SPICE (针对集成电路的仿真程序)是加利福尼亚大学伯克莱分校开发的模拟电路仿真器,是作为CANCER (除射频电路外的非线性电路计算分析)程序的一部分进行开发的。
过去的50年中,众多公司开发了大量不同的SPICE变体(包括HSPICE和PSPICE)。
SPICE以网表形式定义电路并使用参数仿真电路特性。网表描述电路中的部件及其连接方式。SPICE可以仿真DC工作点、AC响应、瞬态响应以及其它有用的仿真项目。
为何采用本教程作为PSPICE到Multisim间的过渡?
本教程的目标受众为那些使用过PSPICE的Multisim用户,我们的目标是为这些正在积极寻找如何在 Multisim中创建和仿真电路的用户提供进阶指南。本教程除了讲述如何在PSPICE中完成任务,同时亦为您提供使用Multisim的简单设置步骤。无论您是否有过操作其它仿真工具的经验,本教程均可帮助您迅速上手Multisim。
Multisim
如果您是首次使用Multisim,您可能会很快发现仿真环境和原理图捕获环境非常相似,只是传统的多级步骤和复杂过程已被简化,仿真变得更加简单。
1.0 PSPICE过渡至Multisim教程:放置电阻和电容
1.1 打开软件
在PSPICE中,仿真设计开始前,用户通常需要通过下列步骤(程序》》PSPICE学生版》》原理图),打开“原理图”程序。
必须通过开始 》》 所有程序 》》 National Instruments 》》电路设计套件11.0 》》 Multisim 11.0这一步骤打开Multisim
1.2 放置 Op-Amp
在PSPICE中,用户需要打开“获取新部件”窗口,然后在描述框中搜索“opamp”。搜索到合适的型号后,将其连接到对应的设备符号上,然后单击“放置并关闭”。此时需要正确定向部件。双击Op-Amp,用户就可以设置相应的仿真参数。
在Multisim中放置部件:
1. 选择 放置》》 部件。
2. 在“选择部件”对话框中,按照下图红圈内的参数设置界面(图1)。图中选择的为模拟组中的模拟_虚拟类。
3. 在“部件区域”中,选择OPAMP_3T_VIRTUAL(红圈)。
4. 单击OK,在黄框内放置部件。
5. 左击鼠标,在原理图区域放置OPAMP。
6. 右击部件,选择“垂直翻转”
7. 此时会出现图2所示的原理图。
图1 选择部件界面
图2. 运算放大器
1.3 放置电阻和电容
在PSPICE中, 此时已返回“使用获取新部件”,可在此搜索名称为“R”和 “C”的部件(对应为电阻和电容)。当用户在原理图中放置了两个电阻和一个电容之后,需要双击各个部件设定及更改参数数值。
在Multisim中,放置电阻和电容:
1. 选择放置 》》 部件。
2. 在 “选择部件”对话框中,按照红圈内给出的参数进行设置。图示为选择基本组和电阻类(见图3)
3. 在“部件区域”中输入电阻值 - 本例中为2K(蓝色区域)。
4. 单击OK,在黄框内放置部件。
5. 左击鼠标,在原理图区域放置电阻。
6. 同样返回至部件选择指南。
7. 在“选择部件”对话框中,对应红圈内的参数进行设置。图示为选择基本组和电阻类。
8. 在“部件区域”中输入电阻值 - 本例中为1K 。
9. 点击OK,在黄框内放置部件。
10. 左击鼠标,在原理图区域放置电阻。
图3. 放置电阻
11. 选择放置》》 部件。
12. 在“选择部件”对话框中,对应红圈内参数进行设置。图示为选择基本组和电容类(图4)。
13. 在“部件区域”中输入电容值 - 本例中为0.08u(蓝色区域)。
图4. 放置电阻
14. 用户的设计界面应如图5所示。
图5. 第一阶段设计结束
2.0 PSPICE过渡至Multisim教程:增加电源部件
2.1 增加电源和接地
在PSPICE中,现在已返回“使用获取新部件”界面,在此处搜索AC电压源(对应标识为VAC)。此处需要查找名为ACMAG的参数,即AC幅值。放置部件。然后搜索名为“GND_EARTH”的接地标识。
在Multisim中放置源:
1. 选择放置 》》 部件。
2. 在“选择部件”对话框中,按照对话框提示进行设置:选择源组和信号电压源类。
3. 在“部件区域”选择交流电压,然后放置在原理图中。其预配置为1V。
4. 选择放置 》》 部件。
5. 在“选择部件”对话框中,按照对话框提示进行设置:选择源组和电源类。
6. 在“部件区域”中,选择地,然后放置在原理图中。
7. 此时的设计应如图6所示。
图6. 第二阶段设计结束
3.0 PSPICE过渡至Multisim教程:接线部件
3.1 接线过程
在PSPICE中,用户现在必须开始搜索并选择“绘制接线”按钮,或在绘图菜单中选择一个选项。此后方可连接不同节点。
Multisim采用无模式接线环境,允许用户方便绘制网络接线图:
1. 在引脚附近悬停鼠标(如V1 AC_Voltage源的+引脚)。鼠标靠近引脚时,会变成十字形图标。现在即可绘制到电阻R2的网络接线。
2. 左击鼠标,会在引脚后出现红线。随着鼠标移动,红色网络(线)会随之移动。将红线移至另一部件引脚,然后左击完成连接。
3. 重复利用该方法完成整个设计的接线,直至如图7所示。
图7. 完成的原理图
4.0 PSPICE过渡至Multisim教程:设置仿真
4.1 设定分析
在PSPICE中,用户现在就可以建立分析。分析设置需要设置节点名称,在单独“分析界面”中选择特定分析类型然后设置起始频率(Star Freq),截止频率(End Freq),十倍频扫描点数(Pts/Decade),和扫描类型(十倍频)。
在Multisim中,过程略有简化。
1. 选择仿真 》》 仪器》》 测量探针
2. 在电路输出点单击鼠标左键以放置探针。该节点此时命名为“Probe 1”。
3. 双击黄色区域,然后在“RefDes”中,将探针名称 “探针 1” 更改为“Vout” (图 8)。
图8. 放置测量探针
4. 选择仿真》》 分析》》 AC 分析… 此时已打开AC分析对话框。
5. 设置“起始频率(FSTART)”为10
6. 设置“截止频率(FSTOP)”为1,单位为MHz
7. 设置“10倍频扫描点数”为101
8. 设置“垂直刻度”为“对数”
5.0 PSPICE过渡至Multisim教程:运行仿真
5.1 运行AC分析
在PSPICE中,为查看仿真数据,用户必须打开绘图窗口然后通过“添加画线”按钮或画线菜单,在坐标轴上绘制不同数值和不同参数。此外用户还须进行其它相关设置(如通过表达式创建对数坐标)。
在Multisim中,用户只需进行如下简单步骤:
1. 在AC分析对话框,设置“垂直刻度”为“对数”
2. 选中“输出”选项卡
3. 在“电路变量”部分,选择参数“V(Vout)”。
4. 单击添加按钮
5. 单击仿真按钮。此时即可看到仿真数据(图9)。
图9. 绘图仪中的仿真分析数据
6. 为查找-3db点,首先须选择光标。首先在工具栏单击光标项。然后光标就会在Y轴顶端出现(图10所示的红框内)
图10. 设置光标
7. 右击Y轴上的绿色光标箭头。
8. 选择设定Y值=》
9. 在值域内键入-3
10.单击Ok。光标就会自动移至-3dB点(图11)。
图11. -3dB点
6.0 PSPICE过渡至Multisim教程:结语
恭喜您!经过本文一系列进阶步骤学习后,您现在已经可以使用Multisim进行原理图捕获和仿真了。
您也籍此了解了Multisim的一些简单功能。与PSPICE类似,许多高级功能用户也可轻松上手。使用 Multisim最大特性就是,完成高级任务原来可以变得那么简单。
如果您想通过在线多媒体方式进行培训,可选择以下交互式演示来使用Multisim:Multisim 交互式演示》》
SPICE (针对集成电路的仿真程序)是加利福尼亚大学伯克莱分校开发的模拟电路仿真器,是作为CANCER (除射频电路外的非线性电路计算分析)程序的一部分进行开发的。
过去的50年中,众多公司开发了大量不同的SPICE变体(包括HSPICE和PSPICE)。
SPICE以网表形式定义电路并使用参数仿真电路特性。网表描述电路中的部件及其连接方式。SPICE可以仿真DC工作点、AC响应、瞬态响应以及其它有用的仿真项目。
为何采用本教程作为PSPICE到Multisim间的过渡?
本教程的目标受众为那些使用过PSPICE的Multisim用户,我们的目标是为这些正在积极寻找如何在 Multisim中创建和仿真电路的用户提供进阶指南。本教程除了讲述如何在PSPICE中完成任务,同时亦为您提供使用Multisim的简单设置步骤。无论您是否有过操作其它仿真工具的经验,本教程均可帮助您迅速上手Multisim。
Multisim
如果您是首次使用Multisim,您可能会很快发现仿真环境和原理图捕获环境非常相似,只是传统的多级步骤和复杂过程已被简化,仿真变得更加简单。
1.0 PSPICE过渡至Multisim教程:放置电阻和电容
1.1 打开软件
在PSPICE中,仿真设计开始前,用户通常需要通过下列步骤(程序》》PSPICE学生版》》原理图),打开“原理图”程序。
必须通过开始 》》 所有程序 》》 National Instruments 》》电路设计套件11.0 》》 Multisim 11.0这一步骤打开Multisim
1.2 放置 Op-Amp
在PSPICE中,用户需要打开“获取新部件”窗口,然后在描述框中搜索“opamp”。搜索到合适的型号后,将其连接到对应的设备符号上,然后单击“放置并关闭”。此时需要正确定向部件。双击Op-Amp,用户就可以设置相应的仿真参数。
在Multisim中放置部件:
1. 选择 放置》》 部件。
2. 在“选择部件”对话框中,按照下图红圈内的参数设置界面(图1)。图中选择的为模拟组中的模拟_虚拟类。
3. 在“部件区域”中,选择OPAMP_3T_VIRTUAL(红圈)。
4. 单击OK,在黄框内放置部件。
5. 左击鼠标,在原理图区域放置OPAMP。
6. 右击部件,选择“垂直翻转”
7. 此时会出现图2所示的原理图。
图1 选择部件界面
图2. 运算放大器
1.3 放置电阻和电容
在PSPICE中, 此时已返回“使用获取新部件”,可在此搜索名称为“R”和 “C”的部件(对应为电阻和电容)。当用户在原理图中放置了两个电阻和一个电容之后,需要双击各个部件设定及更改参数数值。
在Multisim中,放置电阻和电容:
1. 选择放置 》》 部件。
2. 在 “选择部件”对话框中,按照红圈内给出的参数进行设置。图示为选择基本组和电阻类(见图3)
3. 在“部件区域”中输入电阻值 - 本例中为2K(蓝色区域)。
4. 单击OK,在黄框内放置部件。
5. 左击鼠标,在原理图区域放置电阻。
6. 同样返回至部件选择指南。
7. 在“选择部件”对话框中,对应红圈内的参数进行设置。图示为选择基本组和电阻类。
8. 在“部件区域”中输入电阻值 - 本例中为1K 。
9. 点击OK,在黄框内放置部件。
10. 左击鼠标,在原理图区域放置电阻。
图3. 放置电阻
11. 选择放置》》 部件。
12. 在“选择部件”对话框中,对应红圈内参数进行设置。图示为选择基本组和电容类(图4)。
13. 在“部件区域”中输入电容值 - 本例中为0.08u(蓝色区域)。
图4. 放置电阻
14. 用户的设计界面应如图5所示。
图5. 第一阶段设计结束
2.0 PSPICE过渡至Multisim教程:增加电源部件
2.1 增加电源和接地
在PSPICE中,现在已返回“使用获取新部件”界面,在此处搜索AC电压源(对应标识为VAC)。此处需要查找名为ACMAG的参数,即AC幅值。放置部件。然后搜索名为“GND_EARTH”的接地标识。
在Multisim中放置源:
1. 选择放置 》》 部件。
2. 在“选择部件”对话框中,按照对话框提示进行设置:选择源组和信号电压源类。
3. 在“部件区域”选择交流电压,然后放置在原理图中。其预配置为1V。
4. 选择放置 》》 部件。
5. 在“选择部件”对话框中,按照对话框提示进行设置:选择源组和电源类。
6. 在“部件区域”中,选择地,然后放置在原理图中。
7. 此时的设计应如图6所示。
图6. 第二阶段设计结束
3.0 PSPICE过渡至Multisim教程:接线部件
3.1 接线过程
在PSPICE中,用户现在必须开始搜索并选择“绘制接线”按钮,或在绘图菜单中选择一个选项。此后方可连接不同节点。
Multisim采用无模式接线环境,允许用户方便绘制网络接线图:
1. 在引脚附近悬停鼠标(如V1 AC_Voltage源的+引脚)。鼠标靠近引脚时,会变成十字形图标。现在即可绘制到电阻R2的网络接线。
2. 左击鼠标,会在引脚后出现红线。随着鼠标移动,红色网络(线)会随之移动。将红线移至另一部件引脚,然后左击完成连接。
3. 重复利用该方法完成整个设计的接线,直至如图7所示。
图7. 完成的原理图
4.0 PSPICE过渡至Multisim教程:设置仿真
4.1 设定分析
在PSPICE中,用户现在就可以建立分析。分析设置需要设置节点名称,在单独“分析界面”中选择特定分析类型然后设置起始频率(Star Freq),截止频率(End Freq),十倍频扫描点数(Pts/Decade),和扫描类型(十倍频)。
在Multisim中,过程略有简化。
1. 选择仿真 》》 仪器》》 测量探针
2. 在电路输出点单击鼠标左键以放置探针。该节点此时命名为“Probe 1”。
3. 双击黄色区域,然后在“RefDes”中,将探针名称 “探针 1” 更改为“Vout” (图 8)。
图8. 放置测量探针
4. 选择仿真》》 分析》》 AC 分析… 此时已打开AC分析对话框。
5. 设置“起始频率(FSTART)”为10
6. 设置“截止频率(FSTOP)”为1,单位为MHz
7. 设置“10倍频扫描点数”为101
8. 设置“垂直刻度”为“对数”
5.0 PSPICE过渡至Multisim教程:运行仿真
5.1 运行AC分析
在PSPICE中,为查看仿真数据,用户必须打开绘图窗口然后通过“添加画线”按钮或画线菜单,在坐标轴上绘制不同数值和不同参数。此外用户还须进行其它相关设置(如通过表达式创建对数坐标)。
在Multisim中,用户只需进行如下简单步骤:
1. 在AC分析对话框,设置“垂直刻度”为“对数”
2. 选中“输出”选项卡
3. 在“电路变量”部分,选择参数“V(Vout)”。
4. 单击添加按钮
5. 单击仿真按钮。此时即可看到仿真数据(图9)。
图9. 绘图仪中的仿真分析数据
6. 为查找-3db点,首先须选择光标。首先在工具栏单击光标项。然后光标就会在Y轴顶端出现(图10所示的红框内)
图10. 设置光标
7. 右击Y轴上的绿色光标箭头。
8. 选择设定Y值=》
9. 在值域内键入-3
10.单击Ok。光标就会自动移至-3dB点(图11)。
图11. -3dB点
6.0 PSPICE过渡至Multisim教程:结语
恭喜您!经过本文一系列进阶步骤学习后,您现在已经可以使用Multisim进行原理图捕获和仿真了。
您也籍此了解了Multisim的一些简单功能。与PSPICE类似,许多高级功能用户也可轻松上手。使用 Multisim最大特性就是,完成高级任务原来可以变得那么简单。
如果您想通过在线多媒体方式进行培训,可选择以下交互式演示来使用Multisim:Multisim 交互式演示》》
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