《Multisim 11電路仿真與實踐》是一本易學易用、編排合理、實用性很強的NI Multisim 11學習用書,可以引導讀者輕松入門、快速提高。
全書分為3篇,共16章。第1篇為軟件基礎,主要介紹NI Multisim 11電路仿真軟件的使用,包括NI Multisim 11的發展歷程、軟件特點、創建仿真電路的基本操作、虛擬儀表的使用和電路的分析方法等。
第2篇為課程應用,主要介紹NI Multisim 11在電子類課程(如電路分析、低頻電子線路、脈沖與數字電路、高頻電子線路以及單片機)中的應用。第3篇為實踐應用,主要介紹美國NI公司設計的教學實驗室虛擬儀表套件,包括虛擬NI ELVIS操作仿真、原型NI ELVIS的性能指標和使用,有助于學生開展電子電路實踐活動。隨書光盤收錄了NI Multisim 11(試用版)仿真軟件、虛擬儀表驅動軟件NI ELVISmx以及書中各種仿真實例,所有仿真實例都具備可重復性。
《Multisim 11電路仿真與實踐》內容充實,實例豐富,既適合作為高等院校電子類專業的教材,也可以作為相關工程技術人員進行電路設計的參考用書。
《Multisim 11電路仿真與實踐》特色: 由淺入深地介紹了M ultisim”的基本操作、儀表使用和電路性能分析。 結合實例介紹了仿真軟件在電路分析、模擬電子線路、數字電路、高頻電子線路和單片機等課程中的應用。 結合實例詳細介紹了微處理器、LabVIEW儀表、可編程邏輯器件、虛擬NI ELVIS等高級仿真分析。 結合學生課余電子創新活動介紹了實物NI ELVIS的軟硬件的使用方法。 光盤中含有美國國家儀器中國有限公司授權的NI Circuit Design Suite 11、NI ELVISmx 4.2.3評估版軟件以及《Multisim 11電路仿真與實踐》應用實例文件,方便學習使用。
再 版 說 明
時間如梭,自2005年7月編寫《Multisim 7電路設計及仿真應用》一書以來,已有7年的時間。在這期間,我國高等院校EDA實驗室廣泛選用的電子電路仿真軟件——Multisim得到了長足的進步和發展。如今,原Multisim推出的公司——加拿大IIT公司已經隸屬美國NI公司, NI將本公司最具特色的LabVIEW儀表融入Multisim仿真軟件中,克服了原Multisim軟件不能采集實際數據的缺陷,給Multisim仿真軟件注入了新鮮血液,使其特色更加鮮明。用戶在學習Multisim的過程中,若能配合使用NI公司推出的教學實驗室虛擬儀表套件(ELVIS),則能夠將理論學習與實際電路設計結合得更加完美。
Multisim仿真軟件的最新版本——NI Multisim 11,不僅繼承了原版本界面直觀、易學易用、仿真功能強大等特點,更增加了許多新功能,主要有以下幾點:
* 不斷擴充的元器件庫。新增了Microchip、Texas Instruments、Linear Technologies等公司的五百五十多種元器件,使元件總數達到一萬七千余種。
* 增添了LabVIEW儀表。用戶可以利用這些LabVIEW儀表進行實際電路波形的數據采集和必要的數學分析,克服了原Multisim電路仿真軟件不能采集實際數據的缺點。此外,還可以在LabVIEW中自建所需要的儀表,并導入NI Multisim 11仿真軟件中使用。
* 提升了可編程邏輯器件(PLD)原理圖設計仿真與硬件實現一體化融合的性能。將一百多種新型基本元器件放置到仿真工作界面,搭接電路后可直接生成VHDL代碼。
* 新增了單一頻率交流分析。可用來測試電路對某個特定頻率的交流頻率響應分析結果,其結果以實部/虛部或幅度/相位的形式給出。
* 支持用梯形圖語言編程設計的系統仿真,增強了對工業控制系統仿真的支持。
* 配置了虛擬NI ELVIS仿真。可使初學者在NI Multisim 11電路仿真環境中模擬實物NI ELVIS的各種操作。
* 新增NI范例查找器。NI Multisim 11軟件為了幫助用戶熟悉仿真軟件的使用,專門構建了NI范例查找器,用戶通過關鍵詞或帶有邏輯性的文件夾搜索仿真軟件自帶的大量范例。
* 增強了探針功能。能夠方便、快速地檢查電路中不同支路、節點或引腳的電壓、電流及頻率。
NI Multisim 11最重要的特色仍屬首推的教學實驗室虛擬儀表套件(ELVIS)。眾所周知,電類課程是一門實踐性很強的課程,只有通過實驗活動才能加深對電路理論的理解,培養學生的動手能力和創新能力。但目前國內高等院校的實驗場地和設備資源都非常有限,學生只有到實驗室才能搭建電路、測試性能指標、鞏固理論知識,這在一定程度上制約了學生動手能力的提高和創新意識的培養。現在學校只要配備了計算機和NI Multisim 11仿真軟件,就相當于有了一個“電子實驗室”,學生可以不拘場所和時間,用“以虛代實,以軟代硬”的方法做實驗,提高了學習效率,降低了實驗成本,擴展了實驗時間。NI ELVIS平臺介于真實實驗室和虛擬仿真實驗室之間,它提供了一個搭建實際電路的平臺,將真實儀表全部用虛擬儀表代替,大大簡化了實驗條件。學生只要有計算機和一些必要的元件,就可以利用NI ELVIS平臺和8種虛擬儀表進行自主實驗。NI公司提供了這些虛擬儀表的源代碼,用戶可以根據自己的需求在LabVIEW中更改儀表的功能。熟悉LabVIEW的用戶可以構建自己的儀表,測量所關注的信號。被采集實際電路的信號還可以利用NI公司提供的Signal Express軟件進行進一步處理、存儲和虛實信號對比。
根據NI Multisim 11仿真軟件的新特點和近幾年的教學實踐,編者對《Multisim 7電路設計及仿真應用》一書做了較大改動,精簡了軟件介紹,沿襲了其在電類課程中的應用,加強了實踐活動,故本書改名為《Multisim 11電路仿真與實踐》。全書分為3篇,共16章。第1篇簡單介紹了NI Multisim 11仿真軟件,其中,第1章介紹NI Multisim 11的發展歷程、安裝方法和特點,第2章通過一個實例具體闡述電路的搭建、儀表測試、電路分析和實際測試過程,第3章介紹NI Multisim 11的基本操作,第4章介紹軟件自帶的虛擬儀表,第5章介紹NI LabVIEW儀表,第6章介紹NI ELVIS儀表,第7章通過實例介紹電路的各種分析方法。第2篇為課程應用,主要闡述NI Multisim 11仿真軟件在電路分析、低頻電子線路、脈沖與數字電路、高頻電子線路以及單片機中的應用。第3篇為實踐應用,其中,第13章介紹虛擬面包板的特點和應用,第14章通過實例介紹NI ELVIS I、NI ELVIS II和NI myDAQ等電子工作平臺的模擬仿真操作,第15章介紹原型NI ELVIS II+的功能和應用,第16章介紹便攜式數據采集設備——原型NI myDAQ的功能和使用。
本書第1、2、5、6、8章由梁青編寫,第3、9、10、12章由侯傳教編寫,第13、14、15、16章由熊偉編寫,第4、7、11章由孟濤編寫,全書由梁青統稿。
西安郵電大學的陰亞芳、張新,空軍工程大學的王寬仁、吳曉麗、趙雪巖等老師審閱了本書部分章節內容,并提出了大量寶貴意見,在此表示衷心感謝。
本書在編寫過程中參考了大量圖書和網站,皆已列入書后的參考文獻中,在此對這些資料的作者表示衷心的感謝。
編寫工作中,美國國家儀器有限公司李甫成提供了NI Multisim 11仿真軟件、NI ELVIS和NI myDAQ等硬件平臺以及技術上的大力支持,在此表示感謝。同時也感謝北京掌宇金儀科教儀器有限公司西安分公司的李新建先生提供的幫助。郭龍、李牧東等研究生也為本書的編寫提供了幫助,本書還得到了西安郵電大學電子與信息工程學院、空軍工程大學信息與導航學院的各級領導和同仁的大力支持和幫助,在此表示感謝。
本書中涉及的元件符號由于軟件原因部分保留了原有符號,以便于和軟件保持一致。
由于Multisim電路涉及的知識較廣,再加上編者水平有限,時間所限,書中難免有疏漏和不妥之處,敬請讀者批評指正。
編 者
Multisim 11電路仿真與實踐
第1章 NI Multisim 11概述
1.1 NI Multisim 11的發展歷程
1.2 NI Multisim 11的安裝
1.3 NI Multisim 11用戶界面
1.4 NI Multisim 11的主要特點
習題
第2章 NI Multisim 11快速入門
2.1 電路設計
2.2 創建仿真電路
2.3 電路仿真分析
2.4 NIELVIS的應用
習題
第3章 NI Multisim 11基本操作
3.1 仿真電路界面的設置
3.1.1 設置工作區的界面參數
3.1.2 設置電路圖和元器件參數
3.1.3 設置電路圖的連線、字體及PCB參數
3.1.4 設置放置元器件模式及符號標準
3.1.5 設置文件路徑及保存
3.1.6 設置信息提示及仿真模式
3.2 元器件庫
3.2.1 電源庫/信號源庫
3.2.2 基本元件庫
3.2.3 二極管庫
3.2.4 晶體管庫
3.2.5 模擬集成元件庫
3.2.6 TTL元件庫
3.2.7 CMOS元件庫
3.2.8 混雜數字器件庫
3.2.9 混合器件庫
3.2.10 指示器件庫
3.2.11 電源器件庫
3.2.12 其他元器件庫
3.2.13 高級外設元器件庫
3.2.14 射頻器件庫
3.2.15 機電器件庫
3.2.16 NI庫
3.2.17 微控制器庫
3.3 元器件操作
3.3.1 元器件的選用
3.3.2 元器件的放置
3.3.3 元器件的選中
3.3.4 元器件的復制、移動、刪除
3.3.5 元器件的旋轉與反轉
3.3.6 設置元器件屬性
3.3.7 設置元器件顏色
3.4 導線的連接
3.4.1 導線的連接
3.4.2 導線的調整
3.4.3 連接點的使用
3.4.4 放置總線
3.5 添加文本
3.5.1 添加文字文本
3.5.2 添加電路描述窗
3.5.3 添加注釋
3.5.4 添加標題欄
3.6 子電路和層次化電路
3.6.1 子電路
3.6.2 分層電路
3.6.3 多頁電路
3.7 仿真電路的處理
3.7.1 電路的統計信息報告
3.7.2 仿真電路信息的輸入/輸出方式
3.7.3 后處理器
3.8 幫助功能的使用
3.8.1 Multisim幫助
3.8.2 元器件參考信息幫助
3.8.3 其他幫助功能
習題
第4章 NI Multisim 11虛擬儀表
第5章 NI LabVIEW儀表
第6章 NI ELVIS儀表
第7章 NI Multisim 11基本分析
第8章 NI Multisim在電路分析中的應用
第9章 NI Multisim在模擬電子線路中的應用
第10章 NI Multisim在數字電路中的應用
第11章 NI Multisim在高頻電子線路中的應用
第12章 NI MultiMCU單片機仿真
第13章 虛擬面包板
第14章 虛擬電子工作平臺
第15章 原型NI ELVIS II+
第16章 原型NI myDAQ
附錄A NI Multisim版本比較表
附錄B NI ELVIS II+主要性能指標
參考文獻