摘要：為了了解Multisim在實(shí)際電路設(shè)計(jì)與仿真中的應(yīng)用，在此以集成運(yùn)算放大器為研究對(duì)象，基于Multisim對(duì)其進(jìn)行了仿真分析，針對(duì)集成運(yùn)算放大器的三種不同連接方式，分別做了同比例運(yùn)算、反相比例運(yùn)算和差分放大等三組仿真實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明其理論計(jì)算與仿真結(jié)果一致。最后，還提出了解決仿真過(guò)程中出現(xiàn)的常見(jiàn)問(wèn)題的方案，從而為從事該領(lǐng)域研究的工作者提供了一種便利。

關(guān)鍵詞：Multisim；集成運(yùn)算放大器；連接方式；仿真分析

0 引言

目前隨著國(guó)際上電子工業(yè)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，電子產(chǎn)品已與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)緊密相連，電子產(chǎn)品的智能化日益完善，電路的集成度越來(lái)越高，而產(chǎn)品的更新周期卻越來(lái)越短。以定量估算和電路試驗(yàn)為基礎(chǔ)的電路設(shè)計(jì)方法已經(jīng)無(wú)法適應(yīng)當(dāng)前激烈競(jìng)爭(zhēng)的市場(chǎng)。電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化(EDA)技術(shù)，使得電子線路的沒(méi)計(jì)人員能在計(jì)算機(jī)上完成電路的功能設(shè)計(jì)、邏輯設(shè)計(jì)、性能分析、時(shí)序測(cè)試直至印刷電路板的自動(dòng)生成，其中包括印制板的溫度分布和電磁兼容性測(cè)試，代表著現(xiàn)代電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的技術(shù)潮流。

而Multisim是加拿大IIT(Interactive Image Technologies)公司在EWB(Electronics Workbench)基礎(chǔ)上推出的電子電路仿真設(shè)計(jì)軟件，是一個(gè)專門用于電子線路仿真與設(shè)計(jì)的EDA工具軟件。本文將對(duì)Multisim軟件在虛擬系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行研究，從而為虛擬電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、電子產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)和電子系統(tǒng)工程提供了一種全新的于段和便捷的途徑。

1 相關(guān)工作

目前已有眾多的學(xué)者對(duì)基于Multisim的系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)進(jìn)行了研究，相繼提出了一系列有指導(dǎo)意義的方法。如文獻(xiàn)介紹Multisim應(yīng)用軟件系統(tǒng)及在實(shí)際電路設(shè)計(jì)與仿真中的應(yīng)用。在此以實(shí)際成功的工程應(yīng)用為例，闡述Multisim在電路設(shè)計(jì)與仿真實(shí)踐中的運(yùn)用與研究的親身體驗(yàn)，并結(jié)合電路仿真過(guò)程中遇到的問(wèn)題，提出解決問(wèn)題的思路，給出具體解決問(wèn)題的方法。文獻(xiàn)介紹了如何應(yīng)用Multisim中Filter Wizard進(jìn)行濾波器設(shè)計(jì)的基本慨念和步驟。通過(guò)一個(gè)具體的實(shí)例來(lái)介紹了應(yīng)用Multisim中Filter wizard設(shè)計(jì)濾波器的方法。文獻(xiàn)針對(duì)傳統(tǒng)高頻電子線路教學(xué)中存在的問(wèn)題，提出在教學(xué)中引入計(jì)算仿真進(jìn)行輔助分析與設(shè)計(jì)。闡述了Multisim的主要功能與特點(diǎn)，并利用Multisim對(duì)高頻電路中的典型電路單調(diào)諧回路諧振放大器、環(huán)形調(diào)幅器進(jìn)行了仿真，各項(xiàng)結(jié)果與理論推導(dǎo)相符，形象、生動(dòng)的演示達(dá)到提高了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的效果。文獻(xiàn)首先簡(jiǎn)要介紹了Multisim 8軟件的特點(diǎn)，然后利用該軟件對(duì)時(shí)差分放大電路進(jìn)行仿真分析，研究其如何實(shí)現(xiàn)對(duì)差模信號(hào)放大和對(duì)共模信號(hào)抑制。仿真結(jié)果與理論分析計(jì)算一致，在課堂上使模擬電子技術(shù)教學(xué)更形象、靈活、更貼近工程實(shí)際，達(dá)到了幫助學(xué)生理解原理，更好地掌握所學(xué)的知識(shí)的目的。本文在前人研究工作的基礎(chǔ)上，針對(duì)集成運(yùn)算放大器的不同連接方式，通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了其理論計(jì)算與仿真結(jié)果的一致性。

2 Multisim軟件的特點(diǎn)

Multisim是一個(gè)完整的集成化設(shè)計(jì)環(huán)境。它具有如下特點(diǎn)：

(1)具有直觀的圖形界面。整個(gè)操作界面就像一個(gè)電子實(shí)驗(yàn)工作臺(tái)，繪制電路所需的元器件和仿真所需的測(cè)試儀器均可直接拖放到屏幕上，輕點(diǎn)鼠標(biāo)可用導(dǎo)線將連接起來(lái)。軟件儀器的控制面板和操作方式都與實(shí)物相似，測(cè)量數(shù)據(jù)、波形和特性曲線如同在真實(shí)儀器上看到的一樣。

(2)具有一個(gè)龐大的元?dú)饧?kù)。具備如信號(hào)源、基本元?dú)饧?、模擬集成電路、數(shù)字集成電路、指示部件、控制部件等各種元?dú)饧?/p>

(3)具有強(qiáng)大的仿真能力。既可對(duì)模擬電路或數(shù)字電路分別進(jìn)行仿真，也可進(jìn)行數(shù)／?；旌戏抡?，尤其是新增了射頻(RF)電路的仿真功能。仿真失敗時(shí)會(huì)顯示出錯(cuò)信息、提示可能出錯(cuò)的原因，仿真結(jié)果可隨時(shí)儲(chǔ)存和打印。

(4)強(qiáng)大的分析功能。提供了14種仿真分析方法，如直流工作點(diǎn)分析、交流分析、瞬態(tài)分析、傅里葉分析、噪聲分析、失真分析、直流掃描分析、參數(shù)掃描分析、零極點(diǎn)分析、傳遞函數(shù)分析、溫度掃描分析、后處理分析等。

(5)強(qiáng)大的虛擬儀器功能。如示波器、萬(wàn)用表、瓦特計(jì)、掃描儀、失真儀、網(wǎng)絡(luò)分析儀、邏輯轉(zhuǎn)換儀、字信號(hào)發(fā)生器等。

(6)VHDL／Verilog設(shè)計(jì)輸入和仿真。Multisim軟件將VHDL／Verilog的設(shè)計(jì)和仿真包含進(jìn)去(選件)，使得大規(guī)模可編程邏輯器件的設(shè)計(jì)和仿真與模擬電路、數(shù)字電路的設(shè)計(jì)和仿真融為一體，突破了原來(lái)大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷o(wú)法與普通電路融為一體仿真的瓶頸。

(7)可以與電路板設(shè)計(jì)軟件無(wú)縫連接。Multisim軟件的設(shè)計(jì)結(jié)果可以方便地導(dǎo)出到電路板設(shè)計(jì)軟件中進(jìn)行電路板走線。

(8)遠(yuǎn)程控制功能。Multisim軟件支持遠(yuǎn)程控制功能，不僅可以將Multisim軟件的界而共享給其他人，使得其他人在自己的計(jì)算機(jī)上看到控制者的操作情況，而且可以將控制權(quán)交給其他人，讓其操作該軟件，這樣可以實(shí)現(xiàn)交互式教學(xué)，是進(jìn)行電子線路教學(xué)的理想工具。

3 集成放大器仿真分析

幾乎所有的集成運(yùn)算放大器都采用差分電路作為它的放大電路。集成運(yùn)算電路最初僅僅被用來(lái)進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算。但是現(xiàn)在意義L的運(yùn)算放大器的概念，早己超越了數(shù)學(xué)運(yùn)算的功能范疇。若它工作在線性區(qū)，則可以實(shí)現(xiàn)反相比例放大、反相求和、同相求和等電路時(shí)限運(yùn)算功能；若工作在非線性區(qū)，可以組成諸如比較器、微積分電路及多種信號(hào)發(fā)生電路等。

集成運(yùn)算放大器有三種連接方式：同相、反相和差分輸入，本文實(shí)驗(yàn)將對(duì)于三種連接方式分別進(jìn)行仿真。

(1)同相比例運(yùn)算仿真電路。打開(kāi)Multisim軟件，按照?qǐng)D1所示連接電路原理圖。