Multisim电工电子仿真应用.doc

Multisim电工电子仿真应用 作者： 日期：23 个人收集整理 勿做商业用途第一章 电子仿真软件Multisim 10简介1电子仿真软件Multisim 10基本界面教育版电子仿真软件Multisim 10的启动画面如图1所示，安装好电子仿真软件Multisim 10后，首次进入基本界面，如图2所示。图Multisim 10启动界面图Multisim 10基本界面基本界面最上方是主菜单栏，共12项，它们的中文译意如图3所示：图 主菜单栏主菜单栏下方是系统工具栏，共16项，如图4所示。图 4 系统工具栏主菜单栏下方右侧是设计工具栏,共11项，都是一些快捷按钮，均包含在主菜单的下拉菜单中；往右是使用中的元件列表框和帮助按钮，如图5所示。图 5 设计工具栏工具栏下方左侧是元件工具条，以元件库按钮形式集中了常用的大量仿真元器件.其元件库按钮含义如图所示。图 6 元件库按钮说明工具栏下方右侧是仿真开关的运行暂停停止等按钮，主要用于单片机仿真，如图所示.图 7 仿真开关基本界面左侧是默认打开的设计管理窗口:中间带网格点的白色图纸，用来组建仿真电路的“workspace，也称为电子平台,共个按钮，其中文意思为图所示。图 8 虚拟仪器、仪表工具条2电子仿真软件Multisim 10基本界面调整和设置在基本界面上，关闭“设计工具窗口”、“仿真开关工具条”；用鼠标直接拉动“虚拟仪器、仪表工具条到原“开关工具条”位置，经以上调整后，使基本界面上的电子平台图纸更宽阔，有利于在电子平台上组建仿真电路,调整后的基本界面部分如图所示.图9 调整后的基本界面上部分在调出元件组建仿真电路之前，需要对电子仿真软件Multisim10的基本界面进行设置，设置完成后可以将设置内容保存起来,以后再次打开软件可以不必再做设置。该功能是通过主菜单“Options”的下拉菜单进行.（）单击主菜单“Options，将出现其下拉菜单，如图10所示。选中第一项“Global Preferences”，打开设置对话框，如图11所示。图 10 主菜单“Options”的下拉菜单图 11 “Global Preferences”对话框在Parts选项页的“Place Component mode栏，“Continuous placement”项设置关于放置元件的方式,即可以设置连续放置所选元件；“Symbol standard”项设置“DIN”项，即选取元件符号为欧洲标准模式，单击对话框下方的“Apply”按钮，在单击“OK”按钮退出。（2)在“Options”下拉菜单中选择第二项，将出现“Sheet Properties”对话框,如图12所示。将单选“Show All”改为单选“Hide All”即在仿真电路图中暂时隐藏全部节电编号。图12 “Sheet Properties”菜单内容软件默认是显示网格点，它对于元件之间的连线非常有用，为了看得更清楚不需要网格点时,单击主菜单的“View,在其下拉菜单中将“Show Grid项前的选项勾去即可.如图13所示。图 13 “网格点”显示和去除操作3调出元件和连接元件操作下面以电阻为例，介绍如何从软件元件库中调出元件。1单击基本界面元件工具条中的“Place Basic”按钮，如图14所示。图14 放置基本元件快捷键按钮在弹出的“Select a Component”对话框中的左侧“Family栏中选中“RESISTOR（电阻)，然后拉动对话框中间“Component”栏下右侧滚动条，可选择所需要的电阻，这里选取以100欧电阻为例，接着在右下脚选择元件的封装形式，然后单击“OK按钮退出，如图15所示.2退出后,鼠标箭头将带出一个电阻，在电子平台上单击一下鼠标左键,即可将电阻放置在电子平台上，移开鼠标箭头，可以连续放置多个选中的电阻。不需要放置时，单击鼠标右键，即可退出放置电阻操作.如图16所示. 图 15“Select a Component对话框 图16 放置电阻示意图3用鼠标右击电阻后将弹出对话框如图17所示，可以选择某项对电阻进行相应的操作.用鼠标左键单击电阻呈“激活”状，如图18所示。 图17 用鼠标右击电阻后弹出的对话框 图18 用鼠标左键单击电阻呈“激活”状4图19、20分别是对元件实施水平转向和垂直转向操作前后的对比图。 图19 对元件实施“水平转向”操作前后 图20 对元件实施“垂直转向操作前后5图21是对元件实施“垂直翻转”操作的图，图22和图23是对元件实施复制操作的图。图21 对元件实施“垂直翻转”操作 图22 选择“Paste”项 图23 复制元件第二章Multisim 10在模拟电路中的虚拟仿真1晶体管输出特性虚拟仿真1.1实验原理1晶体管输出特性曲线晶体管输出特性曲线描述的是：当晶体管基极电流IB为一常量时,集电极电流ic与管压降uCE之间的函数关系。如图1所示。图1 晶体管输出特性曲线族从输出特性曲线可以看出，晶体管有3个工作区域:（1）截止区：其特征是发射结电压小于开启电压且集电极反相偏置。(2）放大区：其特征是发射结正相偏置且集电极反相偏置.（3）饱和区:其特征是发射结与集电极均处于正向偏置。2虚拟伏安特性分析仪使用方法（1）单击电子仿真软件的虚拟仪器工具条中的“IVAnalysis按钮，如图2所示，鼠标箭头将带出虚拟伏安特性分析仪的图标“XIVI，如图3所示,在电子平台上单击鼠标，即可将其放在电子平台上。图 2“IV-Analysis”按钮图3 调出虚拟伏安特性分析仪“XIVI”(2）双击虚拟伏安特性分析仪图标,将打开它的放大面板，如图4所示。图4 虚拟伏安特性分析放大面板（3）单击放大面板上”Component”的下拉箭头,选择“BJT NPN,如图5所示,在放大面板右下脚出现三极管引脚与仪器的连接示意图.图5 选取“BJT NPN”晶体管三极管（4）单击放大面板右下方的“Simulate Param”按钮，如图6所示，将弹出“Simulate Parameters”对话框，可对所测晶体管参数进行设置.图 6晶体管参数设置1.2计算机仿真实验内容和步骤1点测法绘制晶体管的输出特性曲线(1）在电子仿真软件基本界面的电子平台上建立如图7所示的仿真电路。图 7绘制晶体管输出特性曲线的仿真电路（一)（2)开启仿真开关，将ICQ数据填到表1中0246820uA0。02mA4.085mA4.106m A4。254mA4。346mA41uA0。04mA8.394mA8.597mA8.703mA8.835mA61uA-0.055mA0。0110。0120.0120。01282uA-0.0820.0170.0170.0180.018105uA-0。0950。0200.0200。0200。020图1 填写ICQ数据2用虚拟伏安特性分析仪观察晶体管的输出特性的曲线（1） 在电子仿真软件基本界面的电子平台上调出虚拟伏安特性分析仪,并双击图标“XIVI”，在“Components”栏选取“BJT-NPN”，然后关闭放大面板；再调出一个三极管“2N2222”，并将它与虚拟伏安特性分析仪连接，如图8所示。（2） 双击虚拟伏安特性分析仪图标“XIVI，打开它的放大面板，单击放大面板右下方的“Simulate Param”按钮，将弹出“Simulate Parameters”对话框，按图9所示设置，并单击“OK”退出.图 8“三极管与仪器连接 图 9“Simulate Parameters对话框（3） 开启仿真开关,虚拟伏安特性分析仪放大面板的屏幕上显示如图10所示的三极管输出特性曲线。图10 三极管的输出特性曲线2集成运算放大器虚拟仿真1。1实验原理在分析集成运放的各种应用电路中，常常将集成运放看做是一个理想的运算放大器。理想运放有如下性质: 开环差模电压增益为无穷大； 差模输入电阻为无穷大; 输出电阻为0； 共模抑制比为无穷大； 输入失调电压、失调电流以及它们的温漂为0;1理想运放工作在线性区时有两个重要特点（1）理想运放的差模输入电压等于0;（2）理想运放的输入电流等于0;2理想运放工作在非线性区时有两个重要特点(1）理想运放的输出电压UO的值只有两种可能：或等于运放的正向最大输出电压或等于其反相最大输出电压；（2）理想运放的输入电流等于0。1.2计算机仿真实验内容和步骤1反相比例放大器(1）用鼠标左键单击电子仿真软件Multisim10基本界面元件工具条中的“Place Analog”按钮,如图11所示，在弹出的对话框“Family栏下选取“OPAMP”，再在“Component”栏下选择“741运放,将它掉如电路窗口，如图12所示。图 11单击“Place Analog按钮图12 调出运放电路（2）在电子仿真软件Multisim10基本界面的电子平台上，建立如图13所示的反相比例放大仿真电路。图 12反相比例放大仿真电路（一)（3）开启仿真开关,先按住键盘上的Shift键，再连续按A键，使电位器RP的百分比为5,如图13所示，记下电压表U2和U3的值，填入表2中,将电位器的值按表2中的百分比调整，依次记下电压表的值,并与理论估算值进行比较。图13 反相比例放大仿真电路（二）输入电压电位器百分比5%25%40%65%8095%Ui-0.296-0.164-0。0660.0990.1980.297输出电压理论估算值实验测量值2。9711。6540.8730。8730.8740.875表2 反相比例放大器输出电压2反相求和放大电路(1)在电子仿真软件Multisim10基本界面的电子平台上，建立如图14所示的反相求和放大仿真电路。图14 反相求和放大仿真电路（2)开启仿真开关，连续按A键和B键，使两个电位器的百分比如表3所示，将3个电压表的数据填入表3中，并根据表中数据计算电压放大倍数.表3 反相求和放大电路输出电压3过零比较电路（1）用鼠标左键单击电子仿真软件Multisim 10基本界面元件工具条的“Place Diode”按钮，如图15所示，在弹出的对话框中,在“Family”下选取“ZENER”,再在“Component”栏下选取“1Z6。2”稳压管，共调出两只稳压管到电路窗口中，如图16所示。图 15元件工具条中的“Place Diode”按钮图16 选取“IZ6。2”稳压管（2)其它元件调出与反相比例电路相同；再从电子仿真软件Multisim 10基本界面调出虚拟函数信号发生器和虚拟示波器，经重新整理组成过零比较仿真电路，如图17所示.图 17过零比较仿真电路（3）将虚拟函数信号发生器设置成幅值为1VP，频率为500HZ的正弦波，开启仿真开关，双击虚拟示波器图标,在放大面板的屏幕上将观察到过零比较仿真电路波形,如图18所示.图 18过零比较电路波形第三章Multisim 10在数字电路中的虚拟仿真1与非门及其它门电路虚拟仿真1.1实验原理1集成逻辑门集成逻辑门有许多种，如：与门、或门、非门、与非门、或非门、与或非门、异或门、OC门、TS门等。其中与非门用途最广,用与非门可以组成其他许多逻辑门。2集成电路与非门简介与非门是最基础和常用的一种逻辑门电路，74LS00是“TTL系列”中的与非门，CD4011是“CMOS系列中的与非门.74LS00与非门逻辑框图、符号及引脚排列如图1所示。CD4011与非门引脚排列如图2所示。图 1 74LS00与非门逻辑框图、符号及引脚排列图 2 CD4011与非门引脚排列1。2计算机仿真实验内容和步骤1测与非门的逻辑功能（1)单击电子仿真软件Multisim 10 基本界面工具条的“Place TTL”按钮,如图3所示；将弹出“Select a Component”对话框,如图4所示,在“Family栏中选取“74LS”再在“Component”栏中选取“74LS00D”，然后单击对话框右上角的“OK”按钮，如图4、图5所示图3 单击“Place TTL”按钮图4“Select a Component”对话框图5调出与非门操作（2)再用类似方法调出与非门、VCC电源和地线、单刀双掷开关，得到与非门仿真电路如图8所示。图6调出“”电源和地线图7调出单刀双掷开关图8与非门仿真电路（3）双击虚拟万用表图标“XMM1”，将出现它的放大面板,按下放大面板上的“电压”和“直流两个按钮，可用它来测量直流电压，如图9所示。图9打开和设置虚拟万用表放大面板（4）双击仿真开关，按表1所示，分别按键盘上的“A”和“B”键，使与非门的两个输入端为表中4中情况,从虚拟万用表的放大面板上读出各种情况的直流电位,将它们填入表内，并将电位转换成逻辑状态填入表内。输入端输出端AB电位逻辑状态0000015110511151表1与非门电路输出逻辑状态2计数、译码和显示电路虚拟仿真2.1实验原理1计数计数是一种最简单、基本的逻辑运算，按计数器计数数字的增减分类，可分为加法计数器、减法计数器和可逆计数器等.用JK触发器组成的十进制异步加法计数器如图10所示。图10 十进制异步加法计数器CD4017是一片十进制计数器,其功能如表2所示，图11是其引脚排列图。表2 CD4017功能图图11管脚排列图CD4510是一种可预计的十进制加减可逆计数器,其引脚排列如图12所示，逻辑功能如表3所示.表3逻辑功能表图12 CD4510引脚排列图 图13 CD4511引脚排列图2译码与显示十进制计数器的输出经译码后驱动数码管，可以显示09共10个数字，CD4511是BCD7段译码驱动集成电路，其引脚排列如图13所示。LT为试灯输入，BI为消隐输入、LE为锁定允许输入，A、B、C、D为BCD码输入、ag为七段译码.CD4511的逻辑功能如表4所示。图 14 共阴数码管外形和内部结构表4 CD4511逻辑功能表2.2计算机仿真实验内容和步骤1计数10的电路（1）单击电子仿真软件Multisim 10基本界面元件工具条上的“Place CMOS”按钮，从弹出的对话框“Family”栏中选择“CMOS10V”，再在“Component”栏中选取施密特与非门“4093BD10V”和十进制计数器“4017BD10V”各一只,如图15所示，将它们放在电子平台上.图15调出施密特与非门4093BD（2)单击工具条上的“Place Source”按钮,从中调出CMOS电源“VDD和地线,并双击“VDD”图标，在弹出的对话框中，将电压改为10V，再单击下方的“OK”按钮退出，从“Place Diode元件库中调出10只红色发光二极管.（3)按图16所示调齐其他元件并连成仿真电路。图16计数10仿真电路（4） 先将J1置低电平,再开启仿真开关，然后再将J1置高电平，观察发光二极管发光情况，并解释观察到的现象.2一位计数、译码和显示电路（1）单击元件工具条中的“Place CMOS按钮,在弹出的对话框中，在“Family”栏中选择“CMOS-5V，再在“Component”栏中选取“4510BD-5V”和“4511BD-5V”各一只，如图17所示，将它们放置在电子平台上。图17调出“4510BD_5V”和“4511BD_5V(2）单击工具条中的“Place Indicator按钮,调出共阴数码管，如图18所示。图18调出共阴数码管(3）将其他元件调齐,并连成一位计数、译码和显示仿真电路，如图19所示.图19一位计数、译码和显示仿真电路（4）开启仿真开关，将J1置低电平,J2置高电平，每次将J3从低电平改变成高电平，观察数码管变化情况，再将J2置低电平，重复上述实验,并解释电路工作原理。