1、1目录1 Multisim 12 简介及使用 .11.1 Multisim 简介 11.1.1 Multisim 概述 11.1.2 Multisim 发展历程 21.1.3 Multisim 12 的特点 .31.2 Multisim 12 的基本界面 .41.2.1 Multisim 12 的主窗口界面 41.2.2 Multisim 12 的标题栏 .51.2.3 Multisim 12 的菜单栏 .51.2.4 Multisim 12 的工具栏 .61.2.5 Multisim 12 的元件库 .71.2.6 Multisim 12 的虚拟仪器库 81.3 Multisim 12 的使
2、用方法与实例 .91 Multisim 12 简介及使用1.1 Multisim 简介1.1.1 Multisim 概述NI Multisim 是一款著名的电子设计自动化软件，与 NI Ultiboard 同属美国国家仪器公司的电路设计软件套件。是入选伯克利加大 SPICE 项目中为数不多的几款软件之一。Multisim 在学术界以及产业界被广泛地应用于电路教学、电路图设计以及 SPICE 模拟。Multisim 是以 Windows 为基础的仿真工具，适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。我们可以使用 Mult
3、isim 交互式地搭建电路原理图，并对电路进行仿真。Multisim 提炼了 SPICE 仿真的复杂内容，这样我们无需懂得深入的 SPICE 技术就可以很快地进行捕获、仿真和分析新的设计，这也使其更适合电子学教育。通过 Multisim 和虚拟仪器技术，PCB 设计工程师和电子学教育工作者可以完成从理论到原理图捕获与仿真再到原型设计和测试这样一个完整的综合设计流程。21.1.2 Multisim 发展历程Multisim 电路仿真软件最早是加拿大图像交互技术公司（Interactive Image Technologies，IIT）于 20 世纪 80 年代末推出的一款专门用于电子线路仿真的虚
4、拟电子工作平台（Electronics Workbench，EWB） 。用来对数字电路、模拟电路以及模拟/数字混合电路进行仿真。20 世纪 90 年代初，EWB软件进入我国。1996 年 IIT 公司推出 EWB 5.0 版本，由于其操作界面直观、操作方便、分析功能强大、易学易用等突出优点，在我国高等院校得到迅速推广，也受到电子行业技术人员的青睐。从 EWB 5.0 版本以后，IIT 公司对 EWB 进行了较大的变动，将专门用于电子电路仿真的模块改名为Multisim，将原 IIT 公司的 PCB 制板软件 Electronics Workbench Layout 更名为 Ultiboard，
5、为了增强器布线能力，开发了 Ultiroute 布线引擎。另外，还推出了用于通信系统的仿真软件 Commsim。至此，Multisim、Ultiboard、Ultiroute 和 Commsim 构成现在 EWB 的基本组成部分，能完成从系统仿真、电路仿真到电路板图生成的全过程。其中，最具特色的仍然是电路仿真软件 Multisim。2001 年，IIT 公司推出了 Multisim 2001，重新验证了元件库中所有元件的信息和模型，提高了数字电路仿真速度，开设了 EdaPARTS.com 网站，用户可以从该网站得到最新的元件模型和技术支持。2003 年，IIT 公司又对 Multisim 20
6、01 进行了较大的改进，并升级为 Multisim 7，其核心是基于带XSPICE 扩展的伯克利 SPICE 的强大的工业标准 SPICE 引擎来加强数字仿真的，提供了 19 种虚拟仪器，尤其是增加了 3D 元件以及安捷伦的万用表、示波器、函数信号发生器等仿实物的虚拟仪表，将电路仿真分析增加到 19 种，元件增加到 13000 个。提供了专门用于射频电路仿真的元件模型库和仪表，以此搭建射频电路并进行实验，提高了射频电路仿真的准确性。此时，电路仿真软件 Multisim 7 已经非常成熟和稳定，是加拿大 IIT 公司在开拓电路仿真领域的一个里程碑。随后 IIT 公司又推出 Multisim 8，
7、增加了虚拟Tektronix 示波器，仿真速度有了进一步提高，仿真界面、虚拟仪表和分析功能则变化不大。2005 年以后，加拿大 IIT 公司隶属于美国 NI 公司，并于 2005 年 12 月推出 Multisim 9。Multisim 9在仿真界面、元件调用方式、搭建电路、虚拟仿真、电路分析等方面沿袭了 EWB 的优良特色，但软件的内容和功能有了很大不同，将 NI 公司的最具特色的 LabVIEW 仪表融入 Multisim 9，可以将实际 I/O 设备接入 Multisim 9，克服了原 Multisim 软件不能采集实际数据的缺陷。Multisim 9 还可以与 LabVIEW 软件交换
8、数据，调用 LabVIEW 虚拟仪表。增加了 51 系列和 PIC 系列的单片机仿真功能，还增加了交通灯、传送带、显示终端等高级外设元件。NI 公司于 2007 年 8 月 26 日发行 NI 系列电子电路设计套件（NI Circuit Design Suite 10） ，该套件含有电路仿真软件 NI Multisim 10 和 PCB 板制作软件 NI Ultiboard 10 两个软件。增加了交互部件的鼠标单击控制、虚拟电子实验室虚拟仪表套件（NI ELVIS II） 、电流探针、单片机的 C 语言编程以及 6 个 NI 3ELVIS 仪表。2010 年初，NI 公司正式推出 NI Mul
9、tisim 11，能够实现电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入、电子线路和单片机仿真、虚拟仪器测试、多种性能分析、PCB 布局布线和基本机械 CAD 设计等功能。2012 年又推出了 Multisim 12。Multisim 12 电路仿真环境通过使用直观的图形化方法，简化了复杂的传统电路仿真并且提供了用于电路设计和电子教学的量身定制版本。 2013 年 12 月 NI 近日发布了 Multisim 13.0，提供了针对模拟电子、数字电子及电力电子的全面电路分析工具。本章主要介绍以 Multisim 12 为基础来介绍 multisim 软件的相关功能和使用。1.1.3 Multisim
10、 12 的特点Multisim 仿真软件自 20 世纪 80 年代产生以来，经过数个版本的升级，除保持操作界面直观、操作方便、易学易用等优良传统外，电路仿真功能也得到不断完善。目前，其版本 NI Multisim 12 主要有以下特点。（1）直观的图形界面NI Multisim 12 保持了原 EWB 图形界面直观的特点，其电路仿真工作区就像一个电子实验工作台，元件和测试仪表均可直接拖放到屏幕上，可通过单击鼠标用导线将它们连接起来，虚拟仪器操作面板与实物相似，甚至完全相同。可方便选择仪表测试电路波形或特性，可以对电路进行 20 多种电路分析，以帮助设计人员分析电路的性能。（2）丰富的元件自带元
11、件库中的元件数量更多，基本可以满足工科院校电子技术课程的要求。NI Multisim 12 的元件库不但含有大量的虚拟分离元件、集成电路，还含有大量的实物元件模型，包括一些著名制造商，如Analog Device、Linear Technologies、Microchip、National Semiconductor 以及 Texas Instruments等。用户可以编辑这些元件参数，并利用模型生成器及代码模式创建自己的元件。（3）众多的虚拟仪表从最早的 EWB 5.0 含有 7 个虚拟仪表到 NI Multisim 12 提供 22 种虚拟仪器，这些仪器的设置和使用与真实仪表一样，能动态交
12、互显示。用户还可以创建 LabVIEW 的自定义仪器，既能在 LabVIEW 图形环境中灵活升级，又可调入 NI Multisim 12 方便使用。（4）完备的仿真分析4以 SPICE 3F5 和 XSPICE 的内核作为仿真的引擎，能够进行 SPICE 仿真、RF 仿真、MCU 仿真和 VHDL 仿真。通过 NI Multisim 12 自带的增强设计功能优化数字和混合模式的仿真性能，利用集成 LabVIEW 和Signalexpress 可快速进行原型开发和测试设计，具有符合行业标准的交互式测量和分析功能。（5）独特的虚实结合在 NI Multisim 12 电路仿真的基础上，NI 公司推
13、出教学实验室虚拟仪表套件（ELVIS） ，用户可以在NI ELVIS 平台上搭建实际电路，利用 NI ELVIS 仪表完成实际电路的波形测试和性能指标分析。用户可以在 NI Multisim 12 电路仿真环境中模拟 NI ELVIS 的各种操作，为实际 NI ELVIS 平台上搭建、测试实际电路打下良好的基础。NI ELVIS 仪表允许用户自定制并进行灵活的测量，还可以在 NI Multisim 12 虚拟仿真环境中调用，以此完成虚拟仿真数据和实际测试数据的比较。（6）远程的教育用户可以使用 NI ELVIS 和 LabVIEW 来创建远程教育平台。利用 LabVIEW 中的远程面板，将本地
14、的 VI在网络上发布，通过网络传输到其他地方，从而给异地的用户进行教学或演示相关实验。（7）强大的 MCU 模块可以完成 8051、PIC 单片机及其外部设备（如 RAM、ROM、键盘和 LCD 等）的仿真，支持 C 代码、汇编代码以及十六进制代码，并兼容第三方工具源代码；具有设置断点、单步运行、查看和编辑内部 RAM、特殊功能寄存器等高级调试功能。（8）简化了 FPGA 应用在 NI Multisim 12 电路仿真环境中搭建数字电路，通过测试功能正确后，执行菜单命令将之生成原始 VHDL 语言，有助于初学 VHDL 语言的用户对照学习 VHDL 语句。用户可以将这个 VHDL 文件应用到现
15、场可编程门阵列（FPGA）硬件中，从而简化了 FPGA 的开发过程。1.2 Multisim 12 的基本界面软件以图形界面为主，采用菜单、工具栏和热键相结合的方式，具有一般 Windows 应用软件的界面风格，用户可以根据自己的习惯和熟悉程度自如使用。1.2.1 Multisim 12 的主窗口界面启动 Multisim 12 后，将出现如 图 1-1 所示的界面。5图 1-1 Multisim 12 的主窗口界面 由 图 1-1 可以看出，Multisim 12 的主窗口界面包含有多个区域：标题栏，菜单栏，各种工具栏，电路工作区窗口，状态条，列表框等。通过对各部分的操作可以实现电路图的输入
16、、编辑，并根据需要对电路进行相应的观测和分析。用户可以通过菜单或工具栏改变主窗口的视图内容。1.2.2 Multisim 12 的标题栏标题栏如 图 1-2 所示的最上面一行。标题栏左侧是文件名。右侧有最小化、最大化和关闭三个控制按钮，通过它们实现对窗口的操作。当右击标题栏时，可出现一控制菜单如 图 1-2 中，用户可以选择相应的命令完成还原、移动、大小、最小化、最大化和关闭的操作。图 1-2 Multisim 12 的标题栏1.2.3 Multisim 12 的菜单栏菜单栏位于主窗口界面上方的第二行，如 图 1-3 所示，一共给出了 12 个主菜单。通过这些菜单可以对 Multisim 的所
17、有功能进行操作。图 1-3 Multisim 12 的菜单栏菜单中一些功能与大多数 Windows 平台上的应用软件一致，如文件、编辑、视图、选项、工具、帮助6等菜单。此外，还有一些 EDA 软件专用的选项，如绘制（放置） ，MCU，仿真等。1、文件（File）菜单File 菜单中包含了对文件和项目的基本操作以及打印等命令。2、编辑（Edit）菜单编辑菜单类似于图形编辑软件的基本编辑功能。在电路绘制过程中，编辑菜单提供对电路和元件进行剪切、粘贴、翻转、对齐等操作。3、视图（View）菜单视图菜单选择使用软件时操作界面上所显示的内容，对一些工具栏和窗口进行控制。4、绘制（Place）菜单绘制菜单
18、提供在电路工作窗口中放置元件、连接点、总线和文字等命令，从而输入电路。5、MCU（微控制器）菜单MCU 菜单提供在电路工作窗口内 MCU 的调试操作命令。6、仿真（Simulate ）菜单仿真菜单提供了电路的仿真设置与分析操作命令。7、转移（Transfer ）菜单转移菜单提供了将 Multisim 格式转换成其他 EDA 软件需要的文件格式操作命令。8、工具（Tools）菜单工具菜单主要提供对元器件进行编辑与管理的命令。9、报告（Reports）菜单报告菜单提供材料清单、元器件和网表等报告命令。10、选项（Option）菜单选项菜单提供对电路界面和某些功能的设置命令。11、窗口（Window
19、s）菜单窗口菜单提供对窗口的关闭、层叠、平铺等操作命令。12、帮助（Help）菜单帮助菜单提供了对 Multisim 的在线帮助和使用指导说明等操作命令。对于菜单栏中这 12 个菜单项，当单击其中任意一个菜单时，就会弹出对应菜单下所提供的子菜单命令窗口，大家根据需要选择相应的操作命令。具体的大家可以通过练习来熟悉这些子菜单命令。1.2.4 Multisim 12 的工具栏Multisim 12 提供了多种工具栏，并以层次化的模式加以管理，用户可以通过视图（View）菜单中的选项方便地将顶层的工具栏打开或关闭，再通过顶层工具栏中的按钮来管理和控制下层的工具栏。通过工7具栏，用户可以方便直接地使用
20、软件的各项功能。常用的工具栏有：标准（Standard）工具栏、主（Main）工具栏、视图查看（Zoom）工具栏，仿真（Simulation）工具栏。1、标准工具栏包含了常见的文件操作和编辑操作，如下 图 1-4 所示：图 1-4 标准工具栏2、主工具栏控制文件、数据、元件等的显示操作，如下 图 1-5 所示：图 1-5 主工具栏3、仿真工具栏可以控制电路仿真的开始、结束和暂停，如下 图 1-6 所示：图 1-6 仿真工具栏4、视图查看工具栏，用户可以通过此栏方便地调整所编辑电路的视图大小，如下 图 1-7 所示：图 1-7 视图工具栏1.2.5 Multisim 12 的元件库EDA 软件所
21、能提供的元器件的多少以及元器件模型的准确性都直接决定了该 EDA 软件的质量和易用性。Multisim 12 为用户提供了丰富的元器件，并以开放的形式管理元器件，使得用户能够自己添加所需要的元器件。Multisim 12 以库的形式管理元器件，通过菜单栏下的工具/ 数据库/数据库管理器，打开数据库管理器窗口，如 图 1-8 所示。由 图 1-8 中看出，Multisim 12 的元件包含三个数据库，分别为主数据库、企业数据库和用户数据库。8图 1-8 数据库管理器窗口主数据库：库中存放的是软件为用户提供的元器件。企业数据库：用于存放便于企业团队设计的一些特定元件，该库仅在专业版中存在。用户数据
22、库：是为用户自建元器件准备的数据库。主数据库中包含 20 个元件库，它们是：信号源库、基本元件库、二极管元件库、晶体管元件库、模拟元件库、TTL 元件库、CMOS 元件库、MCU 模块元件库、高级外围元件库、杂合类数字元件库、混合元件库、显示器件库、功率器件库、杂合类器件库、射频元件库、机电类元件库、梯形图设计元件库、PLD逻辑器件库、连接器元件库、NI 元件库。各元件库下还包含子库。具体选用时可打开菜单栏中的工具栏 /元器件工具栏进行选择。如 图 1-9 所示。图 1-9 元器件工具栏1.2.6 Multisim 12 的虚拟仪器库对电路进行仿真运行，通过对运行结果的分析，判断设计是否正确合
23、理，是 EDA 软件的一项主要功能。为此，Multisim 为用户提供了类型丰富的 20 种虚拟仪器，可以从工具栏/仪器打开仪器工具栏，如下9图 1-10 所示。图 1-10 仪器工具栏这 20 种仪器仪表在电子线路的分析中经常会用到。它们分别是：数字万用表、函数发生器、瓦特表、双通道示波器、4 通道示波器、波特测试仪、频率计、字信号发生器、逻辑变换器、逻辑分析仪、伏安特性分析仪、失真分析仪、频谱分析仪、网络分析仪、安捷伦函数发生器、安捷伦万用表、安捷伦示波器、Tektronix 示波器、探针和 LabVIEW 仪器。这些虚拟仪器仪表的参数设置、使用方法和外观设计与实验室中的真实仪器基本一致。
24、在选用后，各种虚拟仪表都以面板的方式显示在电路中。1.3 Multisim 12 的使用方法与实例Multisim 的基础是正向仿真，为用户提供了一个软件平台，允许用户在进行硬件实现以前，对电路进行观测和分析。具体的过程分为五步：文件的创建、取用元器件、连接电路、仪器仪表的选用与连接、电路分析。为了帮助初学者轻松容易的掌握使用 Multisim 12 的使用要领，这节将结合一个电路实例的具体实现过程来说明 Multisim 设计电路和分析中的使用方法。例题：利用 Multisim 软件对下 图 1-11 电路进行仿真分析 R2 两端的电压输出。V110 V R11.0kR21.0kR310kK
25、ey=A 20 %图 1-11 电路图1、文件的创建启动 Multisim 12，进入主界面窗口，选择菜单栏中的保存命令后，会弹出“保存”的窗口，选择合适的保存路径和输入所需的文件名“Example1” ，然后点击保存按钮，完成新文件的创建，如 图 1-12。10图 1-12 新建文件“Example1”这里需要说明的是：（1）文件的名字要能体现电路的功能，要让自己一年后看到该文件名就能一下子想起该文件实现了什么功能。（2）在电路图的编辑和仿真过程中，要养成随时保存文件的习惯。以免由于没有及时保存而导致文件的丢失或损坏。为了适应不同的需求和用户习惯，用户可以用菜单：“选项电路图属性”打开电路图
26、属性对话窗口，来定制用户的通用环境变量，如 图 1-13 所示。图 1-13 电路图属性对话窗口通过该窗口的 6 个标签选项，用户可以就编辑界面颜色、电路尺寸、缩放比例、自动存储时间等内容11作相应的设置。以标签工作区为例，当选中该标签时，电路图属性对话框如 图 1-14 所示：图 1-14 电路图属性的工作区标签在这个对话窗口中有 2 个分项： 显示：可以设置是否显示网格，页边界以及边界。 电路图页面大小：设置电路图页面大小。其余的标签选项在此不再详述，请大家自己打开查看。2、取用元器件在绘制电路图之前，需要先熟悉一下元件栏和仪器栏的内容，看看 Multisim 12 都提供了哪些电路元件和
27、仪器。具体的可参见前面所涉及内容或其他参考资料。根据所要分析电路，涉及到的元器件主要有电源、电阻和可变电阻。下面将以选用电源为例来详细说明选取及放置方法。（1）元器件的选取：选取电源选用元器件的方法有两种：从工具栏取用或从菜单取用。 从工具栏取用：打开元器件工具栏的小窗口。鼠标在元器件工具栏窗口中每个按钮上停留时，会有按钮名称提示出现。然后直接从元器件工具栏中点击“放置源”按钮，打开 图 1-15 选择元器12件的窗口。 从菜单取用：从菜单中选择：绘图元器件，就可打开选择元器件的窗口。该窗口与 图 1-15 一样。图 1-15 选用元器件窗口在选择一个元器件的窗口中，数据库的下拉框中选择“主数
28、据库” ，组的下拉框中选择“Sources” ，然后，系列中选择“POWER_SOURCES” ，最后元器件选择 “DC_POWER”，符号框中就出现相应的直流电源的符号。如 图 1-15 所示。最后点击“确认”按钮。（2）放置元器件上步点击确认按钮后，系统关闭元器件选去窗口，自动回到电路设计窗口，注意这时候跟随着鼠标的箭头旁边出现了直流电源的电路符号，随着鼠标的移动而移动。移动到需要位置，单击鼠标左键，就发现电路设计窗口就放置了一个直流电源。如需继续放置第二个、第三个可以反复单击鼠标左键就可放置多个直流电源，一直到不需要时，单击鼠标右键，就退出了放置直流电源的状态。如 图 1-16 所示。图
29、 1-16 放置一个直流电源13（3）元器件属性修改我们看到，放置的电源符号显示的是 12V。我们的需要可能不是 12V，而是 10V。那怎么来修改呢？双击该电源符号，出现如 图 1-17 所示的属性对话框，在该对话框里，可以更改该元件的属性。图 1-17 电源属性修改窗口在这里，我们将电压改为 10V。当然我们也可以更改元件的其他属性。修改后的电路图编辑窗口如 图 1-18。图 1-18 电源属性修改后的电路图（4）元器件的移动和翻转14用户就可以对元器件进行移动、复制、粘贴等编辑工作。这些工作与 Window 说下其他软件操作方法一致，这里就不再详细叙述。放置好所需电源后，按照上述步骤，放
30、置两个 1.0K 电阻和一个。放置电阻时，元器件选择的对话窗口相应的参数选择： “数据库”选项，选择“ 主数据库 ”。 “组”选项里选择“Basic”。 “系列”选项里电阻选择“RESISTOR” ，可变电阻选择“POTENTIOMETER” 。 “元件”选项里，电阻选择“1.0K”， 可变电阻选择“10K”。选取元件并放置完成后如 图 1-19 所示，图 1-19 选取并初步放置元件对 图 1-19 中的元件进行移动和翻转，为后面连接电路做好准备，操作完成后的图见 图 1-20。图 1-20 移动并翻转元器件后的窗口3、连接电路将鼠标移动到电源的正极，当鼠标指针变成 时，表示导线已经和正极连
31、接起来了，单击鼠标将该连接点固定，然后移动鼠标到电阻 R1 的一端，出现小红点后，表示正确连接到 R1 了，单击鼠标左键固定，15这样一根导线就连接好了。如下 图 1-21 所示。如果想要删除这根导线，将鼠标移动到该导线的任意位置，点击鼠标右键，选择“删除” 即可将该导线删除。或者选中导线，直接按“delete”键删除。图 1-21 连接电源与 R1按照前面的方法，将各连线连接好后如 图 1-22 所示。图 1-22 电路连线图注意：在电路了放置一个公共地线，在电路图的绘制中，公共地线是必须的。4、仪器仪表的选用与连接对电路电阻 R2 的输出进行仿真分析，需要在 R2 两端添加万用表。可以从仪
32、器的工具栏中选用万用表，添加方法类似元器件。双击万用表就会出现仪器面板，面板为用户提供观测窗口和参数设定按钮。添加万用表后并连线，完成后如 图 1-23 所示。16图 1-23 添加万用表后电路5、电路仿真分析电路连接完毕，检查无误后，就可以进行仿真了。点击仿真栏中的绿色开始按钮 。电路进入仿真状态。双击图中的万用表符号，即可弹出如 图 1-24 的对话框，在这里显示了电阻 R2 上的电压。R3 是可调电阻，其调节百分比为 20%，则在这个电路中，R3 的阻值为 2K。对于显示的电压值是否正确，我们可以验算一下。图 1-24 仿真结果图在调试运行的过程中，大家可以通过按“A ”或“Shift+A”键增减 R3 所接入电路的百分数，或者拖动 R3 旁边的滑动条。观察万用表的度数变化情况。6、保存文件电路图绘制完成，仿真结束后，执行菜单栏中的“文件/ 保存”可以自动按原文件名将该文件保存在原来的路径中。在对话框中选定保存路径，并可以修改文件名保存。这样我们大致熟悉了如何利用 Multisim 12 来进行电路仿真。以后我们就可以利用电路仿真来学习我们的数字电路了。
