿真在电子电路设计中的应用(txt+pdf+epub+mobi电子书下载)

作者：聂典等

出版社：电子工业出版社

格式: AZW3, DOCX, EPUB, MOBI, PDF, TXT

Multisim 12 仿真在电子电路设计中的应用试读：

本书编写的目的不仅是让它成为一本计算机学习用书，还希望为所有学习电子电路和从事这方面工作的读者提供一条更加经济、高效的设计新途径和指导。本书既适用于Multisim仿真软件的初学者，也适合具有一定的计算机仿真软件使用经验和想通过使用Multisim仿真软件进行电子电路设计的读者。

计算机仿真软件Multisim 12是美国国家仪器公司（NI公司）推出的基础仿真工具。市面上已有各种版本Multisim的书籍出售，但大多着眼于介绍软件的使用，与教学结合较少。本教材是在借鉴多方面的宝贵经验，并切实考察多个学科教学实际情况的基础上，本着为电子电路教学贡献微薄之力的宗旨，在多方面的努力和帮助之下完成的。本书除包含以往各个版本的功能外，还介绍了Multisim 12新增加的一些功能和仪器、分析方法的使用。

本书阐述了Multisim 12的各项主要功能，利用详细的图表和文字说明，指导读者从了解软件本身开始，直到学会建立一个完整电路和进行仿真、分析以及产生报告等操作。从总的结构上看，本教材主要内容有：第1章概述；第2章Multisim 12元件库；第3章Multisim 12仪器仪表的使用；第4章Multisim 12的基本分析方法；第5章Multisim 12在电路分析中的应用；第6章Multisim 12在模拟电路中的应用；第7章Multisim 12在集成运放中的应用；第8章Multisim 12在通信电路中的应用；第9章Multisim 12在射频电路中的应用；第10章Multisim 12在数字电路中的应用；第11章Multisim 12在电子测量中的应用；第12章Multisim 12在电源电路中的应用；第13章基于Multisim 12的单片机仿真；第14章Multisim 12在数字通信原理中的应用；第15章Multisim 12在PLC控制系统中的应用；第16章Multisim 12中的PLD仿真设计；第17章ELVIS在Multisim 12中的仿真。书中还含有大量插图、图表，内容详细，图文并茂，资料翔实，涉及范围广。

本书由聂典、李北雁、聂梦晨、宿潇鹏等人编写。在编写过程中，得到NI公司Arnold Hougham先生、Evan Robinson先生以及陈庆全老师、李滨、葛松山等同志的大力协助与支持，谨此向他们表示衷心的感谢！

因时间仓促，作者水平所限，书中难免会有错误和疏漏的地方，恳请各位专家和读者批评指正。读者在使用本教材及软件过程中遇到各种疑问，可随时与作者联系。联系方式如下：

聂　典　手机：13851865438

　　　　E-mail：nnnnff@126.com；　nnnnffnnnnff@sina.com.cn

　　　　QQ：602126676第1章概　述1.1　Multisim 12新特性

Multisim 12添加了新的SPICE模型、NI和行业标准硬件连接器、模拟和数字协同仿真并增强了可用性，可帮助用户提高系统设计和电路教学的效率。1.1.1　如何使用Multisim片段分享电路文件

1.部分片段

部分片段主要用来分享单个元件，电路的一部分以及没有包括子电路或层次模块的整个电路文件。如果需要分享的电路中包括子电路或者层次模块，请使用整体片段。在片段PNG文件的左上角，会有一个片段标识图标，带有Multisim的小图标。

图1.1中显示的是一个基本RC电路的Multisim部分片段范例。注意边框是虚线。从这个文档中将该片段拖放到Multisim环境的设计图纸上。一旦电路出现在Multisim中，就可以单击左键来将电路放置到设计中。如果没有打开的设计文件，Multisim会创建一个新的设计然后放置这些元件。但是，元件的位置并不能完全保证一模一样。

2.整体片段

整体片段主要用于分享整个Multisim设计文件，包括任何的子电路和层次模块。在片段PNG文件的左上角，会有一个片段标识图标，带有Multisim小图标，并且图标下面会有一页纸的图案。

图1.2展示的是和上例相同的RC电路的Multisim整体片段。注意，该片段的边框是实线。从这个文档中将该片段拖放到Multisim环境的设计图纸上。Multisim会创建一个新的设计，其中会包括该片段所示的电路。图1.1　部分片段图1.2　整体片段

3.PLD设计和部分片段

另外，可以在Multisim中使用带有可编程逻辑器件（PLD）的Multisim片段。在PLD部分片段和PLD整体片段的片段PNG文件与非PLD部分和整体片段的PNG文件图片左上角的标识图标不同，在原有图标的右边还会有一个PLD器件的图标。不推荐推荐

4.支持的浏览器和系统环境

因为在某些浏览器、E-mail应用程序、社交媒体站点或者文字处理应用程序中，PNG文件的信息会被截取和压缩以减小服务器的负荷和文件大小，所以在上传Multisim电路片段文件到这种环境中时，电路文件信息有可能从PNG文件中被移除。如果发生这个现象，Multisim片段将失去通过拖放上传的图片实现共享的作用。表1.1列出了支持的浏览器和工作环境。如果发现列表中有任何的问题，或者发现其他的不在列表中浏览器也支持并且应该添加进去，请联系NI技术支持小组。表1.1　支持的浏览器及工作环境

如果拖放功能不被支持，也可以通过上传Multisim片段PNG文件附件的方式来进行共享，这个办法应该是之前共享Multisim文件的常用办法。这样，就可以下载Multisim片段文件，并将该文件拖放到Multisim环境中。

5.创建部分片段

要创建一个部分片段，首先从放置在电路图上的元件开始。单击鼠标拖动，或者按住Ctrl键然后依次单击需要创建到部分片段中的元件和导线（网格）。

选择完成以后，右击鼠标，从弹出的快捷菜单中选择Save selection as snippet… 菜单项，会弹出另存为（Save As）对话框，提示选择Multisim片段文件的路径和文件名。选择保存来存储部分片段到指定的位置。如图1.3所示。图1.3　创建部分片段

也可以选择需要创建到Multisim部分片段的元件，然后浏览File→Snippets→Save selection as snippet…菜单来达到相同的目的。同样地，会弹出另存为（Save As）对话框，提示选择Multisim片段文件的路径和文件名。选择保存来存储部分片段到指定的位置。

注意，如果没有选择任何的元件或导线，Save selection as snippet 选项将显示为不可用。现在已经可以发布或共享自己的Multisim部分片段了。

6.创建整体片段

由于Multisim整体片段将包括活动页面中的所有的元件和导线，所以不需要选择任何的元件或导线。但是，必须确保想要创建到片段中的电路是一个活动设计文件。浏览File→Snippets→Save active design as snippet… 菜单项，会弹出另存为（Save As）对话框，提示选择Multisim片段文件的路径和文件名。选择保存来存储部分片段到指定的位置。如图1.4所示。

7.使用部分片段

要使用部分片段，将一个嵌入式的部分片段图片或者一个保存好的部分片段PNG文件拖放到活动的Multisim设计中。NI不推荐使用部分片段来分享PLD电路设计文件。PLD电路设计通常包括相关联的映射文件将其输入和输出与FPGA和PLD器件的引脚作对应，这个通常不能简单地转换到片段中。所以，如果要分享一个PLD设计文件，请使用PLD整体片段。如图1.5所示。图1.4　创建整体片段图1.5　使用部分片段

Multisim会将部分片段中的内容放置在Multisim剪切板中，这样就可以将元件放置到想要放置的任何地方。单击将元件放置在电路图上，如图1.6所示。

8.使用整体片段

要使用整体片段，将一个嵌入式的部分片段图片或者一个保存好的部分片段PNG文件拖放到活动的Multisim 12设计中。Multisim 12会自动创建一个新的设计文件并将所有的元件按照原来的位置放置到新的设计中。如图1.7所示。图1.6　元件放置图1.7　使用整体片段

分享Multisim电路文件从未如此简便过。现在可以不用打开电路文件就看到电路设计的预览图，也不再需要在支持的网页浏览器上上传和下载文件附件，这样，可以节约宝贵的时间，提高生产力。1.1.2　使用LabVIEW和Multisim实现数字电路和模拟电路的联合仿真

以下介绍如何在LabVIEW和Multisim软件之间实现模拟和数字数据的联合仿真。学习如何使用LabVIEW来改变Multisim软件中的一个串联RLC电路中直流电源的电压输出值，然后将仿真后的电路输出电压回传给LabVIEW，并在LabVIEW显示图形中进行显示。

1.简介

在设计和分析一些完整系统（例如，电力和机械行业的一些工程应用）的时候，需要有效地在模拟部分和数字部分之间进行设计。传统的平台不能准确地将模拟和数字部分进行综合仿真，所以设计错误会影响到物理原型，进而造成低效率而且冗长的设计过程。

现在，使用具有全新联合仿真能力的Multisim和LabVIEW，可以为整个模拟及数字系统设计出精确的闭环逐点仿真。

2.软件需求

在开始LabVIEW和Multisim的联合仿真之前，必须按照顺序安装下面的软件。（1）安装LabVIEW 2011完整版/专业版或更新的版本，如图1.8所示。（2）安装LabVIEW控制设计与仿真模块2011或更新版本，如图1.9所示。图1.8　安装界面图1.9　安装LabVIEW控制设计与仿真模块（3）安装Multisim 12.0或更新版本。在安装Multisim的过程中，选择安装NI LabVIEWMultisim Co-Simulation 插件。如图1.10所示。图1.10　安装Multisim 12.0（4）现在，已经成功安装了LabVIEW与Multisim联合仿真所需的开发环境。

3.在Multisim中创建一个模拟电路（1）放置一个压控电压源，这样在仿真的过程中就可以使用LabVIEW来调整直流电压输出值。右键单击，从弹出的快捷菜单中选择放置元件。选择以下参数：

数据库：Master Database

元件组：Sources

类别：Controlled_Voltage_Sources

元件：Voltage_Controlled_Voltage_Source

单击确认来将元件放置到电路原理图上。双击该元件可以改变控制电压与输出电压的比率。如果设置比率为1 V/V，那么当LabVIEW改变1 V的时候，Multisim中的压控电压源也会改变1V。如图1.11所示。（2）在电路图上放置电阻、电容和电感，如图1.12所示。使用以下参数的理想元件：

数控库：Master Database

元件组：Basic

类别：CAPACITOR, INDUCTOR, RESISTOR

元件：C=50 µF, I=20 mH, R=10 Ω

随着Multisim 12.0的发布，可以使用非理想电阻、电容和电感，添加元件的寄生参数。对非理想元件，使用以下参数：

数控库：Master Database

元件组：Basic

类别：NON_IDEAL_RLC

元件：NON_IDEAL_CAPACITOR, NON_IDEAL_INDUCTOR, NON_IDEAL_RESISTOR图1.11　Multisim中的压控电压源图1.12　放置元件

放置元件以后，必须双击每一个元件来改变非理想元件的值。这个时候同时也可以修改可靠的寄生参数。如图1.13所示。（3）最后，在电路图中放置电路的地。在选择元件对话框中，如图1.14所示，选择以下参数：

数据库：Master Database

元件组：Sources

类别：Power Sources

元件：Ground图1.13　修改参数图1.14　元件选项（4）现在已经可以在电路图中添加LabVIEW交互接口，用以与LabVIEW仿真引擎之间的数据收发。这些Multisim中的接口是分级模块（Hierarchical Block）和子电路（Sub-Circuit）接口（HB/SC）。右键单击鼠标并从弹出的快捷菜单中选择 Place on schematic→HB/SC，或者简单地按组合键Ctrl+I。放置一个HB/SC接口在电路图的左上方，另一个放置在右上方。按住Ctrl键并单击R将第二个接口旋转180度。按照图1.15将电路与接口连接起来。图1.15　构建电路（5）然后必须打开LabVIEW Co-simulation Terminals窗口来将HB/SC接口设置为针对LabVIEW的输入或者输出。浏览View→LabVIEW Co-simulation Terminals菜单。

注意前面放置在本窗口中的HB/SC接口，为了将各个接口配置为输入或者输出，在模式设置中选择所需要的选项，然后可以在类型设置中将各个接口设置为电压或者电流输出/输出。最后，如果想将放置的输入/输出接口设置为不同的功能对，可以选择Negative Connection。将IO1配置为输入，然后将IO2配置为输出。如图1.16所示。图1.16　LabVIEW Co-simulation Terminals窗口（6）注意 Multisim design VI preview会根据所做选择的不同不断更新。这个预览之后会放入LabVIEW用作与Multisim电路交互的虚拟仪器（VI）。如果希望改变这个Multisim VI中输入与输出接口的名字，可以修改LabVIEW Terminal 设置中的文本。例如，为输入和输出模块更改Voltage_In和Voltage_Out文本。如图1.17所示。（7）完整的电路包括一个与电感、电容和电阻串联的压控电压源。压控电压源的输出电压由LabVIEW中的一个控件控制，RLC滤波器的输出传送回LabVIEW，然后在图形化显示控件中将输入电压和输出电压同时进行显示，以便于比较。图1.18给出了Multisim的设计片段（Multisim Design Snippet），可以将该片段直接拖放到Multisim环境中，将自动生成代码。图1.17　LabVIEW Co-simulation Terminals设置图1.18　构建电路（8）保存Multisim设计于一个常用的位置，这样可以在编写LabVIEW的时候再次调用它。现在可以进行LabVIEW VI的编程，以完成与Multisim的通信。

4.在LabVIEW中创建一个数字控制器（1）要在LabVIEW和Multisim之间传送数据，首先需要使用LabVIEW中的控制与仿真循环（Control ＆ Simulation Loop）。浏览到LabVIEW的程序框图（后面板），右击，打开函数选板，浏览Control Design ＆ Simulation→Simulation→Control ＆ Simulation Loop菜单。左键单击，并将其拖放到程序框图上。如图1.19所示。（2）要修改控制仿真循环的求解算法和时间设置，双击输入节点，打开Configure Simulation Parameters窗口。输入如图1.20所示的参数；在这些选项中使用本文后面提供参数，可以有效地在LabVIEW的波形图表中显示数据。也可以根据自己的需求改变这些参数。（3）现在在VI中添加仿真挂起（Halt Simulation）函数来停止控制仿真循环。右击，打开函数选板，浏览到Control Design ＆ Simulation→Simulation→Utilities→Halt Simulation。单击并将其拖放到程序框图上，然后在布尔输入上右击并选择Create→Control。这样就可以在VI的前面板上创建一个布尔控件来控制程序的挂起，以停止仿真VI的运行。如图1.21所示。图1.19　LabVIEW中创建一个数字控制器图1.20　Configure Simulation Parameters窗口图1.21　创建VI（4）接下来将管理LabVIEW和Multisim仿真引擎之间通信的Multisim Design VI放置到程序框图中。右击，打开函数选板，浏览到Control Design ＆ Simulation→Simulation→External Models→Multisim→Multisim Design，单击并将其拖放到控制与仿真循环之中。注意，这个VI必须放置到控制仿真循环中。

将Multisim Design VI放置到程序框图上以后，会弹出选择一个Multisim设计（Select a Multisim Design）对话框。在对话框中可以直接输出文件的路径，或者浏览到文件所在的位置来进行指定。

现Multisim Design VI会生成接线端，接线端的形式与Multisim环境中的Multisim Design VI预览一致，具有相对应的输入与输出。如果接线端没有显示出来。左键单击下双箭头，展开接线端。如图1.22所示。（5）要向Multisim中的电路传送数据，必须首先在前面板上创建一个数字控件。可以通过右击输入接线端Voltage_In，然后选择Create→Control来方便地完成创建命令。这样就能够在程序框图中放置一个数字控件的接线端，并且该接线端已经连接到了Multisim VI的输入上。程序框图中的控件在前面板上有一个对应的控件。这就是LabVIEW中的用户界面。可以按Ctrl+E组合键来快速地在前面板和程序框图之间进行切换。如图1.23所示。图1.22　Multisim Design VI图1.23　放置一个数字控件的接线端

要改变前面板中数字控件的外观，可以调整它的大小，并随意移动它。同样，你也可以用一个转盘、旋钮、滑动杆来代替这个控件，还可以右击该控件，选择Replace→Silver→Numeric，然后选择需要的数字控件。双击控件的最大值和最小值可以调整控件的可调范围。这里，我们将范围设置为-25到25。如图1.24所示。（6）要将Multisim中的数据显示到LabVIEW中，你需要创建一个显示控件来展示数据。因为需要同时显示输入电压和Multisim仿真以后的输出电压结果，一个波形图表可以做得很好。在前面板的空白位置右击，浏览到Silver→Graph→Waveform Chart（Silver），放置并调整大小。如图1.25所示。图1.24　数字控件的外观图1.25　显示控件（7）为了准确地将输入电压和输出电压显示在一起，需要将两个信号创建到一个数组中，右击程序框图，浏览到Programming→Array→Build Array 函数，单击并将其拖放到程序框图中。将鼠标指针放到Build Array函数下面中间位置，会变成大小调整指针，然后单击，拖动函数，将Build Array函数调整会两个输入端口。将电压调控件的输出端连接到上面的输入端口，然后将Multisim Design VI的输出电压Voltage_Out端口连接到下面的输入端口上。这样就可以创建一个两个元素的一维数组。如图1.26所示。（8）最后，需要在循环中放置一个函数来创建仿真时间波形以正确地显示两个波形。右击程序框图并浏览到Control Design ＆ Simulation→Simulation→Graph Utilities→Simulation Time Waveform。这个VI会自动地放置一个波形图表。方便地删除掉这个新的图表，并将Simulation Time Waveform VI输出端连接重新连接到已经创建好的波形图表上。将Build Array函数的输出端连接到Simulation Time Waveform的输入端上。如图1.27所示。图1.26　创建一个数组图1.27　放置波形图表（9）如果想要创建更具有可读性的波形图表。浏览到前面板，右击波形图表，选择属性，浏览到显示格式选项卡，在类型中选择自动格式，在位数中选择4。如图1.28所示。

然后浏览到缩放选项卡，取消时间（X轴）的自动缩放。最后，从时间（X轴）切换到幅值（Y轴），同样取消其自动缩放。这样就可以将图表的范围固定下来。单击确认应用所做的修改。如图1.29所示。（10）接下来，双击幅值标尺的最大值和最小值，分别输入40和-40。这样就可以显示超过范围的显示值。双击时间轴的最大值，将该值设置为0.25，或250毫秒。如图1.30所示。（11）保存这个LabVIEW VI到一个常用的位置，最好是与前面创建的Multisim设计放置在一个路径下面，因为它们是一个仿真应用组。图1.31给出了该程序的VI片段，你可以拖放到一个空白的LabVIEW VI中，它会自动生成代码。单击more information about LabVIEW VI Snippets了解更多相关信息。现在已经准备好进行LabVIEW和Multisim联合仿真了。

注意：一些浏览器不支持拖放LabVIEW VI片段功能。一个解决的办法是右击图片，选择Save image as…来保存图片。现在你就可以将保存后的图片拖放到LabVIEW的程序框图中。图1.28　波形图表属性图1.29　波形图表属性设置图1.30　设置显示范围

试读结束[说明：试读内容隐藏了图片]

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