《Multisim 11电路仿真与实践》是一本易学易用、编排合理、实用性很强的NI Multisim 11学习用书,可以引导读者轻松入门、快速提高。
全书分为3篇,共16章。第1篇为软件基础,主要介绍NI Multisim 11电路仿真软件的使用,包括NI Multisim 11的发展历程、软件特点、创建仿真电路的基本操作、虚拟仪表的使用和电路的分析方法等。
第2篇为课程应用,主要介绍NI Multisim 11在电子类课程(如电路分析、低频电子线路、脉冲与数字电路、高频电子线路以及单片机)中的应用。第3篇为实践应用,主要介绍美国NI公司设计的教学实验室虚拟仪表套件,包括虚拟NI ELVIS操作仿真、原型NI ELVIS的性能指标和使用,有助于学生开展电子电路实践活动。随书光盘收录了NI Multisim 11(试用版)仿真软件、虚拟仪表驱动软件NI ELVISmx以及书中各种仿真实例,所有仿真实例都具备可重复性。
《Multisim 11电路仿真与实践》内容充实,实例丰富,既适合作为高等院校电子类专业的教材,也可以作为相关工程技术人员进行电路设计的参考用书。
《Multisim 11电路仿真与实践》特色: 由浅入深地介绍了M ultisim”的基本操作、仪表使用和电路性能分析。 结合实例介绍了仿真软件在电路分析、模拟电子线路、数字电路、高频电子线路和单片机等课程中的应用。 结合实例详细介绍了微处理器、LabVIEW仪表、可编程逻辑器件、虚拟NI ELVIS等高级仿真分析。 结合学生课余电子创新活动介绍了实物NI ELVIS的软硬件的使用方法。 光盘中含有美国国家仪器中国有限公司授权的NI Circuit Design Suite 11、NI ELVISmx 4.2.3评估版软件以及《Multisim 11电路仿真与实践》应用实例文件,方便学习使用。
再 版 说 明
时间如梭,自2005年7月编写《Multisim 7电路设计及仿真应用》一书以来,已有7年的时间。在这期间,我国高等院校EDA实验室广泛选用的电子电路仿真软件——Multisim得到了长足的进步和发展。如今,原Multisim推出的公司——加拿大IIT公司已经隶属美国NI公司, NI将本公司最具特色的LabVIEW仪表融入Multisim仿真软件中,克服了原Multisim软件不能采集实际数据的缺陷,给Multisim仿真软件注入了新鲜血液,使其特色更加鲜明。用户在学习Multisim的过程中,若能配合使用NI公司推出的教学实验室虚拟仪表套件(ELVIS),则能够将理论学习与实际电路设计结合得更加完美。
Multisim仿真软件的最新版本——NI Multisim 11,不仅继承了原版本界面直观、易学易用、仿真功能强大等特点,更增加了许多新功能,主要有以下几点:
* 不断扩充的元器件库。新增了Microchip、Texas Instruments、Linear Technologies等公司的五百五十多种元器件,使元件总数达到一万七千余种。
* 增添了LabVIEW仪表。用户可以利用这些LabVIEW仪表进行实际电路波形的数据采集和必要的数学分析,克服了原Multisim电路仿真软件不能采集实际数据的缺点。此外,还可以在LabVIEW中自建所需要的仪表,并导入NI Multisim 11仿真软件中使用。
* 提升了可编程逻辑器件(PLD)原理图设计仿真与硬件实现一体化融合的性能。将一百多种新型基本元器件放置到仿真工作界面,搭接电路后可直接生成VHDL代码。
* 新增了单一频率交流分析。可用来测试电路对某个特定频率的交流频率响应分析结果,其结果以实部/虚部或幅度/相位的形式给出。
* 支持用梯形图语言编程设计的系统仿真,增强了对工业控制系统仿真的支持。
* 配置了虚拟NI ELVIS仿真。可使初学者在NI Multisim 11电路仿真环境中模拟实物NI ELVIS的各种操作。
* 新增NI范例查找器。NI Multisim 11软件为了帮助用户熟悉仿真软件的使用,专门构建了NI范例查找器,用户通过关键词或带有逻辑性的文件夹搜索仿真软件自带的大量范例。
* 增强了探针功能。能够方便、快速地检查电路中不同支路、节点或引脚的电压、电流及频率。
NI Multisim 11最重要的特色仍属首推的教学实验室虚拟仪表套件(ELVIS)。众所周知,电类课程是一门实践性很强的课程,只有通过实验活动才能加深对电路理论的理解,培养学生的动手能力和创新能力。但目前国内高等院校的实验场地和设备资源都非常有限,学生只有到实验室才能搭建电路、测试性能指标、巩固理论知识,这在一定程度上制约了学生动手能力的提高和创新意识的培养。现在学校只要配备了计算机和NI Multisim 11仿真软件,就相当于有了一个“电子实验室”,学生可以不拘场所和时间,用“以虚代实,以软代硬”的方法做实验,提高了学习效率,降低了实验成本,扩展了实验时间。NI ELVIS平台介于真实实验室和虚拟仿真实验室之间,它提供了一个搭建实际电路的平台,将真实仪表全部用虚拟仪表代替,大大简化了实验条件。学生只要有计算机和一些必要的元件,就可以利用NI ELVIS平台和8种虚拟仪表进行自主实验。NI公司提供了这些虚拟仪表的源代码,用户可以根据自己的需求在LabVIEW中更改仪表的功能。熟悉LabVIEW的用户可以构建自己的仪表,测量所关注的信号。被采集实际电路的信号还可以利用NI公司提供的Signal Express软件进行进一步处理、存储和虚实信号对比。
根据NI Multisim 11仿真软件的新特点和近几年的教学实践,编者对《Multisim 7电路设计及仿真应用》一书做了较大改动,精简了软件介绍,沿袭了其在电类课程中的应用,加强了实践活动,故本书改名为《Multisim 11电路仿真与实践》。全书分为3篇,共16章。第1篇简单介绍了NI Multisim 11仿真软件,其中,第1章介绍NI Multisim 11的发展历程、安装方法和特点,第2章通过一个实例具体阐述电路的搭建、仪表测试、电路分析和实际测试过程,第3章介绍NI Multisim 11的基本操作,第4章介绍软件自带的虚拟仪表,第5章介绍NI LabVIEW仪表,第6章介绍NI ELVIS仪表,第7章通过实例介绍电路的各种分析方法。第2篇为课程应用,主要阐述NI Multisim 11仿真软件在电路分析、低频电子线路、脉冲与数字电路、高频电子线路以及单片机中的应用。第3篇为实践应用,其中,第13章介绍虚拟面包板的特点和应用,第14章通过实例介绍NI ELVIS I、NI ELVIS II和NI myDAQ等电子工作平台的模拟仿真操作,第15章介绍原型NI ELVIS II+的功能和应用,第16章介绍便携式数据采集设备——原型NI myDAQ的功能和使用。
本书第1、2、5、6、8章由梁青编写,第3、9、10、12章由侯传教编写,第13、14、15、16章由熊伟编写,第4、7、11章由孟涛编写,全书由梁青统稿。
西安邮电大学的阴亚芳、张新,空军工程大学的王宽仁、吴晓丽、赵雪岩等老师审阅了本书部分章节内容,并提出了大量宝贵意见,在此表示衷心感谢。
本书在编写过程中参考了大量图书和网站,皆已列入书后的参考文献中,在此对这些资料的作者表示衷心的感谢。
编写工作中,美国国家仪器有限公司李甫成提供了NI Multisim 11仿真软件、NI ELVIS和NI myDAQ等硬件平台以及技术上的大力支持,在此表示感谢。同时也感谢北京掌宇金仪科教仪器有限公司西安分公司的李新建先生提供的帮助。郭龙、李牧东等研究生也为本书的编写提供了帮助,本书还得到了西安邮电大学电子与信息工程学院、空军工程大学信息与导航学院的各级领导和同仁的大力支持和帮助,在此表示感谢。
本书中涉及的元件符号由于软件原因部分保留了原有符号,以便于和软件保持一致。
由于Multisim电路涉及的知识较广,再加上编者水平有限,时间所限,书中难免有疏漏和不妥之处,敬请读者批评指正。
编 者
Multisim 11电路仿真与实践
第1章 NI Multisim 11概述
1.1 NI Multisim 11的发展历程
1.2 NI Multisim 11的安装
1.3 NI Multisim 11用户界面
1.4 NI Multisim 11的主要特点
习题
第2章 NI Multisim 11快速入门
2.1 电路设计
2.2 创建仿真电路
2.3 电路仿真分析
2.4 NIELVIS的应用
习题
第3章 NI Multisim 11基本操作
3.1 仿真电路界面的设置
3.1.1 设置工作区的界面参数
3.1.2 设置电路图和元器件参数
3.1.3 设置电路图的连线、字体及PCB参数
3.1.4 设置放置元器件模式及符号标准
3.1.5 设置文件路径及保存
3.1.6 设置信息提示及仿真模式
3.2 元器件库
3.2.1 电源库/信号源库
3.2.2 基本元件库
3.2.3 二极管库
3.2.4 晶体管库
3.2.5 模拟集成元件库
3.2.6 TTL元件库
3.2.7 CMOS元件库
3.2.8 混杂数字器件库
3.2.9 混合器件库
3.2.10 指示器件库
3.2.11 电源器件库
3.2.12 其他元器件库
3.2.13 高级外设元器件库
3.2.14 射频器件库
3.2.15 机电器件库
3.2.16 NI库
3.2.17 微控制器库
3.3 元器件操作
3.3.1 元器件的选用
3.3.2 元器件的放置
3.3.3 元器件的选中
3.3.4 元器件的复制、移动、删除
3.3.5 元器件的旋转与反转
3.3.6 设置元器件属性
3.3.7 设置元器件颜色
3.4 导线的连接
3.4.1 导线的连接
3.4.2 导线的调整
3.4.3 连接点的使用
3.4.4 放置总线
3.5 添加文本
3.5.1 添加文字文本
3.5.2 添加电路描述窗
3.5.3 添加注释
3.5.4 添加标题栏
3.6 子电路和层次化电路
3.6.1 子电路
3.6.2 分层电路
3.6.3 多页电路
3.7 仿真电路的处理
3.7.1 电路的统计信息报告
3.7.2 仿真电路信息的输入/输出方式
3.7.3 后处理器
3.8 帮助功能的使用
3.8.1 Multisim帮助
3.8.2 元器件参考信息帮助
3.8.3 其他帮助功能
习题
第4章 NI Multisim 11虚拟仪表
第5章 NI LabVIEW仪表
第6章 NI ELVIS仪表
第7章 NI Multisim 11基本分析
第8章 NI Multisim在电路分析中的应用
第9章 NI Multisim在模拟电子线路中的应用
第10章 NI Multisim在数字电路中的应用
第11章 NI Multisim在高频电子线路中的应用
第12章 NI MultiMCU单片机仿真
第13章 虚拟面包板
第14章 虚拟电子工作平台
第15章 原型NI ELVIS II+
第16章 原型NI myDAQ
附录A NI Multisim版本比较表
附录B NI ELVIS II+主要性能指标
参考文献