Multisim简介:短时间内学会捕获,模拟和布局

更新 Apr 14, 2021

NI Multisim是功能强大的原理图捕获和仿真环境,工程师,学生和教授可以使用它们来仿真电子电路和原型印刷电路板(PCB)。本文向您展示如何在Multisim中捕获,模拟和布局您的第一个设计。

本文中的示例电路是放大器电路。这种同相运算放大器配置包括一个有源元件(运算放大器)和两个无源电阻器元件,这些元件将用于完成反馈网络以在该电路中提供增益。

1.简介

对于这个入门示例,您将模拟一个标准的同相运算放大器电路(如图1所示)。该同相放大器的增益由表达式Gain = 1 + R1 / R2计算。因此,如果R1 = R2 ,则增益等于2 ,您将在Multisim中运行交互式仿真时进行验证。

图1.同相放大器电路。

 

2. A部分:选择组件

首先在Multisim环境中绘制原理图。

  1. 通过选择所有程序»National Instruments»Circuit Design Suite 13.0»Multisim 13.0打开Multisim。
  2. 选择Place»Component 。出现Select a Component窗口(也称为Component Browser ),如图2所示。

图2.选择一个Component窗口。

组件浏览器将数据库组件分为三个逻辑级别。主数据库包含只读格式的所有装运组件。在公司数据库中,您可以保存要与同事共享的自定义组件。最后,用户数据库是保存自定义组件的位置,只能由特定设计者使用。

附加点

  • 组件(或零件)被组织为“组”和“簇”,以直观和逻辑地将通用零件组合在一起,并使搜索更容易,更有效。
  • 组件浏览器在单个弹出窗口中显示组件名称,符号,功能描述,模型和封装。
  1. 选择Source的组并突出显示POWER_SOURCES系列。
  2. 选择GROUND组件(如图2所示)。
  3. 单击确定。 “选择组件”窗口暂时关闭,并且接地符号已“映射”到鼠标指针。
  4. 将鼠标移到工作区上的适当位置,然后单击鼠标左键一次以放置组件。放置组件后,“选择组件”窗口将再次自动打开。
  5. 再次转到Sources组,并突出显示POWER_SOURCES系列(如果先前选择中尚未突出显示)。
  6. 选择DC_POWER组件。
  7. DC_POWER组件放置在原理图上。
  8. 重复步骤7、8和9,放置第二个DC_POWER组件。

 

附加点

  • 没有电源和接地,模拟将无法运行。
  • 如果需要多个组件,则可以重复所示的放置步骤,或者放置一个组件,然后根据需要使用复制(Ctrl + C)和粘贴(Ctrl + V)来放置其他组件。
  • 默认情况下,“选择组件”窗口将一直作为弹出窗口返回,直到完成放置组件为止。关闭窗口以返回到原理图输入窗口。

 

现在,使用前面步骤中讨论的技术放置其余电路组件。

  1. 选择模拟组和OPAMP系列。
  2. 在“组件”字段中键入AD712。
  3. 选择AD712SQ / 883B组件,如下图所示:

图3.选择运算放大器。

请注意,此组件是一个多部分组件,如A和B选项卡所示。

  1. AD712SQ / 883B组件的A部分放在工作区上。
  2. 返回到“选择组件”窗口。
  3. 选择基本组,电阻器系列。
  4. 选择一个1kΩ电阻。在封装制造商/类型字段中,选择IPC-2221A / 2222 / RES1300-700X250
  5. 放置电阻。

 

注意:当组件重影到鼠标指针时,可以使用键盘上的<Ctrl + R>快捷键在放置之前旋转组件。

 

  1. 重复步骤16、17和18,放置另一个1kΩ电阻。
  2. 选择Sources组, SIGNAL_VOLTAGE_SOURCES系列,然后放置AC_VOLTAGE组件。此时,原理图应如下图所示:

图4.放置在工作区上的组件。

 

3. B部分:接线图

Multisim是一种无模式的布线环境。这意味着Multisim通过鼠标的位置确定鼠标指针的功能。您不必返回菜单即可在放置,布线和编辑工具之间进行选择。

  1. 通过将鼠标指针移到组件的引脚附近开始布线。鼠标显示为十字准线,而不是默认的鼠标指针。
  2. 通过单击零件的引脚/端子(在这种情况下,是运算放大器的输出引脚)来放置初始接线端。
  3. 通过将鼠标移至另一个端子来完成导线,或双击以将导线的端点锚定到原理图窗口中某个位置的浮动位置,以完成导线。
  4. 使用复制<Ctrl + C>和粘贴<Ctrl + V>创建地面符号的副本。
  5. 完成布线,如图5所示。不必担心布线上标记的数字(也称为网络)。

图5.接线示意图。

最后一个关键步骤是使用On-page连接器通过虚拟连接将电源端子连接到运算放大器的正负电源轨。

  1. 选择“位置”»“连接器”»“页面上的连接器”,然后将其连接到V1电源的正极。将打开“页面上的连接器”窗口。
  2. 连接器名称字段中输入+ V ,然后单击确定
  3. 选择另一个On-page连接器并将其连接到运算放大器的端子8。页面上连接器窗口将再次打开。
  4. 在“可用连接器”列表中选择+ V连接,然后单击“确定” 。现在, V1 DC电源的正极通过虚拟连接连接到运算放大器的引脚8。
  5. 重复步骤6到9,将V2的负极连接到运算放大器的引脚4。将页面连接器命名为–V 。原理图现在应如下图所示:

图6.带有页面连接器的示意图。

 

4. C部分:模拟电路

现在,您可以运行交互式Multisim模拟了。但是,您需要一种可视化数据的方法。 Multisim提供了可视化模拟测量的工具。仪器可在右侧菜单栏中找到,并由以下图标指示。

图7. Instruments工具栏。

  1. 从菜单中选择示波器,然后将其放置在原理图上。
  2. 将示波器的通道A和通道B端子连接到放大器电路的输入和输出。
  3. 放置接地组件并将其连接到示波器的负极端子。
  4. 右键单击连接到通道B的导线,然后选择分段颜色
  5. 选择蓝色阴影,然后单击确定按钮。原理图应如图8所示。

图8 。将示波器连接到原理图。

  1. 选择模拟»运行以启动模拟。
  2. 双击示波器以打开其前面板并观察仿真结果(请参见图9)。如预期的那样,输入信号被放大了2倍。
  3. 通过按下仿真工具栏中的红色停止按钮来停止仿真。

图9 。仿真结果。

 

5. D部分:转移到PCB布局

现在,我们准备将Multisim设计转移到Ultiboard进行PCB布局。在为此做准备时,我们需要考虑到源(电源,信号)和地面是虚拟组件,因此不能将它们传输到Ultiboard。另外,所有组件都必须包含足迹信息。用连接器代替电源和接地是一个好习惯。

  1. 从原理图中删除V1V2V3示波器。请勿卸下页面上的连接器。
  2. 打开“组件浏览器” ,然后放置TERMINAL_BLOCKS系列连接器组中的282834-4接线端子。该连接器将用于连接电源( + V-V )。
  3. 如下图所示,将连接器的引脚1连接到+ V On-page连接器,将引脚4连接到–V On-page连接器,并将引脚2和3接地。

图10.连接端子块。

  1. 在工作区上放置另一个282834-4接线盒。该连接器将用于连接输入和输出信号。
  2. 将连接器的引脚1连接到运算放大器的引脚3(输入)。
  3. 将连接器的引脚2连接到运算放大器的引脚1(输出)。
  4. 将连接器的引脚3接地。原理图将类似于下图:

图11.带有接线盒的示意图。

  1. 选择传输»传输到Ultiboard»传输到Ultiboard 13.0,然后保存网表文件。 Ultiboard将自动打开。
  2. 单击“确定”接受“导入网表”窗口中列出的所有操作。 Ultiboard将创建一个默认的板轮廓。请注意,所有部件都放置在电路板轮廓之外,并且黄线(标线)标识引脚之间的连接,如图12所示。

图12.默认电路板轮廓和从Multisim转移的零件。

在本练习中,我们将使用2x2英寸的板。请按照以下步骤调整电路板轮廓的大小。

  1. 在屏幕左侧找到“设计工具箱”。
  2. 选择“层”选项卡,然后双击“板轮廓”以启用该层,如下所示。

图13.设计工具箱。

使用“设计工具箱”的“层”选项卡,可以在设计之间移动并控制层的外观。

  1. 转到工具栏区域,并参考下图找到“选择”工具栏。

图14.选择工具栏。

选择”工具栏包含用于控制选择过滤器的功能。换句话说,这些过滤器控制鼠标指针可以选择的内容。

  1. 禁用除启用选择其他对象之外的所有筛选器。
  2. 双击工作区上的板轮廓以打开“矩形属性”窗口。
  3. 选择矩形选项卡,单位更改为英寸,并输入2宽度2的高度
  4. 单击确定

 

6. E部分:布线板

将组件放置在板上。

  1. 转到“选择”工具栏,禁用“启用选择零件”以外的所有过滤器。
  2. 将零件J2拖放到Board Outline中。您可以使用<Ctrl + R>快捷键旋转零件。
  3. 将其余零件放在电路板轮廓内,以图15为指导。

图15.零件放置。

对于本练习,您将在铜顶和铜底层上都放置走线。

  1. 在“设计工具箱”中双击“铜顶层”
  2. 选择放置»线
  3. 找到部件U1 (运算放大器)。请注意,针脚1必须连接到R1,如棘轮所示。
  4. 单击部分U1的引脚1,在R1上画一条线,然后单击其引脚以完成跟踪。按Esc退出路由模式。跟踪将如下图所示:

图16.放置跟踪。

  1. 双击“设计工具箱”中的“铜底”层。
  2. 选择放置»线
  3. 单击部分U1的引脚2,在R1上画一条线,然后单击其引脚以完成跟踪。按Esc退出路由模式。请注意,迹线的颜色为红色,这是为铜底层配置的颜色。
  4. 完成其余连接的放置痕迹。您的电路板应如图17所示。

图17.布线板。

  1. 选择查看»3D预览以打开设计的3D视图,如下所示。

图18. 3D预览。