電子設(shè)計自動化:Multisim在電子電路與單片機(jī)中的應(yīng)用

本書主要講解EDA設(shè)計軟件Multisim 12的使用方法，包括功能概述、基本操作、元件庫描述、儀器儀表的使用、基本分析方法等綜合性內(nèi)容，并具體講解Multisim 12在電路分析、模擬/數(shù)字電路、集成運(yùn)放、電子電路設(shè)計、射頻電路、電子測量、電源電路、單片機(jī)仿真、VHDL仿真、Verilog HDL仿真、數(shù)字通信原理仿真、PLC仿真以及PLD等領(lǐng)域的應(yīng)用。

《Multisim及其在電子設(shè)計中的應(yīng)用(第2版)》分上、下兩篇，共10章。上篇介紹了仿真軟件multisim的安裝和使用，重點(diǎn)介紹了其中的元器件庫、儀表庫和仿真分析方法的使用。下篇介紹了仿真軟件multisim在電路分析、模擬電子線路、數(shù)字邏輯電路、高頻電子線路和電子設(shè)計中的應(yīng)用，并通過大量的實例引導(dǎo)讀者學(xué)習(xí)具體的使用方法。

multisim軟件歷經(jīng)多次升級改版，已到了multisim11版本，但其基本操作方法和軟件風(fēng)格均保持不變，在multisim2001版本中設(shè)計的實例仿真圖與新版本兼容。為了方便新老用戶使用，《Multisim及其在電子設(shè)計中的應(yīng)用(第2版)》在上篇的各章節(jié)中保留了老版本multisim2001的內(nèi)容，并補(bǔ)充了新版本的內(nèi)容；在下篇第10章采用了新版本multisim11對綜合設(shè)計實例進(jìn)行仿真設(shè)計。

multisim仿真軟件為電子技術(shù)提供了一種先進(jìn)的教學(xué)手段和設(shè)計方法，《Multisim及其在電子設(shè)計中的應(yīng)用(第2版)》力求通過大量的實例來幫助讀者盡快掌握multisim仿真軟件的使用方法，以達(dá)到學(xué)了就能用、就會用的目的。

《multisim及其在電子設(shè)計中的應(yīng)用(第二版)》可作為高等學(xué)校電子信息類專業(yè)的仿真實驗教材和參考書，對于從事電子設(shè)計的工程技術(shù)人員也可提供有益的幫助。

第1章 概述 1

1.1 Multisim 12新特性 1

1.1.1 如何使用Multisim片段分享電路文件 1

1.1.2 使用LabVIEW和Multisim實現(xiàn)數(shù)字電路和模擬電路的聯(lián)合仿真 4

1.1.3 如何使用Multisim和LabVIEW來設(shè)計和仿真有刷直流電機(jī)H-橋電路 13

1.1.4 新增的Xilinx工具支持 22

1.2 什么是EDA 26

1.3 EDA的用處 27

1.4 EWB與Multisim 27

第2章 Multisim 12元件庫 29

2.1 Multisim 12元件庫及其使用 29

2.1.1 電源庫 30

2.1.2 基本元件庫 46

2.1.3 二極管 51

2.1.4 晶體管 53

2.1.5 模擬元件庫 56

2.1.6 TTL元件庫 57

2.1.7 CMOS元件庫 57

2.1.8 其他數(shù)字元件庫（Miscellaneous Digital） 58

2.1.9 混合芯片庫 59

2.1.10 指示部件庫（Indicators） 60

2.1.11 功率組件（Power Component） 61

2.1.12 其他部件庫（Miscellaneous） 62

2.1.13 外圍設(shè)備庫（Advanced Peripherals） 64

2.1.14 射頻部件庫（RF） 64

2.1.15 機(jī)電類元件庫（Electro Mechanical） 66

2.1.16 微處理器庫（MCU） 67

2.1.17 后綴和模型參數(shù) 67

2.2 創(chuàng)建元器件 71

2.2.1 在NI Multisim中創(chuàng)建自定義元器件 72

2.2.2 在NI Ultiboard中創(chuàng)建自定制元器件 89

第3章 Multisim 12儀器儀表的使用 102

3.1 儀器儀表的基本操作 102

3.2 數(shù)字萬用表 102

3.3 函數(shù)信號發(fā)生器 103

3.4 功率計 104

3.5 兩通道示波器 105

3.6 四通道示波器 107

3.7 波特圖示儀 108

3.8 頻率計數(shù)器 110

3.9 字信號發(fā)生器 111

3.10 邏輯分析儀 112

3.11 邏輯轉(zhuǎn)換儀 114

3.12 IV分析儀 115

3.13 失真分析儀 116

3.14 頻譜分析儀 117

3.15 網(wǎng)絡(luò)分析儀 118

3.16 安捷倫信號發(fā)生器 120

3.17 安捷倫萬用表 121

3.18 安捷倫示波器 122

3.19 泰克示波器 123

3.20 實時測量探針 124

3.21 LabVIEW采樣儀器 126

3.21.1 Microphone（麥克風(fēng)） 126

3.21.2 Speaker（播放器） 126

3.21.3 Signal Analyzer（信號分析儀） 127

3.21.4 Signal Generator（信號發(fā)生器） 128

3.22 電流探針 128

3.23 創(chuàng)建新的儀器儀表應(yīng)用范例 130

3.23.1 游戲電路分析與簡介 130

3.23.2 儀器game_boss-XLV3的設(shè)計與制作 131

3.23.3 儀器IO-XLV1的設(shè)計與制作 132

3.23.4 儀器game_a-XLV2的設(shè)計與制作 135

3.23.5 搭建實驗電路 136

第4章 Multisim 12的基本分析方法 138

4.1 Multisim 12的分析菜單 138

4.2 直流工作點(diǎn)分析 138

4.3 交流分析 141

4.4 瞬態(tài)分析 142

4.5 傅里葉分析 143

4.6 噪聲分析 145

4.7 失真分析 148

4.8 直流掃描分析 151

4.9 靈敏度分析 153

4.10 參數(shù)掃描分析 156

4.11 溫度掃描分析 159

4.12 零－極點(diǎn)分析 160

4.13 傳遞函數(shù)分析 161

4.14 最壞情況分析 162

4.15 蒙特卡羅分析 165

4.16 線寬分析 167

4.17 批處理分析 169

4.18 用戶自定義分析 171

4.19 噪聲系數(shù)分析 173

第5章 Multisim 12在電路分析中的應(yīng)用 174

5.1 電阻元件伏安特性的仿真分析 174

5.1.1 編輯原理圖 175

5.1.2 仿真操作 175

5.1.3 結(jié)論 176

5.2 用DC Sweep分析直接測量電阻元件的伏安特性 176

5.2.1 線性電阻的測試 176

5.2.2 2N2222A二極管的伏安特性曲線測試 177

5.3 電容特性的仿真測試 177

5.4 電感特性的仿真測試 178

5.5 LC串聯(lián)諧振回路特性的仿真測試 180

5.6 LC并聯(lián)回路特性的仿真測試 182

5.7 互感耦合回路的仿真測試 184

5.7.1 互感耦合回路同名端的測試 184

5.7.2 互感耦合回路頻率特性 185

5.8 受控源的仿真演示 185

5.8.1 電壓控制電壓源 185

5.8.2 電流控制電壓源 186

5.8.3 電流控制電流源 187

5.8.4 電壓控制電流源 187

5.9 戴維南和諾頓等效電路的仿真分析 188

5.9.1 構(gòu)建的仿真測試電路 189

5.9.2 進(jìn)行仿真測試 189

5.10 電路節(jié)點(diǎn)電壓的仿真分析 190

5.11 二階電路動態(tài)變化過程的仿真分析 191

5.11.1 階躍響應(yīng) 191

5.11.2 RLC串聯(lián)電路的零輸入響應(yīng)和階躍響應(yīng) 192

5.12 交流電路參數(shù)的仿真測定 195

5.13 三相電路的仿真分析 196

5.13.1 線電壓的仿真測試 196

5.13.2 測量三相電相序 197

5.13.3 測量三相電路功率 197

5.14 二端口網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的仿真測定 198

第6章 Multisim 12在模擬電路中的應(yīng)用 201

6.1 測量晶體管特性曲線 201

6.2 晶體管單管放大電路的仿真 203

6.2.1 單管放大電路的基本原理 203

6.2.2 單管放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)的仿真分析 203

6.2.3 單管放大電路的動態(tài)分析 205

6.2.4 單管放大電路的瞬態(tài)特性分析 207

6.2.5 單管放大電路的靈敏度分析 207

6.2.6 單管放大電路的參數(shù)掃描分析 208

6.3 多級放大電路 209

6.3.1 多級放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)分析 210

6.3.2 多級放大電路的頻率響應(yīng)分析 210

6.3.3 多級放大電路的極點(diǎn)-零點(diǎn)分析 211

6.3.4 多級放大電路的傳遞函數(shù)分析 212

6.4 負(fù)反饋放大電路 213

6.4.1 負(fù)反饋放大電路的基本原理 213

6.4.2 負(fù)反饋放大電路的頻帶展寬和對失真的改善作用 216

6.5 差動放大器電路 218

6.5.1 差動放大器電路的電路結(jié)構(gòu) 218

6.5.2 差動放大器電路的靜態(tài)工作點(diǎn)分析 219

6.5.3 差動放大器電路的頻率響應(yīng)分析 220

6.5.4 差動放大器電路的差模和共模電壓放大倍數(shù) 220

6.5.5 共模抑制比CMRR 220

6.6 低頻功率放大器電路 220

6.6.1 OTL電路的基本原理 220

6.6.2 乙類雙電源互補(bǔ)對稱的交越失真 220

6.6.3 OTL電路性能的改善及主要性能指標(biāo) 222

第7章 Multisim 12在集成運(yùn)放中的應(yīng)用 223

7.1 比例求和運(yùn)算電路 223

7.1.1 理想運(yùn)算放大器的基本特性 223

7.1.2 反相加法運(yùn)算電路的仿真分析 223

7.1.3 同相加法運(yùn)算電路的仿真分析 224

7.1.4 減法運(yùn)算電路的仿真分析 225

7.2 積分與微分運(yùn)算電路 225

7.2.1 積分運(yùn)算電路的仿真分析 225

7.2.2 微分運(yùn)算電路的仿真分析 227

7.3 對數(shù)器 229

7.3.1 PN結(jié)伏安特性的仿真分析 229

7.3.2 二極管對數(shù)放大器的仿真分析 231

7.3.3 三極管對數(shù)放大器電路的仿真分析 231

7.4 指數(shù)運(yùn)算電路的仿真分析 232

7.5 一階有源濾波器 233

7.5.1 一階有源低通濾波器的工作原理及交流仿真分析 233

7.5.2 一階有源高通濾波器的工作原理及交流仿真分析 235

7.6 二階有源濾波器 236

7.6.1 二階有源低通濾波器的仿真分析 236

7.6.2 二階有源高通濾波器的仿真分析 237

7.6.3 二階有源帶通濾波器的仿真特性 237

7.6.4 雙T帶阻濾波器電路的仿真分析 238

7.7 電壓比較器 238

7.7.1 電壓比較器的工作原理 238

7.7.2 過零比較器的仿真分析 239

7.7.3 滯回比較器的仿真分析 240

第8章 Multisim 12在通信電路中的應(yīng)用 242

8.1 諧振回路 242

8.1.1 并聯(lián)諧振回路特性的仿真分析 242

8.1.2 電容耦合諧振回路的仿真分析 243

8.2 小信號調(diào)諧放大器 244

8.2.1 單調(diào)諧回路放大器的仿真分析 244

8.2.2 雙調(diào)諧回路放大器的仿真分析 245

8.2.3 小信號調(diào)諧放大器級聯(lián)的仿真分析 247

8.2.4 單調(diào)諧回路與級聯(lián)回路性能比較 248

8.3 高頻功率放大器的基本原理 250

8.3.1 高頻功率放大電路的仿真分析 250

8.3.2 高頻功率放大器電流、電壓波形 250

8.3.3 高頻功率放大器饋電電路 251

8.4 LC正弦波振蕩器的基本原理 252

8.4.1 LC自由振蕩時的情況 252

8.4.2 互感耦合反饋振蕩器的仿真分析 253

8.4.3 電感三點(diǎn)式振蕩器的仿真分析 253

8.4.4 電容三點(diǎn)式振蕩器的仿真分析 254

8.4.5 克拉潑振蕩器的仿真分析 255

8.4.6 克拉潑振蕩器（共基極）的仿真分析 256

8.4.7 西勒振蕩器的仿真分析 257

8.5 石英晶體振蕩器的基本原理 258

8.5.1 石英晶體特性 258

8.5.2 石英晶體振蕩器的仿真分析 258

8.6 非線性電路的分析方法 259

8.6.1 非線性電路的開關(guān)函數(shù)分析法 259

8.6.2 非線性電路的時變分析法 260

8.6.3 環(huán)形電路的仿真分析 261

8.6.4 兩個信號作用下的冪級數(shù)分析法 262

8.7 振幅調(diào)制與解調(diào)的基本要點(diǎn) 263

8.7.1 AM-DSB信號產(chǎn)生器的仿真分析 263

8.7.2 高電平調(diào)幅電路——基極調(diào)幅的仿真分析 264

8.7.3 高電平調(diào)幅電路——集電極調(diào)幅的仿真分析 266

8.7.4 小信號平方律檢波的仿真分析 266

8.7.5 晶體三極管檢波電路的仿真分析 267

8.7.6 大信號峰值包絡(luò)檢波及惰性失真 267

8.7.7 負(fù)峰切割失真的仿真分析 268

8.7.8 二極管并聯(lián)檢波的仿真分析 270

8.7.9 大信號包絡(luò)檢波在檢波DSB、SSB信號時的問題 270

8.7.10 疊加型同步檢波（檢波DSB、SSB）的仿真分析 271

8.7.11 乘積型同步檢波（檢波DSB、SSB）的仿真分析 273

8.7.12 倍壓檢波電路的仿真分析 274

8.8 角度調(diào)制與解調(diào)的基本要點(diǎn) 275

8.8.1 直接調(diào)頻電路的仿真 275

8.8.2 斜率鑒頻電路的仿真 276

8.8.3 電容耦合相位鑒頻電路的仿真 277

8.8.4 互感耦合相位鑒頻器 278

8.9 模擬乘法器混頻電路的仿真 279

8.10 鎖相環(huán)的基本要點(diǎn) 280

8.10.1 鎖相環(huán)鑒頻器的仿真 280

8.10.2 鎖相環(huán)鑒相器的仿真 281

第9章 Multisim 12在射頻電路中的應(yīng)用 283

9.1 RF及RF電路 283

9.2 Multisim 12中的RF模塊 283

9.2.1 Multisim 12中的RF元件 284

9.2.2 頻譜分析儀 284

9.2.3 網(wǎng)絡(luò)分析儀 287

9.2.4 RF特性分析 288

9.2.5 匹配網(wǎng)絡(luò)分析 288

9.2.6 噪聲指數(shù)分析 289

9.2.7 均勻傳輸線分析 290

9.3 RF仿真實例 291

第10章 Multisim 12在數(shù)字電路中的應(yīng)用 293

10.1 門電路的仿真分析 293

10.1.1 門電路的基本特性 293

10.1.2 編碼器電路的仿真分析 296

10.1.3 譯碼器電路的仿真分析 296

10.1.4 數(shù)據(jù)選擇電路的仿真分析 297

10.1.5 全減器電路的仿真設(shè)計 298

10.1.6 比較器電路的仿真分析 304

10.1.7 競爭冒險現(xiàn)象的仿真分析 304

10.2 時序邏輯電路的仿真分析 305

10.2.1 觸發(fā)器的基本原理 306

10.2.2 J-K觸發(fā)器的仿真分析 306

10.2.3 4位雙向移位寄存器的仿真分析 307

10.2.4 任意進(jìn)制計數(shù)器的仿真分析 308

10.3 A/D與D/A轉(zhuǎn)換電路的仿真分析 309

10.3.1 A/D轉(zhuǎn)換電路的仿真分析 310

10.3.2 D/A轉(zhuǎn)換電路的仿真分析 310

10.4 可編程任意波形信號發(fā)生器 313

10.5 555集成定時電路的仿真分析 314

10.5.1 555定時電路的工作原理 314

10.5.2 555定時電路的無穩(wěn)態(tài)工作方式的仿真分析 314

10.5.3 555定時電路的單穩(wěn)態(tài)工作方式的仿真分析 315

第11章 Multisim 12在電子測量中的應(yīng)用 317

11.1 Agilent數(shù)字萬用表——Agilent 34401A 317

11.1.1 常用參量的測量 318

11.1.2 Agilent 34401A顯示格式的設(shè)置 322

11.1.3 Agilent 34401A的運(yùn)算測量功能 323

11.1.4 Agilent 34401A的觸發(fā)功能 326

11.2 Agilent數(shù)字示波器——Agilent 54622D 327

11.2.1 Agilent 54622D示波器的校正方法 327

11.2.2 Agilent 54622D示波器的操作 328

11.2.3 Agilent 54622D示波器觸發(fā)方式的調(diào)整 332

11.2.4 Agilent 54622D示波器的延遲和游標(biāo)測量 332

11.2.5 Agilent 54622D示波器數(shù)學(xué)函數(shù)的使用 333

11.3 Agilent函數(shù)發(fā)生器——Agilent 33120A 334

11.3.1 Agilent 33120A面板按鈕功能介紹 334

11.3.2 Agilent 33120A產(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)信號波形 335

11.3.3 Agilent 33120A產(chǎn)生的特殊函數(shù)波形 342

11.3.4 Agilent 33120A產(chǎn)生任意波形的方法 344

11.4 泰克示波器——TDS 2024 345

第12章 Multisim 12在電源電路中的應(yīng)用 347

12.1 單相半波可控整流電路的仿真分析 347

12.2 單相半控橋整流電路的仿真分析 348

12.3 三相橋式整流電路的仿真分析 349

12.4 直流降壓斬波變換電路的仿真分析 351

12.5 直流升壓斬波變換電路的仿真分析 352

12.6 直流降壓－升壓斬波變換電路的仿真分析 352

12.7 DC-AC全橋逆變電路的仿真分析 354

12.8 MOSFET DC-AC全橋逆變電路的仿真分析 355

12.9 正弦脈寬調(diào)制（SPWM）逆變電路的仿真分析 357

12.10 SPWM產(chǎn)生電路的仿真分析 358

12.11 SPWM逆變電路的仿真分析 359

第13章 基于Multisim 12的單片機(jī)仿真 361

13.1 Multisim 12的單片機(jī)仿真平臺 361

13.1.1 創(chuàng)建一個新的MCU工程 361

13.1.2 輸入源代碼及添加其他工程 362

13.1.3 放置并連接外圍組件 363

13.1.4 仿真電路 363

13.1.5 調(diào)試源代碼 364

13.1.6 在活動工程之間切換 365

13.2 單片機(jī)仿真的建立實例 365

13.3 Multisim 12單片機(jī)的經(jīng)典范例 375

13.3.1 范例簡介 375

13.3.2 圖形數(shù)據(jù)壓縮與解壓的基本原理 375

13.3.3 圖形數(shù)據(jù)壓縮解壓器在Multisim12中的仿真設(shè)計及驗證 379

13.3.4 仿真驗證過程 382

13.3.5 項目功能擴(kuò)展 389

13.3.6 范例小結(jié) 397

第14章 Multisim 12在數(shù)字通信原理中的應(yīng)用 398

14.1 數(shù)字通信原理中常用信號的構(gòu)建 398

14.1.1 指數(shù)信號 398

14.1.2 衰減的正弦信號 399

14.1.3 Sa(t)信號（抽樣信號） 400

14.1.4 鐘形信號（高斯函數(shù)） 401

14.1.5 階躍信號與沖激信號 402

14.1.6 升余弦脈沖信號 403

14.2 數(shù)字通信原理中一些基本電路的仿真及分析 404

14.2.1 多音單邊帶信號的仿真分析 404

14.2.2 采樣電路及采樣保持電路的仿真分析 406

14.2.3 串－并、并－串變換電路的仿真分析 407

14.2.4 絕對碼變換為相對碼電路的仿真分析 409

14.2.5 4QAM調(diào)制的產(chǎn)生及仿真分析 410

14.2.6 8PSK調(diào)制的產(chǎn)生及仿真分析 411

14.2.7 眼圖的產(chǎn)生及仿真分析 412

14.2.8 16QAM信號的產(chǎn)生及星云圖的仿真分析 414

14.2.9 擴(kuò)頻及解擴(kuò) 416

14.2.10 CDMA調(diào)制及解調(diào)的仿真分析 417

第15章 Multisim 12在PLC控制系統(tǒng)中的應(yīng)用 419

15.1 概述 419

15.1.1 Multisim 12中的PLC仿真環(huán)境 419

15.1.2 AND梯級和OR梯級 421

15.2 梯形圖元器件介紹 423

15.2.1 梯形圖I/O模塊 423

15.2.2 梯形圖繼電器螺線管 423

15.2.3 梯形圖觸點(diǎn) 424

15.2.4 梯形圖計數(shù)器 425

15.2.5 梯形圖定時器 428

15.2.6 梯形圖輸出螺線管 430

15.2.7 各種外設(shè) 430

15.3 創(chuàng)建梯形圖 432

15.3.1 梯形圖編程語言概述 432

15.3.2 PLC控制的一些基本應(yīng)用實例 432

第16章 Multisim 12中的PLD仿真設(shè)計 448

16.1 Multisim 12中的PLD仿真環(huán)境 448

16.2 Multisim 12中的PLD邏輯器件 450

16.3 Multisim 12中的PLD經(jīng)典范例 473

16.3.1 范例簡介 473

16.3.2 數(shù)字鐘的工作原理 474

16.3.3 數(shù)字鐘的設(shè)計 478

16.3.4 功能仿真 486

16.3.5 Multisim 12與Quartus II相結(jié)合 486

16.3.6 數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計——節(jié)日彩燈控制系統(tǒng)設(shè)計 494

第17章 ELVIS在Multisim 12中的仿真 501

17.1 Multisim 12和ELVIS簡介 501

17.1.1 Multisim 12中的ELVIS 501

17.1.2 真實的ELVIS工作臺的連接 501

17.2 系統(tǒng)設(shè)計全流程 503

參考文獻(xiàn) 512 2100433B