基于Multisim的電路仿真設(shè)計研究

摘 要：Multisim是重要的EDA軟件之一，內(nèi)部具有上萬種元器件和十三種常用的虛擬儀器儀表。利用Multisim能夠?qū)崿F(xiàn)對各種電子電路的搭接，實現(xiàn)對電路的仿真分析，從而縮短設(shè)計的時間周期，提高電路設(shè)計質(zhì)量。為此，文章在基本介紹Multisim軟件的基礎(chǔ)上，結(jié)合電子電路實例具體分析基于Multisim的電路仿真設(shè)計。

關(guān)鍵詞：Multisim；電路仿真設(shè)計；分析；研究

隨著國際電子工業(yè)和計算機技術(shù)的快速發(fā)展，電子產(chǎn)品發(fā)展和計算機實現(xiàn)了密切的關(guān)聯(lián)，電子產(chǎn)品智能化程度加深，電路的集成越來越高，產(chǎn)品的更新周期則是越來越短。電子設(shè)計自動化技術(shù)（EDA）能夠讓電子線路設(shè)計人員利用計算機獨立完成電路的性能分析、功能設(shè)計。Multisim作為重要的EDA軟件之一，在眾多線路中具有高互動性、電路仿真分析豐富、器件庫完全的特征。

1 Multisim下的電路設(shè)計和仿真分析

1.1 Multisim電路設(shè)計

Multisim電路設(shè)計只需要在電路設(shè)計窗口內(nèi)部放置設(shè)計好的虛擬電子元件和虛擬儀器就能完成，在連線和節(jié)點連接的虛擬器和儀器儀表測量接口處就能觀察到虛擬儀器表上的仿真波形及數(shù)據(jù)，具有簡單直觀的特點。以Multisim設(shè)計模擬電路中的基本單管放大電路為例，具體的設(shè)計步驟如下：第一，進入Multisim界面設(shè)計儀器和儀表，并在Basic元件箱中調(diào)出電阻，從工作界面的右邊調(diào)節(jié)出雙蹤示波器、數(shù)字萬用表等。第二，實現(xiàn)電路布線。將鼠標(biāo)放置在元件管腳上或者儀器的重要接口上，當(dāng)鼠標(biāo)的指示提示為+之后，再將鼠標(biāo)放置在另一個元件管腳處，實現(xiàn)二者之間的連接。第三，設(shè)置相關(guān)參數(shù)。利用鼠標(biāo)雙擊已經(jīng)被編輯好的元件，當(dāng)彈出相應(yīng)的對話框之后繼續(xù)設(shè)置有關(guān)元件參數(shù)信息。

1.2 Multisim的仿真分析

仿真分析三極管電壓的放大倍數(shù)。電壓放大倍數(shù)的仿真圖設(shè)計如圖1所示。假設(shè)信號源頭的XFGI幅度為100MV，頻率為1000Hz的正弦信號。打開相關(guān)的仿真開關(guān)，在輸出端的波形不失真的情況下，對Ui和Uo的值進行測試，并將測試結(jié)果放大一定的倍數(shù)，即Kv=Uo/Ui，具體如表1所示。根據(jù)表1可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)三極管在放大電路元件的參數(shù)不發(fā)生變化時，電路電壓放大倍數(shù)不會發(fā)生變化。

圖1 電壓放大倍數(shù)測試電路圖

表1 波形不失真的輸入輸出電壓值

1.3 二階低通濾波器的仿真分析

仿真電路圖如圖2所示，為實際應(yīng)用的50Hz低通濾波器電路參數(shù)。根據(jù)上述參數(shù)信息，可以計算出其截止頻率為fn=53HZ。在Multisim中調(diào)用Bode plotter，仿真電路的幅頻特性，得二階系統(tǒng)幅頻特性如圖3所示。觀察實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)仿真所得截止頻率為50Hz，和理論設(shè)計值（通過公式計算為53Hz）基本一致，證明仿真設(shè)計結(jié)果可以真實反映電路實際工作狀態(tài)，為電路設(shè)計提供便捷。

圖2 二階低通濾波器仿真電路圖

圖3 幅頻特性曲線圖

2基于Multisim的電路仿真設(shè)計中常見的及問題解決方法

2.1 常見的問題

在Multisim的電路仿真設(shè)計中常會出現(xiàn)一些問題，比如找不到仿真元件。導(dǎo)致這種問題主要是因為Multisim雖然是多種仿真元件構(gòu)成的，但仍無法滿足所有用戶的使用要求，一旦出現(xiàn)缺失的問題就會對仿真運行產(chǎn)生影響，導(dǎo)致仿真運行的失敗。

2.2 常見問題的處理方式

第一，應(yīng)用性能基本相似的元器件來代替相關(guān)元件，但是這種方式會在一定程度上影響元件應(yīng)用的準(zhǔn)確性。第二，利用EDA網(wǎng)站和FTZD進行聯(lián)系，從大量的元器件中來尋找并購買所需要器件的模型，并根據(jù)模型對引腳進行處理。第三，利用Multisim提供的元件編輯工具對現(xiàn)有的元件模型進行重新的編輯修改。第四，自己重新創(chuàng)建一個元件，利用SPICE語言加強對各種元件、電器等參數(shù)信息的熟悉。具體的設(shè)計過程一般包括五方面的信息，即元件的一般性材料、元件符號、元件模型、元件封裝、元件的電器參數(shù)。

2.3 仿真失敗的提示處理

關(guān)于仿真失敗的提示處理主要包括以下幾點內(nèi)容：第一，沒有找到相關(guān)的節(jié)點錯誤。這種情況，設(shè)計者需要根據(jù)系統(tǒng)提示來對仿真原理圖進行處理，及時找出缺失節(jié)點的出處，從而及時糾正這種錯誤。第二，設(shè)計規(guī)則上的沖突。設(shè)計規(guī)則上的沖突主要是指設(shè)計者設(shè)計出來的仿真原理圖和之前預(yù)想好的不一致。這個時候需要根據(jù)仿真原理圖或者電氣規(guī)則進行相應(yīng)的修改和處理。第三，一旦出現(xiàn)\"No convergence in Ttransient analysis\"時，可以對選項菜單中的Misce LLaneous options菜單進行分析，將其中的默認(rèn)值由原來的10增加到15或者20。

3 結(jié)束語

綜上所述，Multisim軟件以其自身操作簡單、方便、功能強大的特點得到有關(guān)人員的應(yīng)用。通過上文的電路設(shè)計實例分析可以發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用Multisim能夠建立各種設(shè)計電路，實現(xiàn)對各種電路的仿真分析，節(jié)省不必要的元器件安裝調(diào)試電路實踐，提升電路設(shè)計電子集成驅(qū)動器的總體效率。

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