电路创建基础

Multisim 10是美国国家仪器公司（National Instruments，NI）推出的一款优秀的电子仿真软件。Multisim 10易学易用，便于电子信息、通信工程、自动化、电气控制类专业学生自学，方便开展综合性的设计和实验，有利于培养学生综合分析能力、开发和创新的能力。

该软件具有以下功能：

①Multisim 10是一个原理电路设计、电路功能测试的虚拟仿真软件。

②Multisim 10的元器件库提供数千种电路元器件供实验选用。基本器件库包含有电阻、电容等多种元件。基本器件库中的虚拟元器件的参数是可以任意设置的，非虚拟元器件的参数是固定的，但是可以选择的。

③Multisim 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、频谱分析仪及网络分析仪等。

④Multisim 10具有较为详细的电路分析功能，可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，以帮助设计人员分析电路的性能。

⑤Multisim 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。

⑥Multisim 10有丰富的帮助功能。

⑦利用Multisim 10可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：设计与实验可同步进行，可边设计边实验，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直接在产品中使用。

2.2.1　Multisim 10的主界面

选择“开始”→“程序”→“National Instruments”→“Circuit Design Suite 10.0”→“multisim”，启动multisim 10，可出现如图2.1所示的multisim 10的主界面。

图2.1　Multisim 10主界面

主界面主要由菜单栏、工具栏、缩放栏、设计栏、仿真栏、工程栏、元件栏、仪器报表栏及电路图编辑窗口等部分组成。

2.2.2　Multisim 10菜单栏

Multisim 10有12个主菜单，如图2.2所示。菜单中提供了本软件几乎所有的功能命令。

图2.2　菜单栏

（1）文件菜单

文件菜单提供19个文件操作命令，如打开、保存和打印等。文件菜单中的命令及功能如图2.3所示。

（2）编辑菜单

编辑菜单在电路绘制过程中，提供对电路和元件进行剪切、粘贴、旋转等操作命令，共21个命令。编辑菜单中的命令及功能如图2.4所示。

图2.3　文件菜单

图2.4　编辑菜单

图2.5　视图菜单

（3）视图菜单

视图菜单提供19个用于控制仿真界面上显示的内容的操作命令。视图菜单中的命令及功能如图2.5所示。

（4）放置菜单

放置菜单提供在电路工作窗口内放置元件、连接点、总线和文字等17个命令。放置菜单中的命令及功能如图2.6所示。

（5）MCU（微控制器）菜单

MCU（微控制器）菜单提供在电路工作窗口内MCU的调试操作命令。MCU菜单中的命令及功能如图2.7所示。

（6）仿真菜单

仿真菜单提供18个电路仿真设置与操作命令。仿真菜单中的命令及功能如图2.8所示。

图2.6　放置菜单

图2.7　MCU菜单

图2.8　仿真菜单

（7）转换菜单

转换菜单提供8个传输命令。转换菜单中的命令及功能如图2.9所示。

（8）工具菜单

工具菜单提供17个元件和电路编辑或管理命令。工具菜单中的命令及功能如图2.10所示。

图2.9　转换菜单

图2.10　工具菜单

（9）报表菜单

报表菜单提供材料清单等6个报告命令。报表菜单中的命令及功能如图2.11所示。

（10）选项菜单

选项菜单提供电路界面和电路某些功能的设定命令。选项菜单中的命令及功能如图2.12所示。

图2.11　报表菜单

图2.12　选项菜单

（11）窗口菜单

窗口菜单提供8个窗口操作命令。窗口菜单中的命令及功能如图2.13所示。

（12）帮助菜单

帮助菜单为用户提供在线技术帮助和使用指导。帮助菜单中的命令及功能如图2.14所示。

图2.13　窗口菜单

图2.14　帮助菜单

2.2.3　Multisim 10工具栏

Multisim 10常用工具栏如图2.15所示。工具栏各图标名称依次为新建、打开文件、打开设计范例、存盘、打印、剪切、复制、粘贴、撤销、重做、切换全屏幕、放大、缩小、缩放到已选择面积、缩放到页。

图2.15　常用工具栏

2.2.4　Multisim 10元件库

Multisim 10提供了丰富的元件库，元件工具条如图2.16所示。工具条各图标名称依次为电源/信号源库、基本元件库、二极管库、晶体管库、模拟集成电路库、TTL数字集成电路库、CMOS数字集成电路库、杂项数字集成电路库、数模混合集成电路库、指示器件库、电源器件库、其他元件库、键盘显示器库、射频元器件库、机电类器件库、微控制器库。

图2.16　元件工具条

选择元件工具条中每一个按钮都会弹出相应的元件选择窗口。如图2.17所示为元件组的元件选择界面。其中，一个元件组有多个元件系列，每一个元件系列有多个元件。

2.2.5　Multisim 10虚拟仪表库

虚拟仪表工具条如图2.18所示。它是进行虚拟电子实验和电子设计仿真的最快捷而又形象的特殊工具。各仪表的功能名称与Simulate（仿真）菜单下的虚拟仪表相同。各图标名称依次为万用表、失真度分析仪、函数信号发生器、功率表、示波器、频率计、安捷伦函数信号发生器、四踪示波器、波特图示仪、IV分析仪、字发生器、逻辑转换器、逻辑分析仪、安捷伦示波器、安捷伦万用表、频谱分析仪、网络分析仪、泰克示波器、电流探针、LabVIEW测试仪、测量探针。

图2.17　元件选择窗口

图2.18　仪表工具条

2.3.1　元器件的选用

选用元器件时，首先在元器件库栏中用鼠标单击包含该元器件的图标，打开该元器件库。然后从选中的元器件库对话框中（见图2.19），用鼠标单击该元器件，再单击“OK”按钮，用鼠标拖曳该元器件到电路工作区的适当地方即可。

图2.19　元器件库对话框

2.3.2　元器件的操作

（1）选中元器件

用鼠标左键单击所需要的元器件，元件四周出现一个矩形虚线框。

（2）元器件的移动

用鼠标的左键单击该元器件（左键不松手），拖曳该元器件即可移动该元器件。

（3）元器件的旋转与反转

先选中该元器件，然后单击鼠标右键或者选择“编辑”菜单编辑，选择菜单中的方向，再根据需要将所选择的元器件顺时针或逆时针方向旋转90°，或进行水平镜像、垂直镜像等操作。

（4）元器件的复制、删除

对选中的元器件，进行元器件的复制、移动、删除等操作，可单击鼠标右键或者使用菜单剪切、复制和粘贴、删除等菜单命令，实现元器件的复制、移动、删除等操作。

（5）元器件标签、编号、数值、模型参数的设置

在选中元器件后，双击该元器件，或者选择“编辑”菜单→“属性”，会弹出相关的对话框，可供输入数据，如图2.20所示。元器件特性对话框具有多种选项可供设置，包括标签、显示、参数、故障设置、引脚、变量等内容。

图2.20　元器件特性对话框

2.3.3　电路图选项的设置

（1）表单属性对话框

选择选项菜单中的“Sheet Properties”（工作台界面设置）（“Options”→“Sheet Properties”）用于设置与电路图显示方式有关的一些选项，如图2.21所示。此对话框包括电路、工作区、配线、字体、PCB、可见6个选项，可分别进行设置。

图2.21　表单属性对话框

（2）零件对话框

选择“Options”→“Global Preferences”对话框的“Part”选项，可弹出如图2.22所示的“零件”对话框。在“零件”对话框中，可对放置元件方式、符号标准、数字仿真等进行设置。

图2.22　“零件”对话框

2.3.4　导线的操作

（1）导线的连接

在两个元器件之间，将鼠标指向一个元器件的端点使其出现一个小圆点，按下鼠标左键并拖曳出一根导线，拉住导线并指向另一个元器件的端点使其出现小圆点，释放鼠标左键，则导线连接完成。连接完成后，导线将自动选择合适的走向，不会与其他元器件或仪器发生交叉。

（2）连线的删除与改动

将鼠标指向元器件与导线的连接点使其出现一个圆点，按下左键拖曳该圆点使导线离开元器件端点，释放左键，导线自动消失，完成连线的删除。也可将拖曳移开的导线连至另一个接点，实现连线的改动。

（3）改变导线的颜色

在复杂的电路中，可将导线设置为不同的颜色。要改变导线的颜色，用鼠标指向该导线，单击右键可出现菜单，选择“Change Color”选项，出现“颜色”选择框，然后选择合适的颜色即可。

Multisim 10仪器仪表工具条中除包括一般电子实验室中所常用的仪器外，还有一些高档仪器，如安捷伦函数信号发生器、安捷伦示波器、安捷伦万用表、泰克示波器；另外，还有几种用于数字电路实验的仪器，如字信号发生器、逻辑分析仪和逻辑转换仪。下面重点介绍字信号发生器、逻辑分析仪及逻辑转换仪的使用和设置方法。

2.4.1　字信号发生器

字信号发生器在数字电路仿真中应用非常广泛，它是并行输入多路数字信号的理想仿真工具。它最多可输出32路数字信号，用于对数字逻辑电路进行测试。

双击XWG1即弹出字符设置界面如图2.23所示。界面中，右半部分为字信号编辑区，显示一系列8位并行十六进制或其他进制字元；左半部分为显示设置栏、控制设置栏、触发设置栏、输出频率设置栏。

图2.23　字信号发生器图标及字符设置界面

显示设置栏中有4个条目：Hex（十六进制）、Dec（十进制）、Binary（二进制）、AscII码。

控制设置栏中有3个条目：Cycle（循环输出）、Burst（一次性从初始地址到最大地址的字元输出）、Step（一次输出一个地址的字元）。

单击“设置”栏，在弹出窗口的“缓冲区大小”栏中设置字符组数，其数字决定输出字符组数（如输入5），单击“确认”按钮，即可得字信号发生器放大面板窗口中右边的字符组数，如图2.24所示。

图2.24　设置字符组数

触发栏可设置触发信号，包括内触发、外触发，上升沿触发及下降沿触发。

频率栏设置输出频率，是指字符发生器输出字元的频率。

2.4.2　逻辑分析仪

逻辑分析仪用于对数字逻辑信号的高速采集和时序分析，可同步记录和显示16路数字信号。逻辑分析仪的面板如图2.25所示。

图2.25　逻辑分析仪图标及控制面板

图标中有16路信号输入端、外部时钟输入端C、时钟控制输入端Q以及触发控制输入端T。双击图标打开逻辑分析仪的控制面板，可进行参数设置和读取被测信号值。

（1）时钟设置

①时钟/格：设置波形显示区中横轴每格显示的时钟数。

单击设置按钮后进入“时钟设置”对话框，如图2.26所示。

②时钟源：选择外部触发，这时C端口必须接入外部时钟；选择内部触发，这时必须设置时钟频率值；通常选择内部触发。

③时钟频率：设置内部信号时钟频率，可在1 Hz～100 MHz选择。

④时钟限制：表示对外部信号时钟的限制。其值为1时，表示Q端输入1时开放时钟，逻辑分析仪可进行波形采集；其值为0时，表示Q端输入0时开放时钟；其值为X时，表示时钟始终开放，不受Q端输入限制。

⑤取样点设置：预触发取样点、后置触发取样点和阈值电压设置。

（2）触发信号设置

单击触发下方的“设置”按钮后进入“触发设置”对话框，如图2.27所示。

图2.26　“时钟设置”对话框

图2.27　“触发设置”对话框

①触发时钟边沿：正边沿、负边沿，两者均可。

②触发模式：由A，B，C定义触发模式，触发组合下有21种触发组合可以选择。分析仪只有在满足触发字的组合条件时才被触发而采集波形数据。

③触发限制：表示对外部触发控制输入端的限制。其值为1时，表示T端输入1时开放外部触发信号，逻辑分析仪可以进行波形采集；其值为0时，则T端输入0时开放外部触发信号；其值为X时，则外部触发信号始终开放，不受T端输入限制。

④读取被测信号值：可在显示屏上读取输出波形的周期、频率，也可通过移动标尺1、标尺2，在显示屏的下方T1，T2，T2-T1读取输出波形的周期、频率，如图2.25所示。

2.4.3　逻辑转换仪

逻辑转换仪是Multisim特有的仪器，能够完成真值表、逻辑表达式和逻辑电路三者之间的相互转换。实际中，不存在与此对应的设备。其图标和面板如图2.28所示。图标中有9个接线端，其中，左边的8路为信号输入端，右边的1路为信号输出端。双击图标打开逻辑转换仪的控制面板，左边为真值表区域（其中，左栏显示序号，中栏显示输入变量值，右栏显示输出变量值），下边为逻辑表达式区域，右边为6个转换功能选择按钮。

图2.28　逻辑转换仪图标及控制面板

（1）真值表输入方法

1）输入变量值

真值表中栏上方共有8个变量（A，B，…，H）可供选择，用左键单击所需变量，则自动产生序号和输入变量值。

2）输出变量值

输入变量值确定后，输出变量值全部显示为“？”，用左键单击会在“？，0，1，X4”种状态之间切换，用户可根据需要选择。

（2）逻辑表达式输入方法

在逻辑表达式区域直接输入即可。

（3）转换功能选择

面板右边从上到下的6个按钮功能依次为逻辑电路转换为真值表、真值表转换为与或式逻辑表达式、真值表转换为最简逻辑表达式、逻辑表达式转换为真值表、逻辑表达式转换为逻辑电路、逻辑表达式转换为与非门电路。