Multisim 14 基础使用教程

Multisim 是一款功能强大的电子电路仿真与设计软件，由 NI（National Instruments）公司开发，它被誉为“电子设计工作台”，允许用户在电脑上搭建电路、运行仿真、分析结果，而无需搭建实际的物理电路,极大地提高了电子设计的效率和可靠性。

本教程将分为以下几个部分：

1. 软件界面初识
2. 第一个电路：点亮一个LED
3. 仿真运行与分析
4. 常用仿真仪器使用
5. 高级功能与进阶技巧

第一部分：软件界面初识

启动 Multisim 14 后，你会看到如下界面,熟悉这些区域是高效使用软件的第一步。

主要界面分为以下几个部分：

1. 菜单栏: 包含所有软件命令，如文件、编辑、视图、放置、仿真、工具、报告、选项、窗口和帮助。
2. 工具栏: 将常用命令以图标形式展示，方便快速访问。
   • 标准工具栏: 新建、打开、保存、打印等。
   • 视图工具栏: 缩放、全屏等。
   • 主要工具栏: 设计工具箱、仿真开关、Grapher（图表查看器）等。
3. 设计工具箱: 类似于 Windows 的资源管理器，用于管理整个项目，包含：
   • Hierarchy (层次结构): 显示当前电路文件及其子电路。
   • Visibility (可见性): 控制原理图上是否显示网格、标题块等。
   • RF Components (RF组件): 射频专用元件库。
4. 仿真仪器工具栏: 包含所有虚拟仪器，如万用表、示波器、函数发生器等，点击图标,然后在电路图上放置即可使用。
5. 元件工具栏: 这是核心区域，包含了所有可以使用的电子元件，Multisim 将元件按功能分类存放。
   • Sources (电源): 电压源、电流源、地、受控源等。
   • Basic (基本元件): 电阻、电容、电感、开关、变压器等。
   • Diodes (二极管): 普通二极管、稳压二极管、发光二极管等。
   • Transistors (晶体管): BJT、MOSFET、JFET 等。
   • TTL & CMOS: 逻辑门、触发器、计数器等数字集成电路。
   • Mixed Components (混合元件): 模拟集成电路、定时器、ADC/DAC 等。
   • Indicators (指示器): 电压表、电流表、LED、数码管、蜂鸣器等。
   • Power Components (功率组件): 电机、保险丝、三端稳压器等。
   • Miscellaneous Components (杂项元件): 晶振、保险丝、连接器等。
   • Electromechanical (机电元件): 开关、继电器、电机等。
6. 电路设计区: 最大的空白区域,是你绘制电路原理图的地方。

第二部分：第一个电路：点亮一个LED

让我们通过一个最简单的电路来熟悉 Multisim 的基本操作。

目标： 使用一个 5V 直流电源点亮一个 LED，并通过一个 330Ω 的限流电阻来保护 LED。

步骤 1：放置元件

1. 放置电源 (5V):

   • 点击元件工具栏中的 Sources (电源) 图标。
   • 在弹出的窗口中，选择 POWER_SOURCES 组。
   • 在元件列表中找到 DC_POWER_SOURCE (直流电源)，双击它，然后点击 OK。
   • 在电路设计区点击一下，放置电源，电源默认是 12V。
   • 双击刚刚放置的电源图标，弹出属性窗口，将 Voltage (V) 的值从 12 改为 5，然后点击 OK。

2. 放置电阻 (330Ω):

   
   （图片来源网络，侵删）
   • 点击元件工具栏中的 Basic (基本元件) 图标。
   • 在弹出的窗口中，选择 RESISTOR 组。
   • 在元件列表中，找到 330 的电阻（你也可以在搜索框中直接输入 330），双击它，然后点击 OK。
   • 在电路设计区点击放置。

3. 放置 LED:

   • 点击元件工具栏中的 Diodes (二极管) 图标。
   • 在元件列表中找到 LED (发光二极管)，双击它，然后点击 OK。
   • 在电路设计区点击放置。

4. 放置地:

   • 点击元件工具栏中的 Sources (电源) 图标。
   • 在 POWER_SOURCES 组中找到 GROUND (地)，双击并放置。注意： 任何电路都必须有参考点（地）,否则仿真无法进行。

步骤 2：连接电路

1. 使用连线工具:

   • 将鼠标移动到电源的正极（红色 标识）上，鼠标指针会变成一个中间带黑点的十字 。
   • 按住鼠标左键，拖动到电阻的一端，松开鼠标,一条导线将电源和电阻连接起来。
   • 将鼠标移动到电阻的另一端，再次按住左键，拖动到 LED 的阳极（较长引脚）,松开鼠标。
   • 将鼠标移动到 LED 的阴极（较短引脚），按住左键，拖动到地的符号上,松开鼠标。

   完成后的电路图应如下所示：

步骤 3：放置虚拟仪器（可选，但推荐）

为了观察电路中的电压和电流,我们可以放置虚拟仪器。

1. 放置万用表:

   • 点击仿真仪器工具栏中的 Multimeter (万用表) 图标。
   • 在电路设计区点击放置。
   • 将万用表的两个表笔像连接元件一样连接到电阻两端,用于测量电阻上的电压降。
   • 再放置一个万用表，连接到 LED 和地之间，测量 LED 两端的电压。

   连接好仪器的电路图：

第三部分：仿真运行与分析

电路绘制完成后,就可以开始仿真了。

步骤 1：启动仿真

• 点击设计工具栏中的 绿色运行按钮 (Simulate Run)。

步骤 2：观察结果

1. 观察 LED: 电路中的 LED 应该会亮起（通常显示为黄色或红色，表示被点亮）。
2. 观察万用表:
   • 双击电路中的第一个万用表（接在电阻两端）。
   • 弹出的万用表面板上，会显示测量结果，将其设置为 V (电压) 模式，你应该能看到一个接近 2V 左右的读数（5V - LED压降）。
   • 双击第二个万用表（接在 LED 两端）。
   • 将其设置为 V (电压) 模式，你应该能看到一个约 8V 的读数，这是 LED 的正向压降。
   • 如果想测量电流，可以将万用表串联在电路中，并设置为 A (电流) 模式。

步骤 3：停止仿真

• 点击设计工具栏中的 红色停止按钮 (Simulate Stop)。

第四部分：常用仿真仪器使用

Multisim 的强大之处在于其丰富的虚拟仪器,以下是几种最常用的仪器：

万用表

• 用途: 测交/直流电压、电流和电阻。
• 使用方法:
  • 电压: 并联在元件或电路两端。
  • 电流: 串联在电路中。
  • 电阻: 断开元件所在支路,将万用表与元件并联。
  • 在仪器面板上选择正确的功能和档位（通常是自动档）。

示波器

• 用途: 观察电压信号的波形、幅度、频率和相位关系,是模拟电路分析的核心工具。
• 使用方法:
  1. 从仪器工具栏拖出 Oscilloscope (示波器)。
  2. 将其 A、B 通道的探头连接到电路中需要观察电压波形的两个点。
  3. 启动仿真。
  4. 双击示波器面板，调整时基（Timebase，控制波形的疏密）和通道电压/格（Volts/Div，控制波形的高低）,直到波形清晰显示在屏幕上。
  • 示例： 观察一个 RC 电路的充放电波形。

函数发生器

• 用途: 产生各种标准测试信号，如正弦波、方波、三角波。
• 使用方法:
  1. 从仪器工具栏拖出 Function Generator (函数发生器)。
  2. 将其 、COM、 端子连接到电路的输入端。
  3. 双击函数发生器面板，设置波形类型、频率、幅度和直流偏置。
  4. 这个仪器通常作为电路的信号源,配合示波器使用。

仿真分析

除了虚拟仪器，Multisim 还提供了强大的分析功能，位于菜单栏的 Simulate -> Analyses 中。

• 直流工作点分析: 自动计算电路在直流电源作用下的各节点电压和支路电流,是进行其他分析的基础。
• 瞬态分析: 类似于用示波器观察电路随时间变化的响应,但可以更精确地记录和分析数据。
• 交流扫描分析: 分析电路在不同频率下的响应（如放大倍数、相移），用于绘制 Bode 图。
• 参数扫描分析: 让某个元件的参数（如电阻值）在一定范围内变化,观察电路性能的变化。

第五部分：高级功能与进阶技巧

元件搜索与放置

• 在元件工具栏的搜索框中直接输入元件名称（如 1N4148 二极管）或关键字（如 NPN）,可以快速找到所需元件。

电路注释与导出

• 注释: 使用 Place -> Text 或 Place -> Title Block 为你的电路添加说明、标题等信息。
• 导出为图片: 使用 File -> Export Image 可以将电路图导出为高分辨率的图片（如 PNG, JPG）,方便用于报告或演示。
• 导出网表: 使用 Transfer -> Export to other PCB layout formats 可以将电路图转换为网表文件，用于专业的 PCB 设计软件（如 Ultiboard）。

子电路

• 对于复杂电路，可以将一部分功能电路（如一个放大模块）打包成一个“子电路”（Subcircuit），这可以大大简化主电路图，提高可读性，操作方法是：选中要打包的电路部分，右键，选择 Replace by Subcircuit。

后处理器

• 后处理器是一个强大的数学工具，它可以从仿真结果（如示波器数据、分析图表）中提取数据，并进行数学运算（如加、减、乘、除、FFT、积分等）,生成新的结果图表。

总结与建议

• 多动手实践: 这是最重要的，尝试搭建不同类型的电路，从简单的分压电路到复杂的运放电路、数字逻辑电路。
• 善用帮助文档: Multisim 自带非常详细的帮助文档，遇到问题时，按 F1 键或使用菜单栏的 Help 选项,通常能找到答案。
• 从模仿开始: 可以在网上搜索很多 Multisim 电路示例，下载下来自己搭建一遍，然后尝试修改元件参数，观察仿真结果的变化,这是学习电路和软件的捷径。

希望这份教程能帮助你顺利入门 Multisim 14！祝你学习愉快！