Multisim 14电子电路设计与仿真实战

Multisim 是一款主要用于开发和仿真的软件，是 NI 公司出品的系列辅助开发软件之一，以其界面形象直观、操作方便、分析功能强大、易学易用等突出优点，深受广大电子设计工作者的喜爱，特别是在许多院校，已将 Multisim 软件作为电子类课程和实验的重要辅助工具。 Multisim 14 是 Multisim 软件的最新版本，不仅具有强大的交互式 SPICE仿真和电路分析功能，而且集成了 LabVIEW（实验室虚拟仪器工作平台）虚拟仪器，可在电路设计分析中调用自定义的 LabVIEW虚拟仪器以完成数据的获取和分析。将该功能应用于工程设计，可提高设计效率，减少设计系统开发时间。 
为了便于读者学习和掌握 Multisim 14 仿真软件，提高 Multisim 14 的操作水平，本书以零基础为起点，由浅入深、循序渐进，结合大量电子电路实例，引导读者逐步认识、熟悉、掌握和应用 Multisim。 
本书介绍了用 Multisim 14 进行电路设计与仿真的方法，对音频功率放大器、正负电压跟随可调直流稳压源和多种组合与时序数字电路进行了详细分析。本书还介绍了如何利用 Multisim 和 LabVIEW两个软件对系统进行联合仿真，并以“小型承重系统设计”为例，讲解了使用 Multisim 和 LabVIEW 交互设计项目的整体过程。本书实用性强，读者不仅能快速入门、夯实基础，也能扩展思路、提升技能。 
本书部分电路图及逻辑符号为软件截图，为方便读者阅读，本书保留与软件一致的绘制标准，部分电路符号与国标有差别。 
本书由周润景、李波、王伟编著。由于水平有限，书中难免有不足之处，敬请读者批评指正。 

编著者

本书全面系统地介绍了用 Multisim 14进行电路设计与仿真的方法。本书分为十章，主要包括 Multisim使用入门、电子电路设计基础、电子电路元件库与仿真仪器、电子电路仿真分析方法、音频功率放大器设计、直流稳压源设计、组合逻辑电路设计、时序逻辑电路设计、LabVIEW虚拟仪器以及综合设计实例 ——小型称重系统设计。 本书图文并茂，结合大量实例循序渐进地进行讲解，同时配合每章的习题，帮助读者拓展思维，举一反三。 本书可供广大的电子设计人员参考，也可作为高等院校电子、自动化类专业的教材。

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第1章 Multisim使用入门 
1.1 Multisim软件简介 1 
1.2 Multisim的安装 2 
1.3 Multisim的基本界面 3 
1.3.1 菜单栏 3 
1.3.2 标准工具栏 13 
1.3.3 视图工具栏 13 
1.3.4 主工具栏 13 
1.3.5 仿真开关 14 
1.3.6 元件工具栏 14 
1.3.7 仪器工具栏 14 
1.3.8 设计工具箱 14 
1.3.9 电路工作区 15 
1.3.10 电子表格视窗 15 
1.3.11 状态栏 15 
1.3.12 其他 16 
1.4 用户界面与环境参数自定义 16 
1.4.1 总体参数设置 16 
1.4.2 页面属性设置 18 
1.4.3 用户界面自定义 20 

第2章电子电路设计基础 
2.1 电子电路设计基本操作 22 
2.1.1 建立新电路图 22 
2.1.2 元件操作与调整 23 
2.1.3 元件的连接 27 
2.1.4 节点的使用 28 
2.1.5 测试仪表的使用 28 
2.1.6 电路文本描述 29 
2.1.7 电路仿真 30 
2.2 扩展元件 31 
2.2.1 编辑元件 31 
2.2.2 新建元件 34 
2.3 电气规则检查 37 
2.4 大规模电路设计 39 
2.4.1 多页平铺设计39 
2.4.2 子电路设计 41 
2.4.3 层次化设计 42 
2.5 电路设计向导 45 
2.5.1 555定时器设计向导 45 
2.5.2 滤波器设计向导 48 
2.5.3 BJT共射极放大电路设计向导 49 
2.5.4 运算放大器设计向导 49 

第3章电子电路元件库与仿真仪器 51 
3.1 电子电路元件库 51 
3.1.1 信号源库 51 
3.1.2 基本元件库52 
3.1.3 二极管元件库54 
3.1.4 晶体管元件库55 
3.1.5 模拟元件库56 
3.1.6 TTL元件库 57 
3.1.7 CMOS元件库 57 
3.1.8微控制器模块库58 
3.1.9 高级外设元件库59 
3.1.10 其他数字元件库 60 
3.1.11 混合元件库 60 
3.1.12 显示元件库 61 
3.1.13 功率元件库 62 
3.1.14 混合类元件库 63 
3.1.15 射频元件库 64 
3.1.16 机电类元件库 65 
3.1.17 梯形图元件库 65 
3.1.18 连接器元件库 66 
3.1.19 NI元件库 67 
3.2 常用仪表 68 
3.2.1 万用表 68 
3.2.2 函数信号发生器 69 
3.2.3 功率计 71 
3.2.4 双通道示波器 72 
3.2.5 四通道示波器 74 
3.2.6 波特图仪 75 
3.2.7 频率计数器 76 
3.3 高级仿真分析仪器 77 
3.3.1 字信号发生器77 
3.3.2 逻辑转换仪 80 
3.3.3 逻辑分析仪 81 
3.3.4 伏安特性分析仪 83 
3.3.5 失真度分析仪 86 
3.3.6 频谱分析仪 87 
3.3.7 网络分析仪 90 
3.4 其他仪器 93 
3.4.1 测量探针 93 
3.4.2 电流探针 95 
3.4.3 安捷伦（Agilent）虚拟仪器 95 
3.4.4 泰克（Tektronix）虚拟示波器 98 
3.4.5 LabVIEW虚拟仪器 98 

第4章电子电路仿真分析方法 
4.1 直流工作点分析 103 
4.1.1 相关原理 103 
4.1.2 仿真设置 103 
4.1.3 实例仿真 106 
4.2 交流扫描分析 107 
4.2.1 相关原理 107 
4.2.2 仿真设置 107 
4.2.3 实例仿真 108 
4.3 瞬态分析 109 
4.3.1 相关原理 109 
4.3.2 仿真设置 109 
4.3.3 实例仿真 110 
4.4 直流扫描分析 111 
4.4.1 相关原理 111 
4.4.2 仿真设置 111 
4.4.3 实例仿真 112 
4.5 单频交流分析 112 
4.5.1 相关原理 112 
4.5.2 仿真设置 112 
4.5.3 实例仿真 113 
4.6 参数扫描分析 114 
4.6.1 相关原理 114 
4.6.2 仿真设置 114 
4.6.3 实例仿真 115 
4.7 噪声分析 116 
4.7.1 相关原理 116 
4.7.2 仿真设置 117 
4.7.3 实例仿真 118 
4.8 蒙特卡罗分析 120 
4.8.1 相关原理 120 
4.8.2 仿真设置 121 
4.8.3 实例仿真 123 
4.9 傅里叶分析 123 
4.9.1 相关原理 123 
4.9.2 仿真设置 124 
4.9.3 实例仿真 125 
4.10 温度扫描分析 126 
4.10.1 相关原理 126 
4.10.2 仿真设置 126 
4.10.3 实例仿真 127 
4.11 失真分析 128 
4.11.1 相关原理 128 
4.11.2 仿真设置 129 
4.11.3 实例仿真 130 
4.12 灵敏度分析 132 
4.12.1 相关原理 132 
4.12.2 仿真设置 132 
4.12.3 实例仿真 133 
4.13 最坏情况分析 134 
4.13.1 相关原理 134 
4.13.2 仿真设置 135 
4.13.3 实例仿真 137 
4.14 零极点分析 138 
4.14.1 相关原理 138 
4.14.2 仿真设置 139 
4.14.3 实例仿真 140 
4.15 传递函数分析 141 
4.15.1 相关原理 141 
4.15.2 仿真设置 141 
4.15.3 实例仿真 142 
4.16 布线宽度分析 143 
4.16.1 相关原理 143 
4.16.2 仿真设置 144 
4.16.3 实例仿真 145 
4.17 批处理分析 145 
4.17.1 相关原理 145 
4.17.2 仿真设置 146 

第5章音频功率放大器设计 148 
5.1 设计任务 148 
5.1.1 总体设计要求 148 
5.1.2 设计要求分级分解 148 
5.2 集成运放音频功率放大电路设计 149 
5.2.1 前置放大电路设计 149 
5.2.2 音频功率放大器二级放大电路设计 154 
5.2.3 功率放大电路设计 160 
5.2.4 Multisim综合电路分析 166 
5.3 扩展电路设计 172 
5.3.1 直流稳压源设计 172 
5.3.2 50Hz的陷波器设计 175 

第6章直流稳压源设计 180 
6.1 设计要求 180 
6.2 整流电路 180 
6.2.1 半波整流电路 181 
6.2.2 变压器中心抽头式全波整流电路 182 
6.2.3 桥式全波整流电路 183 
6.3 电容滤波电路 184 
6.4 整流滤波电路参数选取方法 185 
6.4.1 变压器的选择 185 
6.4.2 整流二极管的选择 187 
6.4.3 滤波电容的选择 188 
6.5 稳压电路 188 
6.5.1 稳压二极管稳压电路 189 
6.5.2 简单三端稳压器稳压电路 190 
6.5.3 输出电压可调的稳压电路 193 
6.5.4 基准电源的设计 197 
6.5.5 负电压跟随设计 199 
6.5.6 稳压器设计主要技术参数 200 
6.6 可调直流稳压源设计与 Multisim仿真 201 
6.6.1 电路设计 201 
6.6.2 电路仿真分析 203 

第7章组合逻辑电路设计 208 
7.1 三位二进制普通编码器 208 
7.2 8线-3线优先编码器 74LS148 210 
7.3 用两片 74LS148组成的 16线-4线优先编码器 213 
7.4 二-十进制优先编码器 74LS147 216 
7.5 用二极管与门阵列组成的 3线-8线译码器 219 
7.6 3线-8线译码器 74LS138 221 
7.7 两片 74LS138接成 4线-16线译码器 224 
7.8 二-十进制译码器 74LS42 227 
7.9 七段显示译码器 74LS48 229 
7.10 双 4选 1数据选择器 74LS153 232 
7.11 采用 CMOS传输门结构的数据选择器 4539 235 
7.12 8选 1数据选择器 74LS152 237 
7.13 半加器 240 
7.14 双全加器 74LS183 242 
7.15 4位超前进位加法器 74LS283 243 
7.16 4位数值比较器 4585 245 
7.17 2线-4线译码器中的竞争-冒险现象 248 

第8章时序逻辑电路设计 250 
8.1 时序逻辑电路 250 
8.2 用维持阻塞 D触发器 74LS175组成的 4位寄存器 252 
8.3 用 D触发器 74LS74组成的移位寄存器 255 
8.4 双向移位寄存器应用电路及功能演示 258 
8.5 4位同步二进制加法计数器 74LS161 263 
8.6 用 T触发器构成的同步二进制减法计数器 266 
8.7 单时钟同步二进制可逆计数器 74LS191 268 
8.8 同步十进制加法计数器 74LS160 273 
8.9 同步十进制减法计数器 276 
8.10 单时钟同步十进制可逆计数器 74LS190 277 
8.11 用T ′触发器构成的异步二进制加法计数器 283 
8.12 异步十进制加法计数器 285 
8.13 用置零法将 74LS160接成六进制计数器的改进 288 
8.14 用置数法将 74LS160接成六进制计数器 289 
8.15 用两片 74LS160按并行进位接成 100进制计数器 291 
8.16 用整体置零法接成 23进制计数器 292 
8.17 用整体置数法接成 23进制计数器 293 
8.18 用集成计数器和译码器构成的顺序脉冲发生器 295 

第9章LabVIEW虚拟仪器 297 
9.1 LabVIEW软件介绍 297 
9.1.1 LabVIEW软件的特点与功能 297 
9.1.2 LabVIEW虚拟仪器的介绍 298 
9.2 Multisim和 LabVIEW的联合仿真软件要求 300 
9.3 创建 LabVIEW输入仪器的虚拟模板介绍 302 
9.3.1 窗口操作部分 302 
9.3.2 数据传输部分 303 
9.4 Multisim中导入 LabVIEW虚拟仪器的方法 306 
9.4.1 需要考虑的问题 306 
9.4.2 创建 LabVIEW输入仪器 306 
9.4.3 正确创建 LabVIEW仪器的要点 310 
9.5 数据采集与虚拟仪器 311 
9.5.1 数据采集基础 311 
9.5.2 模拟输入信号源类型 314 
9.5.3 模拟输入/输出信号的连接 314 
9.5.4 数字输入/输出信号的连接 319 
9.5.5 数据采集卡的应用 329 

第10章综合设计实例——小型称重系统设计 333 
10.1 设计任务 333 
10.2 测量电路原理与设计 333 
10.2.1 传感器模型的建立 333 
10.2.2 桥路部分电路原理 334 
10.2.3 放大电路原理 336 
10.2.4 综合电路设计 336 
10.2.5 综合电路仿真 338 
10.2.6 实验数据处理 344 
10.3 LabVIEW虚拟仪器设计 346 
10.4 将 LabVIEW虚拟仪器导入到 Multisim 347 
10.4.1 虚拟仪器的设计 347 
10.4.2 测试仪器功能 350 
10.5 将 Multisim导入 LabVIEW 350 
10.5.1 在 Multisim中添加 LabVIEW交互接口 350 
10.5.2 在 LabVIEW中创建一个数字控制器 352 
10.5.3 放置 Multisim Design VI 353 

参考文献 357 

本书介绍了用Multisim 14进行电路设计与仿真的方法，对音频功率放大器、正负电压跟随可调直流稳压源和多种组合与时序数字电路进行了详细分析。本书还介绍了如何利用Multisim和LabVIEW两个软件对系统进行联合仿真，并以“小型承重系统设计”为例，讲解了使用Multisim和LabVIEW交互设计项目的整体过程。本书实用性强，读者不仅能快速入门、夯实基础，也能扩展思路、提升技能。