在NI Multisim中創建自訂群組件

更新 Jun 22, 2022

NI MultisimNI Ultiboard提供了一個整合平臺,用於設計、模擬和佈局完整的印刷電路板(PCB)。高度靈活的資料庫管理器使您可以輕鬆地將新的SPICE模擬模型添加到自訂的示意圖符號中,然後可以將準確的通孔配置傳輸到佈局中。


NI Multisim創建自訂群組件和在NI Ultiboard創建自訂群組件是您如何直觀,快速地學習如何創建自己的自訂群組件的資源。

1.簡介
本教程是有關在NI MultisimNI Ultiboard中創建元件系列文章中的第一篇。
本教程的目的是說明如何在Multisim中創建自己的用於模擬和/或印刷電路板(PCB)佈局的組件。您將創建元件,然後驗證其操作。Component Wizard是用於在Multisim中創建自訂群組件的主要工具,它引導您完成創建新元件所需的所有步驟。元件詳細資訊包括符號以及(可選)引腳,型號和通孔配置信息。創建過程中的步驟包括:

  • 輸入元件資訊。
  • 選擇通孔配置和元件配置。
  • 選擇和/或編輯元件符號。
  • 設置引腳參數。
  • 將符號引腳映射到通孔配置引腳。
  • 選擇模擬模型。
  • 將符號引腳映射到模型引腳。
  • 將零件保存在資料庫中。
本教程將指導您完成在Multisim中創建模擬和PCB佈局相容組件的過程。為了完整起見,您將學習如何創建一個包含兩個部分的先進元件。您將創建具有兩個示意圖符號,兩個模型但只有一個通孔配置。許多元件更易於創建,並且在大多數情況下並不需要概述的所有步驟。 Multisim還允許用戶創建僅模擬或僅佈局的元件。
元件創建文章的第2部分標題為NI Ultiboard中創建自訂群組件 ,概述了如何為佈局創建自訂Ultiboard格局。手動創建此格局,以精確定義表面安裝元件SMD)的形狀,大小和尺寸。可以將此通孔配置添加到Multisim資料庫中以定義自訂群組件。
單節與多節組件
單節元件是每個晶片具有單個設備的元件。多節元件是每個晶片具有多個閘或器件的元件。多節器件的示例包括邏輯閘或運算放大器。按照字母從A-Z的順序列舉了多部分元件中的設備。
純模擬組件
純模擬組件旨在説明驗證設計;它們不會轉移到電路板佈局。沒有與之關聯的通孔配置資訊,並且在Multisim環境中,預設情況下,其符號被塗成黑色,以便於識別。純模擬元件的一個範例是理想電壓源。
僅佈局的組件
僅佈局的組件對模擬沒有影響。它們沒有關聯的SPICE或行為模型。當與電路並聯時,它們對模擬沒有影響。當串聯連接時,它們將產生開路。僅佈局的組件在Multisim環境中為綠色。連接器是僅佈局元件的一個範例。
NI Multisim中創建德州儀器(TITHS7001組件
德州儀器(TITHS7001是一個多節組件的範例。該元件具有一個可程式設計增益放大器(PGA),具有一個整合在單個積體電路(IC)封裝中的單獨的前置放大級。在該封裝中,兩個部分共用電源和參考電壓連接。可程式設計增益通過三個TTL相容輸入進行數位控制。有關此元件的更多詳細資訊,請參閱下載部分中的檔案datasheet_ths7001.pdf
在接下來的步驟中,您將學習如何使用Component WizardMultisim中創建THS7001
 
步驟1:輸入初始元件資訊
  1. Multisim主功能表中選擇Tool”»“Component Wizard。將打開Component Wizard視窗。
  2. 如下圖所示配置此視窗。

圖1. THS7001組件信息。

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步驟2:輸入通孔配置和封裝資訊
在此步驟中,您將輸入通孔配置資訊。根據資料表,該元件使用HTSSOP-20 PowerPADPWP)通孔配置。您將從Multisim Master資料庫中選擇此通孔配置。

  1. 按一下Select a footprint button。將打開Select a Footprint視窗。
  2. Database name清單方塊中選擇Master Database
  3. 點擊Filter。這有助於您在成千上萬個通孔配置中進行快速搜索。
  4. 按一下Add row按鈕。
  5. 配置Filter視窗,如圖2所示。

圖2.過濾足跡。

  1. 按一下OKSelect a Footprint視窗將顯示通孔配置清單,如下圖所示。

圖3.選擇HTSSOP-20(PWP)封裝。

  1. 突出顯示通孔配置HTSSOP-20PWP ,然後按一下Select 

注意:要瞭解如何在NI Ultiboard中創建自訂通孔配置,請查看《在NI Ultiboard創建自訂群組件》教程。
現在,您需要定義元件中的部分和引腳的數量。在這種情況下,有兩個部分: A是前置放大器部分,它包含7個引腳。 B是可程式設計增益放大器部分,包含12個引腳。

  1. 配置多節參數,如圖4a4b所示。

(一種)

(b)

圖4.多節參數。

注意:創建多部分元件時,引腳數必須與將用於該部分符號的引腳數匹配,而不是通孔配置的引腳數。對於THS7001,您將在這兩個部分的符號中添加接地引腳和節點關閉引腳。

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步驟3:輸入符號資訊
在定義了部分並選擇了通孔配置之後,為每個部分分配符號資訊。Component Wizard生成一個預設符號,但是,您可以在Symbol Editor編輯該符號,或者從 Master Database複製一個現有符號。為了節省創建定制零件的時間,建議您盡可能從Multisim資料庫複製現有符號。您也可以將符號檔載入到Symbol Editor
  1. 按一下Edit按鈕。將打開Symbol Editor 
  2. 選擇File»Open然後選擇文件pre_amp.sym,可以在下載部分找到該檔。Symbol Editor將為前置放大器載入符號,如下圖所示:

圖5.符號編輯器。

  1. 選擇File»Exit以關閉Symbol Editor,如果要求保存更改,請選擇Yes。現在,前置放大器符號將顯示在預覽框中(圖6)。

如果您打算與世界各地的同事共用此元件,則最好為該設備創建ANSIDIN符號。在這種情況下,只需按一下Copy to按鈕,然後選擇Section A (DIN). 

圖6.前置放大器符號。

為可程式設計增益放大器部分分配一個符號:

  1. Section”欄位中選擇B
  2. 按一下Edit以打開Symbol Editor
  3. 打開檔案 pg_amp.sym
  4. 選擇File»Exit以關閉Symbol Editor,如果要求保存更改,請選擇Yes。現在,前置放大器符號將顯示在預覽框中,如下所示:

圖7.可編程增益放大器符號。

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步驟4:設置引腳參數
在此步驟中,您可以為符號中的每個引腳選擇引腳模型類型(輸入,輸出等)。您還可以配置是否在電氣規則檢查(ERC)中包括或排除該引腳。如果需要,您可以在此步驟中向元件添加隱藏的引腳。隱藏的引腳是沒有出現在符號上的引腳,但可能由模型和/或通孔配置使用。

  1. 配置Section”Type”列,如下圖所示:

圖8.引腳參數。

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步驟5:設置符號和佈局通孔配置之間的映射資訊
將可見的符號引腳和隱藏的引腳映射到PCB通孔配置。通過將其與資料表資訊進行比較,確保映射是準確的。
注意:僅模擬零件不需要此步驟。

  1. 按一下每行對應的Footprint pins”儲存格,然後分配一個Pin號。配置的視窗將如圖9所示。請注意,引腳117共用引腳。

圖9.符號和佈局之間的映射信息。

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步驟6:選擇模擬模型
創建用於模擬的元件時,必須為每個部分提供模擬模型。您可以通過四種方式獲取或創建新模型:

  • 從製造商網站或其他來源下載SPICE模型。
  • 手動創建子電路或原始模型。
  • 使用Multisim模型製作器。
  • 或編輯現有模型。
Multisim提供了可以根據其資料手冊值為幾種類別的元件創建SPICE模型的模型創建者。現有模型製造商用於運算放大器,雙極結型電晶體,二極體,波導等。有關各種模型製作器的更多資訊,請參考Multisim説明檔。
對於THS7001,您將使用製造商提供的SPICE相容型號。前置放大器和可程式設計增益放大器部分有不同的型號。它們可以在下載部分中找到。
注意:如果要創建僅佈局的元件,則不需要完成步驟67
  1. Section”欄位中選擇“ A”選項。
  2. 按一下Load from file.
  3. 打開檔案ths7001_preamp.cir。前置放大器的SPICE模型將載入並顯示在A部分的選項中,如下所示:

圖10.前置放大器部分的SPICE模型。

  1. Section”欄位中選擇“ B”選項。
  2. 按一下Load from file
  3. 打開檔案ths7001_pga.cir。將載入用於可程式設計增益放大器的SPICE模型。
  4. 按一下Next繼續。

 
步驟7:將符號引腳映射到模型節點
您必須將符號引腳映射到SPICE模型節點,以使Multisim正確類比組件。對於所有子電路或巨集模型,模型節點通常記錄在SPICE模型的標題文本中。還有一行聲明模型是子電路模型,並列出模型名稱,後跟將要連接到外部電路的模型節點。
對於THS7001,前置放大器和可程式設計增益放大器的模型節點分別列在檔ths7001_pga.cirths7001_pga.cir中。您可以在文字編輯器中打開這些檔。
讓我們檢查一下前置放大器的插頭和子電路(SUBCKT)線

.SUBCKT行聲明該模型是子電路模型,列出該模型的名稱,並顯示外部節點。注釋行(SHUTDOWNOUTPUT等)描述了模型節點的順序和操作。

  1. 如圖11所示,完成前置放大器的引腳映射表(A部分)。您必須根據它們在SUBCKT行中出現的順序選擇Model nodes

圖11. A部分引腳映射表。

  1. 選擇B節,並根據下圖填寫引腳映射表:

圖12. B部分引腳映射表。

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9.步驟8:將元件保存到資料庫中
完成上述所有步驟後,將元件保存到UserCorporate Database

  1. 展開User Database
  2. 選擇Analog組。
  3. 按一下Add Family然後鍵入放大器作為新的系列名稱。
  4. 按一下OK
  5. 突出顯示新的放大器系列,如下所示:

圖13.將組件保存到數據庫。

  1. 按一下Finish,然後將自訂群組件(AB節)放在Multisim工作區上。

圖14. THS7001的A和B部分。

 

10.在Multisim中測試新組件

創建並保存自訂群組件後,即可在Multisim中使用它。要測試此元件,請使用下載部分中的test_circuit.ms11文件。將U2A替換為新元件的A部分,並將U2B替換為B部分。要替換元件,請按兩下該元件,然後選擇Replace 。然後導航到保存元件的資料庫和位置,然後選擇它。
15說明了測試電路的預期響應。

圖15.增益設置為111的PGA的時域響應。