1、1 1第1章 概 述1.1 Multisim 2001的特点的特点1.2 安装安装Multisim 20011.3 Multisim 11介绍介绍2 2计算机技术的发展以及对电子系统设计的新需求，推动了电子线路的设计方法和手段的不断进步。电子设计自动化(Electronic Design Automation，EDA)工具代表着现代电子系统设计的技术潮流。EDA软件不仅为电子工程师提供了功能强大的设计工具，也为大专院校提供了先进的教学手段和方法。利用EDA工具设计电子产品不仅缩短了产品的设计周期，同时也降低了产品成本。将EDA软件应用于教学，为提高大专院校学生的综合素质和设计能力提供了很大的帮
2、助。对于电子工程师、电子工程类专业的教师和学生来说，能够熟练应用EDA也是非常重要的。3 3Multisim 2001是Electronics WorkBench(简称EWB)的升级版本。IIT公司早在20世纪80年代后期就推出了用于电路仿真与设计的EDA软件EWB。随着技术的发展，EWB也经过了多个版本的演变，目前国内常见的版本有4.0d和5.0c。从6.0版本开始，IIT公司对EWB进行了较大规模的改动，仿真设计模块改名为Multisim，Electronics WorkBench Layout模块被重新设计并更名为Ultiboard。Ultiboard模块是以从荷兰收购来的Ultimat
3、e软件为核心开发的新的PCB软件。1.1 Multisim 2001的特点的特点4 4为了加强Ultiboard的布线能力，IIT公司还开发了一个Ultiroute布线引擎。最近IIT公司又推出了一个专门用于通信电路分析与设计的模块Commsim。Multisim、Ultiboard、Ultiroute及Commsim是现今EWB的基本组成部分，能完成从电路的仿真设计到电路版图生成的全过程。这些模块彼此相互独立，可以单独使用。目前，这4个EWB模块中最具特色的首推EWB仿真模块Multisim。5 5针对不同的用户需要，Multisim 2001发行了多个版本，包括增强专业版(Power Pr
4、ofessional)、专业版(Professional)、个人版(Personal)、教育版(Education)、学生版(Student)和演示版(Demo)等。各版本的功能和价格有着明显的差异。目前我国用户所使用的Multisim 2001以教育版为主，因此本书将对Multisim 2001教育版进行较全面的介绍。6 6Multisim 2001与其他电路仿真软件相比，具有如下一些优点。1.系统高度集成，界面直观，操作方便2.具有数字、模拟及数字/模拟混合电路的仿真能力3.电路分析手段完备4.提供多种输入输出接口5.提供射频电路仿真功能6.使用灵活方便专业版的Multisim除了具有上面
5、提到的优点和功能外，还支持VHDL和Verilog语言的电路仿真与设计。7 7用户在使用Multisim 2001之前，必须首先将其安装到自己的计算机上。与一般应用软件的安装不同，初次安装Multisim 2001时需3个阶段。为了帮助读者正确安装和使用Multisim 2001，本节将详细介绍安装的全过程。1.2 安装安装Multisim 20018 81.2.1 安装环境要求安装环境要求 Multisim 2001的安装环境要求如下：操作系统：Windows 95/98/2000/NT 4.0，Windows XP。CPU：Pentium 166或更高档次的CPU。内存：至少32 MB(推
6、荐64 MB或更高，最好在128 MB以上)。显示器分辨率：至少800像素600像素。光驱：配备CD-ROM光驱(没有光驱时可通过网络安装)。9 9硬盘：可用空间至少200 MB。以下将以Multisim 2001教育版在Windows 98环境下的安装为例，逐步介绍安装过程。在不同版本的Windows操作系统下安装提示信息和过程略有不同，但只要按提示操作即可顺利安装。10 101.2.2 安装安装Multisim 2001程序程序 安装Multisim 2001的第一个阶段为升级Windows系统文件，其操作步骤如下：(1)进入Windows系统，将Multisim 2001的系统光盘放入光
7、驱内，系统将自动启动安装程序。安装程序的启动画面如图1-1所示。图中右下角显示的是安装程序检查机器的系统环境是否满足安装Multisim的要求。(2)检查完成后，屏幕出现简单的安装程序操作说明，如图1-2所示。阅读完后请点击Next按钮以继续安装过程。11 11 图1-1 Multisim 2001安装程序的启动画面12 12图1-2 Multisim 2001安装程序操作说明13 13(3)点击Next按钮之后，将出现一个版权声明对话框，如果愿意遵守其声明，点击Yes按钮后即继续进行安装，如图1-3所示。(4)在继续安装Multisim之前需升级Windows系统文件，在图1-4所示的对话框
8、中点击Next按钮，则自动更新系统文件。(5)当系统文件更新完成后，出现图1-5所示的对话框。该对话框提示需重新开机后才能进行下一阶段的安装，选择“Yes，I want to restart my computer now”选项，再点击Finish按钮即可重新启动计算机。14 14 图1-3 Multisim 2001版权声明对话框15 15 图1-4 Multisim 2001安装程序提示16 16图1-5 系统文件更新的对话框17 17如果选择“No，I will restart my computer later”选项，再点击Finish按钮，系统就不会重新启动计算机，但同样可进行第二阶
9、段安装。与许多Windows应用软件的风格不同，重新开机后，Multisim的安装程序并不会自动执行安装过程，必须重新启动安装程序。第二阶段安装的操作步骤如下：(1)执行Windows中的开始程序StartupContinue Setup命令，如图1-6所示，安装程序重新启动。18 18图1-6 安装程序重新启动19 19安装程序启动后，第一阶段安装过程中出现过的安装界面、简要安装说明及版权声明等界面或对话框还会依次出现，安装者只要点击其中的Next或Yes按钮，直到图1-7所示的User Information对话框出现。2020(2)在图1-7所示对话框的Name栏中输入用户姓名，Comp
10、any栏中输入所属公司或单位名称，Serial栏中键入软件序列号。该序列号可以在安装光盘包装盒上找到(包括2个开头字母及18个阿拉伯数字，2个字母反映所用软件的版本，如ed表示教育版，en表示教育网络版，pP则表示增强专业版)。点击Next按钮，如果序列号正确，将出现一个对话框，告知序列号验证正确。点击Next按钮继续下一步。21 21图1-7 User Information对话框2222(3)在Enter Information对话框中，要求输入功能码(Feature Code)。并非所有版本的Multisim都有功能码，如教育版就没有。用户可忽略此项，直接点击Next按钮跳过。忽略功能码
11、输入后，系统的使用会受到一些限制。(4)在Choose Destination Location对话框(如图1-8所示)中，选择安装的路径。默认路径为C:Multisim，点击Browse按钮可进行改动(如D:Multisim)，改动完成后再点击Next按钮继续执行。2323 图1-8 Choose Destination Location对话框2424 图1-9 Select Program Folder对话框2525(5)在Select Program Folder对话框中指定程序文件夹的名称，如图1-9所示。默认名称为Multisim 2001，一般情况下不需要改动。点击Next按钮后，
12、安装程序继续执行。此时，安装程序将开始复制文件，并在屏幕上显示复制过程的进展情况，如图1-10所示。(6)文件复制完毕后，点击OK按钮，安装程序显示出Setup Complete(安装完成)对话框(如图1-11所示)，点击其中的Finish按钮后，第二阶段安装结束。2626 图1-10 复制文件2727 图1-11 Setup Complete对话框2828完成第二阶段的安装之后，Multisim 2001就可打开使用了，但有使用时间限制(只有15天)，时间一到就不能再使用，即便重新安装也无济于事。要想不受时间限制一直使用下去，还需要输入一个所谓的交付码(Release Code)来激活Mul
13、tisim 2001，这一点类似于Windows XP的安装。这个交付码需要到EWB网站注册后，由IIT公司用E-mail形式交付给用户使用，也可由代理商提供。2929输入交付码的操作过程如下：(1)回到Windows桌面，点击开始程序命令下Multisim 2001中的Multisim 2001项，出现Multisim 2001的启动画面，如图1-12所示。在该画面中，Serial Number(序列号)随软件提供，并已在第一阶段安装时输入。而Signature(特征号)由本软件与所安装的机器结合自行产生，即便用同一个序列号的Multisim在两个配置不完全相同的机上安装，所产生的特征号也不
14、一样。点击Enter release code按钮，出现图1-13所示窗口。3030图1-12 Multisim 2001的启动画面31 31图1-13 输入Release Code3232(2)输入由软件代理商提供的Release Code(或通过上网获取的Release Code)，点击Continue按钮即可进入Multisim 2001。3333近年来随着电子技术的飞速发展，Multisim软件进行了不断的升级。IIT公司继Multisim 2001版本之后，2003年对Multisim 2001进行了较大的改进，将其升级到了Multisim 7版本，增加了3D元件以及仿安捷伦的万用表
15、、示波器、函数信号发生器等仿实物的虚拟仪表，使得虚拟电子工作平台更加接近实际的实验平台。随后在2004年IIT又推出了Multisim 8.0版本，该版本又进一步改进了Multisim 7软件的不足，进一步扩充了元器件数据库，并且增加了瓦特计、失真仪、频谱分析仪和网络分析仪等测试仪器。1.3 Multisim 11介绍介绍34342005年以后，IIT公司隶属于美国国家仪器公司(National Instrument，NI)。NI公司在2005年12月推出了Multisim 9版本，包括Ultiboard 9和Ultiroute 9，这些产品都是Multisim 9系列设计套件的组成部分。Mu
16、ltisim 9最大的改变就是将Multisim的计算机仿真与虚拟仪器技术(LabVIEW)进行了完美的结合，这样可以很好地解决理论教学与实际动手实验相脱节的问题。2007年初该公司又推出了NI Multisim 10版本。35352010年1月NI公司下属的Electronics Workbench Group又推出了NI Multisim 11。该版本是NI公司电子线路仿真软件的最新版本，它包含了电路仿真设计模块NI Multisim 11、制版设计模块NI Ultiboard 11、布线引擎模块Ultiroute和通信电路分析与设计模块Commsim四个部分，能够完成从电路的仿真设计到电
17、路版图生成的全过程。Multisim、Ultiboard、Ultiroute及Commsim四个部分相互独立，可以分别使用。针对不同用户的需要，NI公司分别推出了增强专业版(Power Professional)、专业版(Professional)、个人版(Personal)、教育版(Education)、学生版(Student)和演示版(Demo)等多个版本，3636各版本的功能和价格有着明显的差异。其中NI Multisim 11教育版专注于教学，内有电路教程和课件，可以帮助教育工作者用互动操作的方式研究电路行为，深化电路理论。NI Multisim 11专业版可以帮助工程师优化电路设计，
18、减少错误和原型重复。NI Multisim 11可以与新的NI Ultiboard 11(PCB设计模块)软件结合，为工程师提供高性价比、端对端的原型平台。NI Multisim 11也可以与NI LabVIEW测量软件结合，帮助工程师明确自定义分析，改进设计验证。3737NI公司推出的Multisim 11软件的功能已经远远超过了早期的Multisim 2001版本，也就是说，Multisim软件现在已经不仅仅局限于电子电路的虚拟仿真，其在LabVIEW虚拟仪器、单片机仿真、VHDL和Verilog仿真等技术方面都有更多的创新和提高，属于EDA技术的更高层次范畴。但是对于电子行业的初学者来说
19、，对该软件的应用重点还是在电子电路的虚拟仿真上，故本书重点介绍电路仿真设计模块NI Multisim11在电子电路仿真方面的深入应用。38381.3.1 Multisim 11的新特性的新特性Multisim从本质上来说是理论教学与工程设计的统一环境，它的简易捕捉与交互仿真功能使其非常便于学习。最新发布的NI Multisim 11又引进了多个新特性和功能，目的是继续强化设计、捕捉和仿真功能，能够使用户更快捷轻松地捕捉设计、仿真行为和定义板卡布局。具体来讲，改进后的Multisim 11相对于Multisim 2001版本来说主要的新增功能如下：3939(1)新型的基于原理图的可编程设计。在N
20、I Multisim 11中复杂的VHDL被简化了，利用NI Multisim 11捕捉并仿真的原理电路可以直接生成原始的VHDL文件，简化了数字电路VHDL语言的教学。NI Multisim 11可以创建VHDL网表，而无需重新绘制和捕捉电路，从而节省了时间。这一额外步骤对于学生来说虽然没有附加的教学价值，但是新的改进排除了故障的风险，因为生成这一文件的电路与仿真和故障诊断中的电路是完全相同的。4040VHDL代码可直接下载到目标的可编程逻辑器件上，生成的VHDL文件也可以直接用于其他的EDA软件如Xilinx ISE中，便于可编程器件的开发和应用，这一新特性可以移除多余的抽象层和不必要的数
21、据冗余。(2)更加丰富的元器件库。元器件库包含了世界主流制造商提供的超过16 000种元器件。尽管元器件库很大，但由于元器件都被清晰地分了类，所以可以方便地找到所需要的元器件，同时能方便地对元器件的各种参数进行编辑修改。这些主流制造商主要有美国模拟器件公司、美国国家半导体公司、微芯科技公司和德州仪器公司。41 41(3)提供更加丰富实用的电路分析方法。为了更好地掌握电路的性能，进行深入的电路分析，NI Multisim 11提供了20种强大的分析功能，包括直流工作点分析、交流分析、瞬态分析、傅立叶分析、噪声分析、失真分析、参数扫描分析、温度扫描分析、极点零点分析、传输函数分析、灵敏度分析、最坏
22、情况分析和蒙特卡罗分析等，利用这些分析功能，学生可以了解不同的配置和元件的选择，以及噪声和信号源是如何影响电路设计的。在NI Multisim 11中新增了NI Graphier View，利用这个改进后的界面，用户可以直观地了解电路行为，观察得到的数据。用户界面经过改进后更易于显示数据，并配有标签注释，能够导出各种文件格式。4242(4)方便快捷的查询功能。NI Multisim 11新增了NI范例查找器，通过使用关键词以及按照主题浏览，可以快速方便地定位范例文件，从而帮助学生和初学者节省时间。(5)更强的模拟仿真功能。NI Multisim 11除保留了上一版本原有的19种分析外，还新增了
23、AC单频分析(Single Frequency AC Analysis)功能，该功能可创建某个特定频率下电压、电流和电源相量的文本输出；用户可以在主分析窗口中选择设备电流与功率作为分析输出。以前版本的Multisim都需要对这些值进行高级的设置，现在则免去了这些繁琐的设置，简化了仿真。另外还可以将开关、电位计、可变电容和电感的设定值发送到分析引擎。4343(6)优秀的模拟SPICE仿真。对于想要学习SPICE的用户来说，NI Multisim 11提供了更多的设计帮助，对复杂SPICE仿真进行了抽象化，让用户不再担心SPIC的复杂句法。NI Multisim 11新增了SPICE网表查看器，并
24、且改进了SPICE的建模机制，以改善用户在仿真过程中的体验，从而能够进行更好、更精确的仿真。(7)强大的LabView自定义仪器。借助强大的LabView编程，NI Multisim 11提供了可以将仿真扩展到自定义虚拟仪器整合的独特功能，为AC分析和DC扫描分析提供了最新的支持，从而进一步扩展了LabView的仿真技术应用。4444(8)新型的向前及向后注释系统。NI Multisim 11提供了一个全新的向前和向后注释系统，该系统可以跟踪和控制Multisim与Ultiboard之间的变化，让用户直接看到并控制设计原理与物理布局之间的变化。向前与向后注释在Multisim和Ultiboar
25、d中都可以激活，从而确保了设计的同步和透明，而且注释过程中得到的注释文件可以让用户保存并共享。从以上NI Multisim 11的新特性可以看出，NI Multisim 11提供了持续改进的电路教学环境，更加直观和易用，让仿真更真实，也更强大，将电路的行为进一步可视化，并且做到了与NI教学实验室的虚拟仪器套件NI ELVIS硬件的无缝集成。45451.3.2 Multisim 11的安装的安装Multisim 11 教育版的安装步骤与一般的Windows软件不同，而且Multisim 11和Multisim 2001在安装过程和激活方面也有很大不同。具体安装一般需要三个阶段，下面以单机教育版为
26、例来说明Multisim 11的安装过程。安装Multisim 11的第一个阶段为解压缩Multisim系统文件，其操作步骤如下：(1)在Windows系统下，将Multisim 11的系统光盘放入光驱内，系统将自动启动安装程序。安装程序的启动画面如图1-14所示。当对话框询问是否可以开始安装Multisim 11的过程时，选择确定即可。4646图1-14 Multisim 11软件安装窗口4747(2)解压缩时，先后出现程序解压缩进程、解压缩文件等对话框，如图1-15所示，最后出现解压缩文件完成对话框，如图1-16所示。第二阶段为正式安装Multisim 11的系统程序，如图1-17所示。对
27、话框提示是否需要开始安装Multisim 11软件，这就进入了 Multisim 11软件的第二个阶段的安装。这时只要单击其中的Install NI Circuit Design Suite11.0按钮即可。4848图1-15 Multisim 11软件安装的解压缩窗口4949 图1-16 解压缩文件完成对话框图5050 图1-17 Multisim 11软件安装的启动画面51 51第二阶段的安装过程如下：(1)选择Install NI Circuit Design Suite 11.0按钮后出现软件安装初始化窗口，如图1-18所示。安装初始化完成后会有User Information对话框出
28、现。(2)User Information对话框如图1-19所示。在此对话框中的Name文本框中输入用户姓名，在Company文本框中输入所属的公司或者单位名称，在Serial文本框中输入软件的序列号(该序列号可以在软件包装盒上找到)，单击Next按钮继续安装。5252图1-18 Multisim 11软件安装的初始化窗口5353图1-19 User Information对话框5454(3)在出现的Select Destination Directory对话框中选择安装的路径，如图1-20和图1-21所示。默认路径为C:NI Multisim 11，点击Browse按钮可以进行改动(如D:N
29、I Multisim 11)，改动完成后再点击Next按钮继续进行安装。(4)在出现的选择安装参数对话框(如图1-22所示)中点击Next按钮后，安装程序将继续执行。(5)在出现的Product Notifications对话框(如图1-23和图1-24所示)中，如果计算机已连接互联网，则出现连接服务器状态条，会显示所安装程序的最新产品说明。点击Next按钮后，安装程序继续执行。5555图1-20 选择安装文件夹对话框(1)5656图1-21 选择安装文件夹对话框(2)5757图1-22 选择安装参数对话框5858图1-23 产品说明对话框5959图1-24 产品说明连接服务器对话框6060(
30、6)随后出现许可协议对话框，如图1-25和图1-26所示。选择“接受协议”后开始进入安装窗口，如图1-27所示。此时只需点击Next按钮后继续安装就可以了。(7)安装程序开始复制文件，并在屏幕上显示复制过程的进展情况，如图1-28所示。(8)等待一段时间，当文件复制完毕后，会出现对话框表示安装完成，如图1-29所示，点击Next按钮继续后续过程。(9)此时Multisim 11安装的主要过程已经完成，系统会提示是否需要重新启动计算机，如图1-30所示。选择“Restart”即可。此时程序安装的第二阶段结束。61 61图1-25 许可协议对话框(1)6262图1-26 许可协议对话框(2)636
31、3图1-27 开始安装对话框6464图1-28 复制文件6565图1-29 安装完毕对话框6666图1-30 安装完毕重新启动对话框6767完成第二阶段的安装之后，重新启动计算机后就可以使用Multisim 11软件了，但是其使用期限只有30天，过期就不能使用了。要想不受时间限制长期使用下去，还必须通过许可证文件(License File)来激活Multisim 11，该过程就是Multisim 11安装的第三阶段。第三阶段的具体安装过程如下：(1)生成并保存协议文件在指定文件夹中，如图1-31和图1-32所示。将协议文件1.lic保存在安装者自行指定的目录下便于激活调用。该文件可以任意命名并
32、保存。6868图1-31 许可证文件生成窗口6969图1-32 许可证文件保存窗口7070(2)在Windows桌面，单击开始National InstrumentsCircuit Design Suite 11.0“NI License Magnager”，出现许可证管理器窗口，如图1-33所示。点击选项菜单下的安装许可证文件，将刚才保存的许可证文件1.lic安装，就可以激活Multisim 11程序。激活后的Multisim 11教育版呈绿色灯显示，如图1-34所示。此时就完成了Multisim 11第三个阶段的激活，可以正式使用Multisim 11软件了。71 71 图1-33 安装许可证文件保存窗口7272 图1-34 激活窗口7373(3)在Windows桌面单击开始程序Multisim 11，即出现Multisim 11的启动画面，如图1-35所示。当然为了启动方便，可以将其设为快捷方式，置于桌面。7474图1-35 Multisim 11的启动画面
